Реализация в реальном времени краткосрочных прогнозов времени, места и силы камчатских землетрясений с М=6-7,8 в период 1995-2000 гг

2. Реализация в реальном времени краткосрочных прогнозов времени, места и силы камчатских землетрясений с М=6-7,8 в период 1995-2000 гг.

Основные данные о землетрясениях, которые произошли после 8-ми сделанных нами в 1995-2000 гг. прогнозов, приведены в нижеприводимой таблице.

Таблица 1

Основные данные о землетрясениях 1996-2000 гг. с магнитудой М=5,6-7,8, которые произошли в районе Камчатки после сделанных в соответствии с алгоритмом М6 прогнозов (NN 1-4,6-9) . Для землетрясения N 5 прогноз сделан не был. Параметры, , , H - соответственно широта, долгота и глубина гипоцентров. Пояснения в тексте.

N	Год	Месяц, день	Час, мин	, град. с.ш.	, град. в.д.	Н, км	М	Реальное время тревоги, сутки
1	1996	01.01	09 : 57	53,84	159,47	1	7,0	3
2	1996	06.21	13 : 57	51,69	159,52	3	7,0	2
3	1996	07.16	03 : 48	55,79	164,73	13	7,0	5
4	1997	12.05	11 : 26	54,95	163,23	4	7,8	49
5	1999	03.08	12 : 25	52,19	159,74	3	6,9	Пропуск
6	1999	09.18	21 : 28	51,10	157,80	51	6,0	7
7	1999	11.11	02 : 41	49,62	157,40	1	6,0	15
8	1999	11.26	00 : 29	55,07	165.23	34	6,0	1
9	2000	06.03	03 : 54	52,00	159,10	59	5,6	10

Указанные в таблице данные об основных параметрах землетрясений (кроме магнитуд, которые более точно определяются удаленными сетями России и мира), взяты из определений КОМСП ГС РАН. Условно принимается, что когда после сделанного прогноза на Камчатке происходит сильное землетрясение с М=6 и более, тревожный период заканчивается, даже если прогноз магнитуды или места события сделаны с некоторой ошибкой. В последней графе табл.1 указано реальное время тревоги, т.е. длительность интервала, соответствующего периоду времени от даты подачи прогноза (начала тревожного времени) до времени возникновения землетрясения. Рассмотрим каждый прогноз и соответствующее ему событие отдельно.

Карымское землетрясение 1 января 1996 г. с М=7.

Это близповерхностное землетрясение (Н=1 км), произошедшее вблизи вулкана Карымский, было самым сильным коровым землетрясением в континентальной части Камчатки за весь период инструментальных сейсмологических наблюдений. Значение магнитуды дано по данным ОМЭ ОИФЗ РАН. Энергетический класс К=14,3 [5]. Ярко выраженная сейсмическая активизация в области очага этого землетрясения началась за несколько часов до главного события. Землетрясения с К>12 происходили почти по всей очаговой зоне будущего землетрясения. 4 землетрясения с М>4,5 произошли в течение последнего часа до главного толчка. Землетрясение ощущалось в г.Петропавловск-Камчатский (расстояние около 100-130 км) силой 4-5 баллов.

В период сентябрь-декабрь 1995 г. для сейсмического процесса на Камчатке в широком диапазоне энергии землетрясений были характерны черты упорядоченности и самоорганизации, что проявлялось, главным образом, в суточной, двухсуточной и 10-суточной цикличности камчатских землетрясений, а также в синхронизации глобальной и региональной сейсмичности. Приведем конкретные данные.

10-суточная цикличность. В период сентябрь-декабрь 1995 г. на Камчатке произошло 17 землетрясений с К=11 и более (точнее, с К>10,8). Из них 3 могут считаться одиночными событиями, а остальные образуют 4 группы с временными интервалами между последовательными землетрясениями не более 3 суток. Выбрав в качестве реперов одиночные землетрясения и наиболее сильные события в группах, получим следующую временную последовательность землетрясений: 11 сентября (К=12,7), 20 сентября (К=11,8), 30 сентября (К=13,0), 20 октября (К=10,8), 19 ноября (К=12,7), 11 декабря (К=12,6), 31 декабря (К=13,1). С точностью до суток длительность интервалов между этими последовательными событиями образует следующий ряд значений: 9, 10, 20, 30, 21 и 20 суток, т.е. землетрясения происходили с интервалами, кратными периоду Т=10 суток с отклонением от этого значения не более, чем на одни сутки. Первоначально было сделано предположение, что эта величина соответствует одной трети лунного синодического месяца Т=29,53 суток, т.е. равна 9,84 суток. Возможны и другие объяснения, о чем будет сказано позже. Существенно то, что 10-суточная цикличность связана с откликом сейсмического процесса в Камчатском регионе на внешние воздействия и указывает на упорядоченность процессов выделения сейсмической энергии во времени в виде циклически возникающих сильных землетрясений. Были предприняты попытки выявить другие черты цикличности и самоорганизации сейсмического процесса.

2-суточная и 1-суточная цикличности землетрясений. Было обращено внимание на то, что большинство камчатских землетрясений с К=10 и более в ноябре 1995 г. происходили по нечетным дням. Наиболее отчетливо этот эффект проявился в декабре, после землетрясения 3 декабря с М=7,9 (NEIC) в южной части Курильских островов. Все землетрясения энергетического класса К>10,0 регистрировались только в нечетные дни (имеются ввиду четные и нечетные юлианские даты): 5, 7, 11, 15, 17, 17, 21, 25, 25, 31 декабря. Вероятность случайного возникновения подряд 10 таких событий составляет около 0,001. Сходный результат преимущественнной приуроченности событий к нечетным дням выявлен по мировым данным для землетрясений с М более 5,5. Это, во-первых, указывает на глобальную природу обнаруженного явления и, во-вторых, на фазовую синхронизацию глобального и регионального сейсмических процессов для двухсуточного цикла. Подобного рода самоорганизация и упорядоченность выделения сейсмической энергии могла быть связана, на наш взгляд, с синхронной подготовкой сильных событий как в регионе, так и в мире. Анализ сейсмичности Камчатки на более низком энергетическом уровне показал, что в период 6-22 декабря ярко проявлялась неравномерность внутрисуточного распределения землетрясений с К>,0. За указанный период лишь одно землетрясение произошло в 11-часовом по длительности интервале суток от 8 часов до 19 часов (здесь и везде далее указывается Гринвичское время), тогда как вне этого интервала суток зарегистрировано 20 землетрясений. Обратим внимание на то, что эти 20 землетрясений произошли в "неопасное" время суток, из чего можно было сделать вывод (в тот период это казалось нам маловероятным), что ожидавшееся сильное землетрясение готовится не в сейсмофокальной зоне, как это произошло в действительности. Столь ярко выраженная суточная цикличность рассматривалась нами как краткосрочный предвестник возможного сильного землетрясения на Камчатке. Что еще принималось во внимание перед тем, как был дан прогноз сильного землетрясения с М=7-7,8?

Последняя в 20-м веке активная фаза для камчатских землетрясений с М>7 согласно формуле (1) соответствует интервалу ноябрь 1995 - декабрь 1998 г., т. е. с ноября 1995 г. почти на порядок возросла вероятность возникновения событий указанной силы [31,33,34]. В этой активной фазе с вероятностью 0,6 в период июль 1996 - июль 1998 г. согласно оправдавшемуся впоследствии долгосрочному прогнозу в северной части камчатского участка субдукции в широтной полосе 53,0^o -56,0^o N ожидалось землетрясение с М=7,5 и более [31,33]. Было обращено также внимание на то, что 3 декабря в южной части Курильских островов произошло сильное землетрясение с моментной магнитудой М=7,9 (NEIC). Это означало, что в ближайший месяц повысилась вероятность возникновения сильного камчатского землетрясения и необходимо было более детально анализировать региональную сейсмичность (см. раздел 1). Характерно, что как отклик на это событие спустя 2-3 суток после этого землетрясения стали в хорошо выраженной форме проявляться суточная и 2-суточная цикличности камчатских землетрясений во всем регионе. В соответствии с алгоритмом Мантия была сделана приближенная оценка места возникновения ожидаемого землетрясения. Поскольку аномальные вариации сейсмичности в верхней мантии в районе г.Петропавловск-Камчатский отсутствовали, был сделан вывод, что в ближайшие 3 недели в радиусе 120 км от областного центра землетрясения с М>6 маловероятны. На основании комплексного анализа сейсмологических данных 29 декабря 1995 г. в региональный экспертный совет нами был представлен официально зарегистрированный прогноз (обсуждавшийся в тот же день) следующего содержания: "На основании комплексного анализа сейсмологических данных в соответствии с алгоритмом М6 сделан вывод, что землетрясения с М=6,5 и более на расстоянии до 120 км от г.Петропавловск-Камчатский в ближайшие 3 недели не ожидаются На Камчатке в период до августа 1996 г. повысилась вероятность возникновения землетрясений с М=7-7,8 (p=0,3). В период март-июль 1996 г. вероятность возникновения землетрясения с М=7,6-7,8 составляет 0,2". Этот прогноз был одновременно краткосрочным и среднесрочным. В ближайшие 3 недели была повышенной вероятность землетрясений с М=7-7,8 на расстоянии более 120 км от областного центра и в дальнейшем до августа на Камчатке ожидались землетрясения с М=7-7,8.

Спустя 3 дня после подачи прогноза в районе Карымского вулкана 1 января 1996 г. вне сейсмофокальной зоны Заварицкого-Беньофа произошло вулкано-тектоническое землетрясение с М=7 на расстоянии около 100-130 км от областного центра. Точность определения координат гипоцентров землетрясений такой силы в этом районе составляет около 10-30 км, так как в радиусе 80 км от гипоцентра расположена только одна сейсмическая станция. До августа 1996 г. в соответствии со сделанным прогнозом на Камчатке произошло 3 землетрясения с М=7, причем последнее было как раз в июле. Кроме того, учитывая наш методический подход, можно считать неслучайным, в связи с отмеченной также синхронизацией глобальной и региональной сейсмичности с периодом цикла 2 суток, что в один и тот же день с Карымским землетрясением, за 2 часа до него, произошло сильное землетрясение с М= 7,9 (NEIC) в районе экватора к югу от Филиппин. Этот первый прогноз автора в реальном времени можно считать относительно удачным, поскольку он оправдался по времени, месту и магнитуде ожидаемых событий, хотя формулировка прогноза была не очень четкой.

Землетрясение 21 июня 1996 г. с М=7

Гипоцентр этого землетрясения, ощущавшегося в г.Петропавловск-Камчатский как 4-5-балльное, был удален к юго-востоку от него на расстояние около 150 км (см. рис.3). Магнитуда оценена по данным станции Обнинск. Сейсмическая подготовка события по многим параметрам была достаточно типичной для землетрясений такой силы. В течение 2,5 месяцев до события в той части сейсмофокальной зоны, где произошло это землетрясение, отмечалось сеймическое затишье по данным землетрясений с К=9,5 и более, Н=0-200 км. Со 2-го по 15 июня была отмечена форшоковая активизация (Кмакс=11,8) к северу от области очага будущего землетрясения. Анализ сейсмичности на глубинах 70-150 км в соответствии с алгоритмом Мантия показал, что в исследуемом цилиндрическом объеме с радиусом 60 км в период 3 апреля - 15 июня сформировалась сейсмическая аномалия в виде 7 землетрясений с Кмакс=10,4. Анализ сейсмичности в зоне сейсмического затишья и прилегающей территории показал, что в течение трех месяцев, с 17 марта по 17 июня в одной половине суток, с 6 час 45 мин до 18 час 04 мин, произошло 14 землетрясений из 15 с К>9,1 и глубиной очага 0-150 км. В этой так называемой "опасной" половине суток произошли все 6 землетрясений в период 2-15 июня, когда имела место форшоковая активизация с Кмакс=11,8. Для периода 24.04.-15.06.1996 г. все 11 землетрясений с К=7,0 и более, Н=70-150 км, зарегистрированные в северной части зоны сейсмического затишья, произошли в интервале суток от 6 до 20 часов. Была выявлена пространственно-временная упорядоченность землетрясений с энергетическим классом К>7 на глубинах до 150 км, что выразилось в возникновении пространственно-временных цепочек землетрясений (на плановой проекции), вытянутых в широтном и меридиональном направлениях. Эти направления цепочек были превалирующими по отношению к другим. Ранее это явление отмечалось по ретроспективным данным накануне других сильных камчатских землетрясений. Указанные региональные аномалии можно было также связывать с подготовкой и возникновением 10 июня землетрясения на Алеутских островах с М=7,9 (NEIC). Кроме того, 17 июня произошло землетрясение с М=7,9 (NEIC) в районе экватора, в Молуккской зоне. Имеющиеся данные позволили 20 июня представить в региональный экспертный совет прогноз следующего содержания: "Анализ данных по алгоритму М6 показал, что сформировался предвестник землетрясения с М=5-6,5, которое ожидается в широтной полосе 52,0^o -54,0^o N. 3 из 4-х контролируемых параметров превысили пороговый уровень. Сделан вывод, что в ближайшие 3 месяца в районе Авачинского залива повышена вероятность землетрясения с М=5-6,5". Ожидаемое с М<6,5 землетрясение как весьма слабое считалось не опасным для г.Петропавловск-Камчатский.

Землетрясение произошло в южной части Авачинского залива через 2 дня после даты подачи прогноза и имело магнитуду на 0,5 единиц больше верхнего порога ожидаемого значения М (0,7 единиц М составляет один порядок по энергии события). При точности определения энергии сильных камчатских землетрясений около половины порядка (около 0,35 единиц М) ошибка прогноза оказалась больше 0,35М, поэтому прогноз рассматривается как оправдавшийся по времени и месту события и не оправдавшийся по магнитуде.

Землетрясение 16 июля 1996 г. с М=7

Рис.3

 Это сильное мелкофокусное землетрясение произошло в северной части камчатского участка субдукции в районе между Командорскими островами и полуостровом Камчатский мыс (см. табл.1 и рис.3). Перед предыдущим сильным камчатским землетрясением 21 июня 1996 г. с М=7 уровень сейсмичности на Камчатке был довольно низким. За 5 месяцев до этого землетрясения не было отмечено ни одного события энергетического класса более 13,0. После землетрясения 21 июня на Камчатке за 20 суток возникло 6 землетрясений такой силы. Эти землетрясения происходили в разных частях Камчатского региона, что указывало на региональный характер повышения уровня сейсмичности. Скорость сейсмотектонического движения возросла за короткий срок более, чем на 2 порядка. Заметно возросла сейсмичность в верхней мантии на глубинах более 100 км, особенно в период 7-10 июля. За эти 4 суток было отмечено 8 событий с К=8,5 и более (Кмакс=13,4), тогда как в предыдущие 17 суток произошло только одно. В период 4-10 июля в северной части камчатской зоны субдукции на глубинах менее 100 км произошло 15 землетрясений с К>9,0 , в том числе 5 землетрясений с К>10,0. В предыдущие 12 суток было отмечено только 2 события. Другая существенная особенность сейсмичности Камчатки заключалась в том, что в период 01.04.-10.07.1996 г. все 8 землетрясений с К=13,0 и более, зарегистрированные в сейсмофокальной зоне Заварицкого-Беньофа, оказались приурочены к узкому ("опасному") интервалу суток длительностью менее 5 часов, от 10 час 49 мин до 15 час 36 мин. Как мы уже отмечали, большинство этих сильных событий произошли после землетрясения 21 июня с М=7. Таким образом, сейсмотектонические напряжения в регионе после этого события не пошли на спад, а нарастали. Опыт прогноза двух предыдущих камчатских землетрясений позволил нам дать краткосрочный прогноз ожидаемого землетрясения с временем упреждения 3 недели. В результате анализа данных 11 июля был представлен краткосрочный прогноз следующего содержания: "До конца июля на Камчатке повышена вероятность возникновения землетрясения с М=6-7,3". В соответствии с нашими заключениями о сейсмической опасности, поданными до и после 11 июля, в районе г. Петропавловска-Камчатского, на расстояниях до 150 км от него, в том числе в Авачинском заливе, землетрясения с М>6,5 не ожидались. 11 июля сообщение от КЦМСиВА об ожидаемом и неопасном для областного центра землетрясении было передано в администрацию Камчатской области.

Ожидаемое землетрясение произошло через 5 дней после даты подачи прогноза. Поскольку событие с М>6,5 не ожидалось в районе г.Петропавловск-Камчатский (что и было в действительности), можно сделать вывод, что прогноз землетрясения оправдался по времени, месту и силе события.

Кроноцкое землетрясение 5 декабря 1997 г. с магнитудой Мw=7,8 (NEIC)

Сильнейшее за последние 40 лет по величине моментной магнитуды М=7,8 и размерам области афтершоков [1,8] Кроноцкое землетрясение произошло вдали от населенных пунктов восточного побережья Камчатки. Макросейсмический эффект землетрясения, сопровождавшегося многоактным вспарыванием вдоль очаговой зоны протяженностью более 200 км, был ниже, чем у других камчатских землетрясений такой силы и не привел к каким-либо разрушениям в населенных пунктах области. Главный толчок был удален на расстояние 360 км от г.Петропавловск-Камчатский, в котором событие ощущалось силой 5-6 баллов. Как уже отмечалось, сделанный нами долгосрочный прогноз этого землетрясения [31,33], в соответствии с которым с вероятностью 0,6 ожидалось событие с М=7,5 и более в широтной полосе 53,0^o-56,0^o N в период июль 1996-июль 1998 г., оправдался по всем трем параметрам. Значительно сложнее было сделать в реальном времени по сейсмологическим данным краткосрочный прогноз времени, места и силы этого события. Основная сложность заключалась в том, что на заключительной стадии сейсмической подготовки этого землетрясения в течение трех месяцев до него черты упорядоченности и цикличности проявлялись, как правило, в менее выраженной форме, чем при предыдущих более слабых камчатских землетрясениях 1996 г с М=7, поэтому ожидалось более слабое событие. Уровень сейсмичности в первые 11 месяцев 1997 г. был настолько низким, что за это время не произошло ни одного события с К> 13,0. В соответствии с алгоритмом Мантия в районе областного центра опасные землетрясения с М>6,5 не ожидались. Были выявлены месячная, полумесячная и суточная цикличности землетрясений. Не была выявлена в реальном времени в действительности имевшая место в очаговой зоне Кроноцкого землетрясения область сейсмического затишья в связи с отсутствием опыта ее идентификации для таких сильных событий.Менее, чем за месяц до Кроноцкого землетрясения 8 ноября в северном полушарии Земли (35^o N, 87^o E) произошло событие с М=7,9 (NEIC), совпавшее по времени с мощной вспышкой на Солнце и вызванной ей большой магнитной бурей с резким началом, самой мощной за последние 2 года. До и после этого землетрясения уровень сейсмичности значимо различался. В течение месяца со 2.10 по 2.11.1997 г. на глубине 0-100 км севернее 52^o N произошло 21 землетрясение с К=9,8 и более, тогда как в последующие 3 недели ни одного. В октябре-ноябре был значимо выраженным суточный ход землетрясений. 17 и 31 октября в региональный экспертный совет были даны 2 по существу аналогичных по содержанию прогноза. Второй из них подтверждал первый и был следующего содержания: "Продолжает развиваться аномалия суточного хода ( > 52,0^o N, l < 165^o E). За последний месяц все 16 землетрясений с К> 10,0 произошли в одной ("опасной") половине суток 07-20 часов Гринвичского времени. Это указывает на изменение напряженного состояния в регионе по сравнению с прошлым периодом и на более высокую вероятность землетрясений с К 13 (что ориентировочно соответствует М=6). В Авачинском блоке (район г.Петропавловск) в ближайшую неделю землетрясения с М>6,5 не ожидаются". Сделанный прогноз, как и все предыдущие, до возникновения события не снимался. Это был прогноз с открытой датой, так как время окончания тревожного периода не было указано. Продолжительность времени тревоги предполагалось уточнить в процессе текущего анализа данных. Отметим, что в последующих еженедельных заключениях о сейсмической опасности события с М>6,5 в Авачинском заливе не ожидались и в дальнейшем, а прогноз ожидаемого события не уточнялся. Спустя 34 дня после сделанного прогноза произошло Кроноцкое землетрясение, которое по оперативным данным КОМСП соответствовало К=14,5, а по окончательным - значению К=15,5, т. е. ошибка прогноза по энергии события составила 2 порядка.

К сожалению, в день землетрясения автор находился за пределами областного центра и не имел информации о начавшемся в области очага будущего землетрясения интенсивном форшоковом рое (К макс=12,6), предварявшем 3-5 декабря Кроноцкое землетрясение. Основываясь на этих данных, сделанный прогноз можно было уточнить. Нам представляется, что важным был вывод о том, что в Авачинском заливе, вблизи областного центра, землетрясения с М>6,5 не ожидались.

Землетрясение 8 марта 1999 г. с М=6,9.

Основное внимание при прогнозе землетрясений уделяется району южной Камчатки, где расположен г. Петропавловск-Камчатский, для которого наиболее близко расположенные землетрясения с М>6,5 из сейсмофокальной зоны могут представлять опасность и приводить к разрушениям. В период 1995-2000 гг. для событий с М>6,5 из района южной Камчатки нами не был сделан прогноз только землетрясения 8 марта 1999 г., основной толчок которого произошел на расстоянии около 100 км от областного центра и ощущался в нем на средних грунтах силой 4 балла, т.е. был "пропуск цели". Детальный анализ сейсмичности перед этим землетрясением по ретроспективным данным позволил найти новые методические приемы для решения задач краткосрочного прогноза, которые были использованы при краткосрочном прогнозе землетрясения 3 июня 2000 г. с М=5,6 (mb =5,7, NEIC).

Землетрясение 18 сентября 1999 г. с М=6,0.

В 1982 г. автор рассчитал время возникновения 2-месячных "опасных" периодов, в течение которых через каждые 8,85 г. с вероятностью 0,75 в районе к югу от Авачинского залива, в широтной полосе 49,5^o-52,5^oN, ожидаются события с М>6,0 (см. раздел 1). В 1999 г. такой опасный период соответствовал интервалу 11 сентября - 10 ноября. В неактивной фазе цикла с периодом 6,2 г. можно было ожидать события с М=6-7, так как вероятность землетрясений с М>7 была близка к нулю, о чем было сообщено устно на региональном экспертном совете летом 1999 г. Событие такой силы к югу от Авачинского залива из-за его удаленности считалось не опасным для областного центра. Отметим, что в следующей активной фазе (14 июля - 14 сентября 2008 г.) на юге Камчатки возможны землетрясения с М>7, так как указанный интервал попадает на активную фазу приливного цикла с периодом 6,2 г., в которой возможны события с М>7,5. В августе-сентябре 1999 г. автор находился на экспедиционных работах и детальным анализом сейсмичности, связанной с подготовкой ожидаемого землетрясения, не занимался. Письменный прогноз от 1982 г. и устное сообщение летом 1999 г., подтверждавшее его, оправдались по времени, месту и силе события (см. табл.1). Отметим только, что по ретроспективным данным перед землетрясением 18 сентября 1999 г. отмечались отчетливо выраженное сейсмическое затишье без форшоковой активизации и ряд других прогностических признаков.

Землетрясение 11 ноября 1999 г. с М=6,0.

Анализ сейсмичности Камчатки в сентябре-октябре 1999 г. в соответствии с алгоритмом М6 показал, что в широтной полосе 49,5^o-52,5^o N после землетрясения 18 сентября напряженно-деформированное состояние оставалось аномальным и в указанной зоне отмечались признаки цикличности и упорядоченности сейсмического процесса. В связи с этим 26 октября в региональный экспертный совет (Камчатское отделение Федерального центра прогнозирования землетрясений) был представлен следующий краткосрочный прогноз: "В активной фазе лунного приливного цикла с периодом 8,85 г. (11.09-10.11.1999 г) 18 сентября 1999 г. в широтной полосе 49,5^o-52,5^o Nпроизошло землетрясение с М=6,0, тем не менее до 10 ноября 1999 г. вероятность события с М=6-7 в указанном районе остается повышенной. Ожидаемое землетрясение никакой опасности для г.Петропавловск-Камчатский представлять не будет". 11 ноября спустя 15 суток после даты подачи прогноза и через 2 часа 40 минут после окончания указанного опасного временного интервала в прогнозирумой широтной полосе произошло землетрясение с М=6,0, ощущавшееся в областном центре силой 2-3 балла. Отметим, что 12 и 15 ноября, т. е. на следующие сутки и спустя 4 суток после сильного камчатского землетрясения, в мире произошли 2 землетрясения соответственно с М=7,5 и 7,7, что, по нашему мнению, связано с явлениями общепланетарной и региональной синхронизации сильных событий. Сделанный краткосрочный прогноз рассматривается экспертным советом как оправдавшийся по времени, месту и силе события.

Землетрясение 26 ноября 1999 г. с М=6,0.

25 ноября 1999 г. автор представил в региональный экспертный совет прогноз следующего содержания: "В соответствии с алгоритмом М6 до конца 1999 г. в районе южной Камчатки (от мыса Шипунский до мыса Лопатка) с вероятностью 0,4 ожидается землетрясение с Мw(NEIC)=5,7-6,5. Ожидаемое землетрясение никакой опасности для г.Петропавловск-Камчатский не представит". Поскольку землетрясение ожидалось в районе южной Камчатки, а произошло в северной ее части, прогноз рассматривается как не оправдавшийся по месту возникновения землетрясения. Слабым утешением является то, что событие произошло спустя 1 сутки после даты подачи прогноза и оценки магнитуды и опасности для областного центра оказались верными. В течение двух суток после произошедшего землетрясения в той же зоне были зарегистрированы еще 2 близких по силе события. Следует признать, что проблема оценки места ожидаемого землетрясения в случае неуверенного выделения зоны сейсмического затишья перед прогнозируемыми землетрясениями является наиболее сложной при решении задачи краткосрочного прогноза.

Землетрясение 3 июня 2000 г. с М=5,6.

Землетрясение произошло в день 60-летия автора, поэтому у нас не было морального права не сделать прогноз этого события, ощущавшегося в областном центре силой 3-5 баллов. Можно отметить, что с марта 2000 г. с целью повышения эффективности краткосрочных прогнозов камчатских землетрясений автор совместно с П.П.Фирстовым стали представлять оценки о сейсмической опасности по комплексу сейсмологических и геохимических данных. П.П.Фирстовым разработана методика краткосрочного прогноза землетрясений с использованием данных о вариациях подпочвенного радона в районе Паратунской гидротермальной системы [28]. С помощью этой методики в 1998-1999 гг. в реальном времени были сделаны успешные прогнозы 4-х южно-камчатских землетрясений с К=12,5 и более со временем упреждения менее месяца при отсутствии ложных тревог. Хотя П.П. Фирстов в мае был в командировке, сотрудники возглавляемой им группы геохимического мониторинга вед. инж. В.Н. Волошин и О.П. Малышева регулярно занимались сбором и анализом информации, которая в дальнейшем использовалась для оценок сейсмической опасности по комплексу двух методов. Отметим, что перед землетрясением была отчетливо выражена 3-суточная и 6-суточная цикличность землетрясений. В качестве примера на рис.3 представлен поперечный к зоне пространственно-временной разрез, на котором хорошо выделяется область сейсмического затишья (совпавшая с областью очага ожидаемого события) для периода 1.04-16.05.2000 г., т. е. задолго до возникновения землетрясения. Предполагалось, что 18 мая началась форшоковая активизация. 24 мая в региональный экспертный совет автором был представлен краткосрочный прогноз следующего содержания:

С середины апреля в южной части Камчатки, в районе от мыса Шипунский до мыса Лопатка, развивается сейсмическая аномалия. Отмечается дефицит слабых землетрясений энергетического класса менее 10, понижен по сравнению с фоновым уровень сейсмичности в центральной части исследуемой зоны, в диапазоне глубин 0-100 км отмечается суточная и лунномесячная цикличности землетрясений.

По данным радонового мониторинга в первой половине мая по методике П.П.Фирстова выявлена аномалия средней интенсивности по данным наблюдений на Паратунском геотермальном месторождении в двух разноглубинных точках пункта Коркино.

После землетрясения энергетического класса К=12,8, зарегистрированного в южной части Камчатки 12 мая в 17 час 21 мин Гринвичского времени, сейсмическая аномалия продолжает развиваться.

Заключение

 В ближайшую неделю в эпицентральной зоне с радиусом 120 км от г.Петропавловск-Камчатский землетрясения с Mw(NEIC)>6,5 на глубинах до 100 км не ожидаются.

 В г. Петропавловск-Камчатский и г. Елизово землетрясения с силой сотрясений 6 и более баллов на средних грунтах по 12-балльной шкале MSK не ожидаются.

 В районе от мыса Шипунский до мыса Лопатка до 10 июня повышена вероятность (Р=0,6) возникновения землетрясений с Mw(NEIC)=5,1-6,4 (что приблизительно соответствует классам К=12,3-14,0). Отметим, что с начала года в указанной зоне произошло только одно землетрясение с К>12,3.

Этот прогноз 24 мая был также представлен и в тот же день обсуждался в экспертном совете по прогнозу землетрясений и извержений вулканов ИВ ДВО РАН и КОМСП ГС РАН. Землетрясение произошло спустя 10 суток после времени подачи прогноза, который оправдался по всем параметрам. Как уже отмечалось, при прогнозе события использовались новые методические приемы в рамках алгоритма М6, однако, из-за ограниченного объема публикации эти вопросы не обсуждаются.

В период 1995-2000 гг. в рамках алгоритма М6 другие прогнозы конкретных землетрясений, кроме обсуждавшихся выше, автор не представлял. Следует, однако, сказать, что совместно с П.П. Фирстовым 8 ноября 2000 г. в региональный экспертный совет был представлен прогноз о повышенной вероятности возникновения в локализованной области (от мыса Шипунский до юга Авачинского залива) относительно слабого землетрясения с магнитудой приблизительно 5 в течение 10-11 ноября 2000 г. Из четырех прогнозируемых параметров прогноз не оправдался по одному - по силе события, хотя произошедшее 10 ноября в районе мыса Шипунский слабое землетрясение было самым сильным на Камчатке из 80 представленных в оперативном каталоге камчатских землетрясений за период 2-10 ноября. Поскольку речь идет о новой методике, позволяющей давать оперативный прогноз относительно слабых событий с реальным временем тревоги около 2-3 суток, она в данной статье не обсуждается.

Заключение

Приведем краткие выводы, касающиеся результатов сделанных нами в 1995-2000 гг. прогнозов сильных камчатских землетрясений в реальном времени. Как видно из таблицы 1, землетрясения, происходившие после сделанных прогнозов, имеют магнитуды от 5,6 до 7,8. Среди этих землетрясений заметно выделяется по энергии Кроноцкое землетрясение 5.12.1997 г. с М=7,8. Остальные 7 событий были значительно слабее и имеют магнитуды от 5,6 до 7,0, среди которых 6 землетрясений с М=6,0-7,0. Рассмотрим отдельно результаты прогноза для этих близких по энергии 7 землетрясений. Реальное время тревоги для этих событий не превышало 15 суток (см. табл.1) при среднем значении 6 суток, т.е. эти прогнозы по времени оказались краткосрочными. Если принимать во внимание точность определения прогнозируемых параметров, можно считать, что 5 прогнозов из 7 оправдались по времени, месту и силе событий (71,4%). 2 прогноза не оправдались по одному из параметров. Для землетрясения 21.06.1996 г. ошибка по магнитуде составила 0,5 единиц М, а для события 26.11.1999 г. прогноз не оправдался по месту его возникновения. Суммарное реальное время тревоги для этих 7 землетрясений составило 43 дня, т.е. менее 2,4% от общего пятилетнего интервала 1996-2000 гг. Если рассматривать так называемые "опасные" землетрясения южной Камчатки с М>6,5, то за указанные 5 лет для одного землетрясения (см. табл.1) прогноз сделан не был, т.е. был "пропуск цели".

Оценим эффективность прогнозов по уровню М>6 для района южной Камчатки, где в период 1996-2000 гг. произошло 6 землетрясений с магнитудой около 6 и более (кроме событий, представленных в табл.1, учтено также землетрясение 1.06.1998 г. с М=6,4). Из этих 6 землетрясений прогноз по времени, месту и силе был сделан для 4-х (66,7%). Суммарное реальное время тревоги равно 34 суткам, что составляет менее 1,86% от общего времени. Тогда эффективность прогноза I (7), составит величину I=66,7/1,86=36. Для случайного прогноза I=1. Таким образом, оправдываемость сделанных нами прогнозов в среднем в 36 раз выше, чем при случайном прогнозировании землетрясений. Можно отметить также, что во всех случаях, когда давались прогнозы, предполагалось, что прогнозируемые события в случае их возникновения не будут представлять опасности для г.Петропавловск-Камчатский, т.е. в областном центре не ожидались землетрясения силой 7 и более баллов по 12-балльной шкале MSK. Эти оценки оказались верными. Вопрос о прогнозе землетрясений такой силы, как Кроноцкое с М=7,8, требует отдельного рассмотрения. Здесь укажем только, что в соответствии с долгосрочным прогнозом [31-33] события такой силы ранее 2008 г. на Камчатке не ожидаются. Задачами дальнейших исследований можно считать более строгую формализацию процедур прогноза и написание соответствующей специализированной программы, реализующей алгоритм М6. Выборочная проверка эффективности алгоритма М6 на примере двух курильских (1978 и 1994 гг.) и одного японского (1993 г.) землетрясений с М=7,7-8,0 показала, что предлагаемый подход может применяться для решения задач прогноза сильных землетрясений в других сеймоактивных регионах мира.

Приведем соображения о механизме подготовки и возникновения сильных землетрясений, основанные на используемом нами методическом подходе к решению задач прогноза землетрясений (см. раздел 1). Напомним, что основой этого подхода являются учет влияния на сейсмические процессы общепланетарных космических факторов и выявление упорядоченных, циклических проявлений сейсмичности. Основой предлагаемой модели возникновения сильных землетрясений являются 2 ключевых положения.

Первое. Возникновение сильного землетрясения связано с влиянием на область очага готовящегося землетрясения процессов общепланетарного масштаба. Сейсмический отклик в регионе на влияние космических факторов является частью сейсмического отклика для Земли в целом. Таким образом, в возникновении сильного землетрясения всегда присутствует общепланетарная составляющая.

Второе. Сильное землетрясение происходит вследствие резонансных явлений, происходящих за счет совпадения частот разных по своей природе циклических колебательных процессов общепланетарного и регионального масштабов в зоне подготовки сильного события. Если обозначить частоты этих процессов как f1 и f2, то резонанс возникает при близком равенстве частот или в случае, если f1 nf2 (или наоборот), где n - относительно небольшое целое число. Естественно, что сильные землетрясения происходят в тех сейсмоактивных областях, где накоплена достаточная для их возникновения потенциальная энергия.

Сделаем некоторые пояснения. Например, одним из видов резонанса является гравитационно-электромагнитный. В динамически подвижной системе Солнце-Земля-Луна гравитационные процессы имеют различные периодические составляющие, в том числе солнечносуточную. Наблюдающиеся вариации магнитосферно-ионосферных замкнутых вихревых токов, зависящие от солнечного ветра и порождаемого Солнцем межпланетного магнитного поля, наводят в Земле переменные электромагнитные поля. Собственные и вынужденные колебания ионосферно-магнитосферного происхождения вызваны в том числе гравитационными процессами и содержат солнечносуточную и ряд приливных составляющих. Таким образом, мы имеем две совпадающие частоты солнечносуточного происхождения, что является необходимым условием возможного гравитационно-электромагнитного резонанса. Например, перед Карымским землетрясением 1.01.1996 г. с М=7 в декабре 1995 г. были статистически значимо выражены суточная и 2-суточная составляющие, которые можно связать с гравитационными, а также электромагнитными колебаниями магнитосферного происхождения. Как отмечалось во втором разделе, 2-суточная составляющая была характерна в декабре 1995 г. для сейсмического режима Земли в целом. Эта цикличность, как показал детальный анализ данных за 1995-2000 гг., является типичной планетарной особенностью сейсмичности нашей планеты. Можно предположить, что выявленные перед сильными камчатскими землетрясениями 1996-2000 гг. цикличности, например, с периодами 1, 2, 3, 4, 6 суток прямо или косвенно связаны с электромагнитными колебаниями магнитосферного происхождения. С любезного разрешения А.А.Хромова (ОИФЗ РАН) были просмотрены записи теллурических токов на станции Шипунская, расположенной менее, чем в 100 км от области очага Карымского землетрясения. На записи теллурических потенциалов в декабре 1995 г. выявлены двух- и 4-суточные периоды, что служит дополнительным подтверждением связи сейсмического и магнитотеллурического полей. Предлагаемая модель может быть названа резонансной планетарно-региональной моделью подготовки и возникновения сильных землетрясений. Ранее она в литературе не обсуждалась.

Благодарности. Исследования по краткосрочному прогнозу камчатских землетрясений проводились нами более 20 лет, в течение которых возникавшие в ходе выполнения работ проблемы обсуждались с большим кругом лиц. Автор выражает благодарность за полезные дискуссии, проявленное внимание к работе и содействие в ее выполнении Алискерову А.А., Авдейко Г.П., Белкиной Л.А., Бузевичу А.В., Викулину А.В., Волошину В.Н., Воропаеву В.Ф., Гаврилову В.А., Гордееву Е.И., Горельчик В.И., Грачеву Л.А., Гусеву А.А., Дроздюку В.Н., Дрознину Д.В., Жаляевой Ю.К., Иванову Б.В., Ким К.П., Кролевцу А.Н., Кузьмину Ю.Д., Левину В.Е., Лездиньшу А.Я., Лепской Т.С., Микаеловой Е.Б., Павловой О.А., Пономареву Г.П., Попову И.П., Разиной А.А., Руленко О.П., Семенцу Н.В., Соболеву Г.А., Степанову И.И., Токареву П.И., Федотову С.А., Филиппову Ю.А., Фирстову П.П., Хаткевичу Ю.М., Шумилову Ю.С. и Якунину Н.А. Особую благодарность выражаю сотрудникам групп камеральной обработки землетрясений КОМСП ГС РАН и их компьютерного обеспечения, без оперативной качественной работы которых по составлению каталогов землетрясений не было бы возможности проверить методику прогноза камчатских землетрясений в ретроспективном варианте и в реальном времени.

Список литературы

Авдейко Г.П., Широков В.А., Егоров Ю.О., Палуева А.А. Кроноцкое землетрясение 5 декабря 1997 г. и взаимодействие Тихоокеанской и Евразиатской литосферных плит // Кроноцкое землетрясение на Камчатке 5 декабря 1997 года. Петр.-Камч., 1998. С.222-239.

Викулин А.В., Семенец Н.В., Широков В.А. Землетрясение будет завтра. Петр.-Камч., 1989. 100 с.

.Викулин А.В., Семенец Н.В., Дроздюк В.Н., Широков В.А. К землетрясению без риска. Петр.-Камч., 1997. 119 с

Гамбурцев А.Г. Сейсмический мониторинг. М.: Наука, 1992. 200 с.

Гордеев Е.И., Дрознин Д.В., Касахара М. и др. Сейсмические явления, связанные с извержениями вулканов в Карымском вулканическом центре в 1996 г. // Вулканология и сейсмология. М.: Наука, 1998. N2. С.28-48.

Гордеев Е.И., Чебров В.Н., Викулин А.В., Левина В.И., Синицин В.И., Ящук В.В. Система сейсмологических наблюдений на Камчатке // Кроноцкое землетрясение на Камчатке 5 декабря 1997 года. Петр.-Камч., 1998. С.12-14.

Гусев А.А. Прогноз землетрясений по статистике сейсмичности // Сейсмичность и сейсмический прогноз, свойства верхней мантии и их связь с вулканизмом на Камчатке. Новосибирск: Наука, 1974. С.109-119.

Гусев А.А., Левина В.И., Салтыков В.А., Гордеев Е.И. Сильное Кроноцкое землетрясение 5 декабря 1997 года: основные данные, сейсмичность очаговой зоны, механизм очага, макросейсмический эффект // Кроноцкое землетрясение на Камчатке 5 декабря 1997 года. Петр.-Камч., 1998. С.32-54.

Дарвин Д.Г. Приливы и родственные им явления в солнечной системе. М.: Мир, 1965. 207 с.

Кейлис-Борок В.И. Динамика литосферы и прогноз землетрясений // Природа, 1989. N2. С.10-18.

Кропоткин П.Н. Возможная роль космических факторов в геотектонике// Геотектоника, 1970. N2. С.30-76.

Кузьмин Ю.Д., Широков В.А. О механизме солнечнообусловленной суточной, 27-дневной и годовой цикличности камчатских землетрясений // Данные геофизических наблюдений полярной обсерватории Тикси. Якутск, 1978. С.211-216.

Кузьмин Ю.Д., Широков В.А. О влиянии космических факторов на сейсмичность и вулканизм Камчатки. // Вопросы географии Камчатки. Петр.-Камч., N10. 1990. С.96-98.

Ламакин В.В. О периодичности байкальских землетрясений // ДАН СССР, 1966. Том 170. N2. С.210-213.

Моги К. Предсказание землетрясений (перевод с английского). М.: Мир. 1988. 382 с.

Монин А.С., Каменкович В.М., Корт В.Г. Изменчивость мирового океана. Ленинград: Гидрометеоиздат. 160 с.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1989. 241 с.

Прогностика, терминология. 1990. М.: Наука, 56 с.

Пурин А.А. Землетрясения Камчатки и их регистрация. Петр.-Камч., 1917. 23 с.

Растригин Л.А. Эренштейн Р.Х. Метод коллективного распознавания образов. М.: Энергоиздат, 1981. 78 с.

Рикитаке Т. Предсказание землетрясений (перевод с английского). М.: Мир, 1979. 388 с.

Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс. М.: Наука, 1987. 100 с.

Сидорин А.Г. Предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 191 с.

Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 313 с.

Федотов С.А. О сейсмическом цикле, возможности количественного сейсмического районирования и долгосрочном сейсмическом прогнозе // Сейсмическое районирование СССР. М.: Наука, 1968. С.121-148.

Федотов С.А. Энергетическая классификация курило-камчатских землетрясений и проблема магнитуд. М.: Наука, 1972. 190 с.

Федотов С.А., Соболев Г.А., Болдырев С.А, Широков В.А. Долгосрочный и пробный краткосрочный прогноз камчатских землетрясений. Ташкент: ФАН, 1976. С.120-134.

Фирстов П.П. Мониторинг объемной активности подпочвенного радона на Паратунской геотермальной системе в 1997-1998 гг. с целью поиска предвестников сильных землетрясений Камчатки // Вулканология и сейсмология, 1999. N 6. С.22-32.

Широков В.А. Космос и вулканы // Ежегодник "Человек и стихия". Ленинград: Гидрометеоиздат, 1973. С.26-28.

Широков В.А. О суточной ритмичности сильнейших землетрясений в основных сейсмоактивных регионах СССР // Тезисы докладов выездной сессии МСССС и VI сессии ДВ секции МСССС. Петр.-Камч., 1986. С.129-130.

Широков В.А. О связи извержений вулканов с тектоническими землетрясениями Камчатки: Автореф. дис . канд. ф.-м. наук, М., 1980. 19 с.

Широков В.А. Влияние космических факторов на геодинамическую обстановку и ее долгосрочный прогноз для северо-западного участка Тихоокеанской тектонической зоны // Вулканизм и геодинамика. М.: Наука, 1977. С.103-115.

Широков В.А. Влияние 19-летнего лунного прилива на возникновение больших камчатских извержений и землетрясений и их долгосрочный прогноз // Геологические и геофизические данные о БТТИ 1975-1976 гг. М.: Наука, 1978. С.164-170.

Широков В.А. Некоторые вопросы методики комплексного прогноза побочных извержений вулкана Ключевского // Вулканология и сейсмология. N6. 1985. С.40-55.

Широков В.А., Кузьмин Ю.Д. О суточной цикличности вулканических землетрясений в Курило-Камчатской зоне // Вулканология и сейсмология. 1988. N5. С.92-100.

Hamilton W.L. Tidal Cycles of Volcanic Eruptions: Fortnightly to 19 Yearly Periods // J. Geoph. Res. 1973. V.78. N 17. P.456-460.

Mogi K. Two kinds of seismic gaps // Pure and Appl. Geophys. 1979. V.117. P.1172-1186.