Нейт Сильвер - Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие – нет

Из того факта, что частота землетрясений и их магнитуда подчиняются закону Гутенберга – Рихтера, вовсе не следует, что мы можем узнать, когда именно произойдет землетрясение (также не следует, что в Тегеране «неминуемо» случится землетрясение, если только другое землетрясение не произошло там совсем недавно). У таких стран, как Иран и Гаити, нет возможности реализовывать планы действий в отношении события, происходящего раз в 300 лет. Прогнозы землетрясений, созданные на основе закона Гутенберга – Рихтера, дают лишь общее руководство по оценке степени угрозы в том или ином регионе. Прогнозы погоды, основанные лишь на исторической статистике (в марте в Лондоне дождь идет 35 % времени), не всегда превращаются в применимые на практике знания (брать ли мне с собой зонт или нет?). В геологии временны́е срезы охватывают века или даже тысячелетия; а срок человеческой жизни измеряется не секундами, а годами.

На самом деле сейсмологи заинтересованы иметь то, что Сьюзен Хоф называет «Святым Граалем» сейсмологии, – прогнозы, связанные со временем, согласно которым вероятность землетрясения не считается равномерно распределенной во времени. Даже те из них, кто скептично относится к возможности делать подобные прогнозы, признают, что в распределении землетрясений по времени присутствуют определенные закономерности. А самая очевидная из них – наличие повторных сейсмических ударов (также называемых афтершоками).

После крупных землетрясений почти всегда возникают десятки или даже тысячи афтершоков (после землетрясения 2011 г. в Японии ученые насчитали не менее 1200). Эти афтершоки следуют довольно предсказуемой тенденции {332}. Они возникают значительно чаще сразу же после землетрясения, чем через несколько дней после него, и значительно чаще, чем через несколько недель.

Однако знание этого обстоятельства не особенно помогает нам, когда речь заходит о спасении человеческих жизней. Прежде всего потому, что афтершоки, по определению, всегда слабее изначального землетрясения. Обычно, если какой-то разлом земной коры вызывает достаточно мощное землетрясение, количество афтершоков будет небольшим, и на какой-то момент в регионе воцарится спокойствие. Однако так происходит не всегда. Например, невероятно сильное землетрясение, произошедшее в районе Нью-Мадридского геологического разлома на границе штатов Миссури и Теннесси 16 декабря 1811 г. и оцененное сейсмологами в 8,2 балла, произошло всего через шесть часов после другого удара примерно той же силы. Но на этом дело не закончилось – после землетрясений 16 декабря произошло еще одно землетрясение силой 8,1 балла (23 января), а затем еще одно, даже более мощное – силой 8,3 балла (7 февраля). Какие из них можно было бы считать предвестниками, а какие – афтершоком? Любая версия будет в данном случае бессмысленной.

Разумеется, главный вопрос состоит в том, способны ли мы предсказать землетрясения заранее и можем ли мы отличить предвестника от афтершока? И когда мы смотрим на данные по распределению землетрясений во времени и пространстве, у нас появляется искушение предположить, что в шуме может иметься какой-то сигнал.

Например, на рис. 5.3a показано распределение землетрясений, произошедших вблизи Л’Акуилы {333}за период с 2006 г. до момента возникновения землетрясения 2009 г. магнитудой 6,3 балла {334}. На графике кружками, за исключением большого черного круга (относящегося к основному землетрясению), отмечены время и магнитуда других землетрясений, произошедших ранее. В случае Л’Акуилы ситуация представляется довольно ясной. Непосредственно перед ударом 2009 г. в регионе произошел целый ряд землетрясений силой до 4 баллов – что было значительно выше прежнего уровня сейсмической активности.

Рис. 5.3а.Соотношение между землетрясениями, произошедшими вблизи Л’Акуилы (Италия) за период с 1 января 2006 г. по 6 апреля 2009 г., и их магнитудами

Менее очевидной представляется ситуация с землетрясением 2011 г., произошедшим в Японии. На графике, сделанном для региона Тохоку (рис. 5.3б), мы прежде всего видим, что эта местность сейсмически более активна, чем окрестности Л’Акуилы в Италии. Однако можно ли выявить на нем какие-то закономерности в распределении землетрясений по времени? Судя по всему, да; например, выделяется группа землетрясений силой от 5,5 до 7 баллов, произошедших в середине 2008 г. Однако они не сопровождались более масштабным землетрясением. При этом заметен особенно крупный предварительный толчок силой 7,5 балла (9 марта 2011 г.), случившийся примерно за 50 часов до землетрясения магнитудой 9,1 балла в Тохоку {335}.