概率角度看地震预报(二)


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送交者: Amsel 于 2008-12-17, 14:15:51:

从概率角度看地震预报(二)

二、地震预测术的虚报率、漏报率

所谓“地震预测术”,就是这样一些把戏:采用那些在机理上、或者统计上与地震无关的现象来预测地震。中国地震预报部门对各种“地震预测术”采取宽容甚至鼓励的态度,如方舟子所说,“地震局的理由是地震预测还是个难题,所以要鼓励各种各样的探索,于是连伪科学、迷信也被宽容。”这些“地震预测术”为何毫无价值、并且从来没有被证明有效?用概率的基本概念很容易描述。要点就是,统计独立的两个事件A和B,必然有
P(A|B)=P(A),P(B|A)=P(B)
即B的发生不会改变A发生的概率,反之亦然。

可以举两个典型的地震预测术来说明。一个是被陕西师范大学延军平教授的研究小组应用于研究“川滇地区地震”的“可公度法”。网友zeroyear已经证明,按照他们的凑数规则,任何一年的年份数字都有“可公度数异常”,和当年是否地震无关(注1)。因此,这种方法的敏感度
  P(可公度数异常|当年地震)=1(100%,呵呵),
也就是漏报率为0;特异度
P(可公度数不异常|当年不地震)=1-P(可公度数异常|当年不地震)
=1-1=0

因此,用这种方法报地震(可以如上文用全概率公式和贝叶斯公式推出),
  P(当年地震|可公度数异常)=P(当年地震),
虚报率为
P(当年不地震|可公度数异常)=P(当年不地震)

因此这种预报意味着年年都该预报有地震,漏报率为0,而虚报率则等于不地震的背景概率,并无降低。这是“地震预测术”的一种极端情况;而中国存在大量的地震预报骗子和妄人,他们预报结果的“全集”就相当于这种情况,几乎每个地震带的每个时间段都有人预报地震,漏报率为0,虚报率等于不地震的背景概率,这些预报对于防震毫无意义。

第二个例子是利用“天文大潮”报地震。大量地震数据的统计表明,地震发生时刻与半月潮无关;地震发生次数随月相的分布是一个方形分布(注2)。但是很多人(包括地震局内外的有一些“教授”、“研究员”)依然相信天文大潮可以用来预报地震。同样,用最基本的概率概念就可以说明这种方法为何无效。

天文大潮大致每15天发生一次,每次前后3天都算天文大潮日期,则天文大潮的概率P(天文大潮)=0.2。大量统计表明,地震发生次数随半月潮周期的分布是一个方形分布(注),因此敏感度
  P(天文大潮|震)= P(天文大潮)=0.2,
漏报率
  P(非天文大潮|震)=1-P(天文大潮|震)=0.8
特异度
  P(非天文大潮|不震)=P(非天文大潮)=0.8

天文大潮时地震发生的概率
  P(震|天文大潮)=P(震)

而虚报率依然是P(不震)。

这个例子说明,用天文大潮来预报地震,不会降低虚报率,反而有可能增加漏报率。实际的例子是,地震局根据“天文大潮”发布的5月19-21日强余震预报不但是一次虚报,而且漏报了5月24日的强余震。

这个例子也相当于某个具体的“民间预报者”的情况,他们每个人或者每种方法的预报绝大部分都是虚报,虚报率理论上等于不发生地震的背景概率;而他们预报成功的概率P(地震|预报),也就是地震发生的背景概率P(地震)。他们所谓“成功预报”的例子,除了很多谎言,都是发生在背景概率P(地震)比较高的情况,比如预报范围极大,比如在地震高发区,比如群震之中的某次地震。在他们吹嘘成功预测某次地震的时候,不会提及每个人的漏报率:国内外的大多数破坏性地震他们都并没有预报出来。基本上,他们采用的现象越罕见(比如磁暴、星相组合之类),则漏报率越高。所以这些吹嘘“地震能够预报”最响亮的妄人,已经用实践证明了多数地震不能预报出来,地震预报靠不住。

(一些读者会对本文一本正经的介绍基本概念感到乏味,但是本文的阅读对象是那些至今仍然对地震预报叫得响却不愿动脑的科研人员。中国地震预报搞了30多年,似乎很多从事地震预报的研究人员并不清楚最基本的概率统计常识。下文将谈到“前兆组合、多学科并进和乱测一气”。)

注:
(1)zeroyear“再析《基于可公度方法的川滇地区地震趋势研究》”和“关于分析《基于可公度方法的川滇地区地震趋势研究》的补充”。
(2)Cochran, E.S. and J.E. Vidale, Comment on: Tidal synchronicity of the 26 December 2004 Sumatran earthquake and its aftershocks by R.G.M. Crockett et al., GRL, 34, L04302, doi:10.1029/2006GL028639, 2007.




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