从概率角度看地震预报（三）——地震台网各类前兆的虚报率、漏报率
三、地震台网各类前兆的虚报率、漏报率
在本文第一节假定了一个敏感度为１、特异度为０.９５的前兆，用来说明即使存这样理想的前兆，临震预报的虚报率也会高得难以接受。而现实是，不存在这样理想的地震前兆。原因很显然，地震是１０公里甚至更深处断层活动的结果，而前兆都是地下浅处到地表的间接反应；很多情况下，这些活动不会造成地表出现异常现象，因此会出现漏报；而很多异常现象并非是由于断层活动造成的，或者断层的活动只引起了那些异常却没有引发破坏性地震，因此虚报也在所难免。
中国地震预报30年来已经积累了大量数据，可以求出各种临震前兆异常与地震的相关性，但是一直没有见到这样的资料，学术刊物中只见到吴富春等统计的１９８８年到２００５年历年地震局全国会商会提出的前兆异常与下一年５级以上地震的对应关系（注１）。由此可以大致计算出地震局所采用的各类前兆的虚报率、漏报率。
这篇文章提供的原始统计结果是地震前一年某项异常在“有震区的异常比”和“无震区的异常本底”。所谓有震区，就是以每年５级以上地震的震中为中心，以２００公里到５００公里为半径（震级越高、半径越大）的圆形内部。所有圆圈之外的有观测地区则为无震区。所谓“有震区的异常比”，实际就是敏感度Ｐ（异常｜下一年地震）；“无震区的异常本底”，实际就是Ｐ（异常｜下一年不地震），由此可求出特异度Ｐ（无异常｜下一年不地震）＝１－Ｐ（异常｜下一年不地震）。应当指出的是，这种前兆和地震的对应属于中期预报；用这些数据来代表临震预报的前兆，有可能高估了敏感度和特异度（因为时空范围太大，更容易在地震之前找到异常，也更容易在异常之后找到地震），从而低估了临震预报的漏报率和虚报率。
各项前兆异常指标的漏报率和虚报率可以由这篇文章的数据计算出来。由于所预报的是５级以上地震、而且预报范围较大（半径２００公里以上），显然地震相对频繁。我们假定每个预报范围平均每５年发生一次５级以上地震，这样，对于年度中期预报而言，基础概率是０.２；对于地震局的临震预报（１０天范围），则基础概率为０.００５５。然后可以采用全概率公式和贝叶斯公式计算出虚报率，结果如下表。
手段名称 ｜敏感度 特异度 漏报率 中期虚报率 临震虚报率
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地电 ｜０.２２ ０.７４ ７８％ ８３％ ９９.１％
地磁 ｜０.１８ ０.８７ ８２％ ７５％ ９８.５％
定点形变 ｜０.３２ ０.６８ ６８％ ８０％ ９８.９％
水化学 ｜０.３８ ０.６０ ６２％ ８１％ ９９.０％
应力应变 ｜０.２３ ０.７３ ７７％ ８７％ ９９.３％
地下水位 ｜０.４８ ０.８４ ５２％ ５７％ ９６.８％
重力 ｜０.１４ ０.８０ ８６％ ８５％ ９９.２％
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综合 ｜０.２８ ０.７６ ７２％ ７７％ ９８.７％
从表中可以看到，各项指标的漏报率在７０％左右，中期预报的虚报率在８０％左右，与地震局自己的统计结果比较接近（中期预报漏报率、虚报率分别是６１.６％～６４.４％和６７.８％～７５.６％，注２）。效果最好的指标是地下水位异常，漏报率５２％，中期预报虚报率５７％，临震预报虚报率９６.８％。在“国际地震学和地球内部物理学协会”所确定的五项前兆指标中，地震活动占三项，其它两项一个就是地下水位变化（另一个是水氡含量的变化，注３）。应力应变一项在虚报率和漏报率上并没有显示出任何优势，据知情者透露，“国内的应力仪有数种，良莠不齐”，并非震后被《科学时报》突出宣传的池顺良研制的钻孔应变仪。
上面的漏报率、尤其是临震预报的虚报率，高得令人瞠目结舌，但也很符合现状。作为临震预报的指标，这些前兆异常的虚报率都接近于１。不夸张地说，这些异常每出现５０次以上，才会继后有一次地震落到预报的时间范围（１０天）、空间范围（半径２００公里）和强度范围（５级以上）。原因就在于开始所说的，这些异常只是深部断层活动的间接反应。
注意我们这里只是探讨这些异常指标的预报意义，并未涉及人为的判断和发布预报。而地震局要立足这些指标，来使得漏报率和虚报率降低得符合社会需求，完全不可能实现。据统计，１９７５～２００１年间作出了“一定程度”预测的２４个４到７级地震当中，２１个是依据地震活动作出的，而只有３个纯粹依靠上述前兆（包括屡错屡报、代价极大的松潘－平武地震预报）。汶川地震之后，很多人鼓噪 “群测群防”为什么没有保持发扬；殊不知“群测群防”观测的就是这类指标，靠这些来预报地震怎么可能不闹得鸡飞狗跳、草木皆兵。中国地震预报部门在８０年代收缩了这类观测点，完全是客观规律作用的结果。
注：
（１）吴富春等，中国地震台网各类前兆手段地震监测能力的评价，《华南地震》２００７年第２期。
（２）孙加林，“目前我国中期地震预报的困惑与其思考”，《国际地震动态》 ２００８年第１期。
（３）Max Wyss, Second Round of Evaluations of Proposed Earthquake Precursors, Pure appl. geophys. 149 (1997) 3.