Занимательная сейсмология
Несколько дней назад увидел у alisa-lebovski@lj совершенно потрясающую пару графиков

Картинка (via eck-lesi@lj) взята из прошлогодней статьи Фридмана, Поляченко и Насырканова "О некоторых корреляциях в сейсмодинамике и двух компонентах сейсмической активности Земли" в УФН, посвященной статистике землетрясений. Ученые-убийцы были тут же обвинены  широкой общественностью

"ученые взяли удобный порог и реальной ситуации не отобразили",

"это очень напоминает мне знакомые выверты по астрофзике, где на пустом месте натягивают эффект",

"xорошо бы увидеть полный график с этими точками - не удивлюсь если "рябь" все заполнит. К сожалению, таков уж был стиль работы покойного академика Фридмана - вырезать, выкинуть, замарать и не упоминать все те факты, что не укладываются в концепцию... "

"Обычное манипулирование данными для получения "красивой" картинки. Даже если чуть-чуть опустить планку до 8.0, то уже не такая стройная картина получается: http://www.imageup.ru/img103/untitled-1602957.png.  A уж если включить все что больше 6-7, то вообще сплошная стена будет."


Если коротко, то критика сводится к необоснованности пренебрежения землетрясениями с магнитудой ниже произвольно выбранного порогового значения 8.3. На самом же деле, имеющаяся статистика землетрясений действительно указывает на ощутимый спад сейсмической активности в период между серединой 60-х (после землетрясения 1964 года на Аляске с магнитудой 9.2), в особенности, серединой 70-х, и серединой 90-х.  Для того, чтобы в этом достоверно убедиться, нужно в качестве критерия сейсмической активности использовать не частоту землетрясений, а совокупную выделенную энергию (которая, хотя и связана с частотой, имеет куда более отчетливый физический смысл). 



Тем не менее, наличие связи этого спада с проводившимися в то время подземными ядерными испытаниями представляется весьма гипотетическим, в силу значительно меньшей энергии последних (согласно базе данных Джонстона их магнитуда никогда не превышала 7.0, а в подавляющем большинстве случаев была значительно меньше).  Даже несмотря на снижение сейсмической активности, суммарная энергия землетрясений в этот период существенно больше  энергии, выделенной при ядерных испытаниях.  Если уж исходить из предположения о "разрядке", то речь скорее может идти о роли мощных землетрясений 50-х - начала 60-х годов (помимо уже упомянутого землетрясения 1964 г. на Аляске, это 1950 Ассам 8.6, 1952 Камчатка 9.0, 1957 Аляска 8.6, и крупнейшее среди инструментально зарегистрированных землетрясение 1960 г. в Чили магнитуды 9.5). 

Важно отдавать себе отчет, что шкала магнитуд является логарифмической с коэффициентом 2/3, т.е., разнице магнитуд в 2 единицы соответствует отношение выделяемых энергий 1000. Или, иначе говоря, увеличение энергии в 2 раза соответствует увеличению магнитуды на 0.2 (кстати, это обстоятельство в сочетании с экспоненциальным ростом числа землетрясений при убывании магнитуды - см. ниже про закон Зипфа - полностью лишает смысла псевдостатистические вычисления средних и медианных магнитуд). 

Centennial Earthquake Catalog покрывает период 1900-2001. Для периодов 1900-1929, 1930-1963 и 1964-2001 пороговые значения магнитуды составляют 7.0, 6.5 и 5.5, соответственно, т.е., каталог содержит все землетрясения магнитудой не ниже этого порога (но также содержит и отдельные более слабые).   Тем не менее, разница пороговых значений не является существенной для оценки суммарной энергии (особенно в логарифмическом масштабе). Оказывается, что с уменьшением магнитуды на 1 количество землетрясений возрастает примерно в 10 раз, т.е., суммарное количество выделенной энергии уменьшается примерно в 3 раза, см. тут, тут и тут или более серьезный источник. Иначе говоря, ранговое распределение землетрясений по их энергии подчиняется закону Зипфа с показателем существенно большим 1 (так что энергетический спектр смещен в сторону больших энергий; значение показателя 1 отвечало бы равномерному распределению энергии).

На графике представлены совокупные годовые значения энергии всех землетрясений из Centennial Earthquake Catalog с 4 различными уровнями отсечения от 5.5 до 7 (в полном соответствии с вышеотмеченной смещенностью энергетического спектра все 4 кривые практически совпадают; с началом 80-х годов совпадение становится несколько хуже, что, с одной стороны, как объясняется в статье трех авторов, скорее всего связано с развитием мировой сети сейсмостанций, а с другой, с тем, что относительный вклад слабых землетрясений больше при отсутствии крупных землетрясений). Он построен в логарифмическом масштабе: по вертикальной оси откладывается магнитуда, которую имело бы одно-единственное землетрясение с энергией, равной соответствующему годовому значению (аналогичный график, построенный в линейном масштабе, представляется не вполне достоверным, поскольку на нем странным образом отсутствуют пики, отвечающие землетрясениям 1960 и 1964 гг.). Помимо уже названных землетрясений, основные пики на графике соответствуют землетрясениям 1906 Эквадор 8.8, 1917 Самоа 8.5, 1920 Китай 8.6, 1922 Чили 8.7, 1923 Камчатка 8.5, 1938 Индонезия 8.4 и Аляска 8.2.  При продолжении графика на начало 21 века к ним добавятся 2004 Индонезия 9.1, 2005 Индонезия 8.7, 2010 Чили 8.8, 2011 Япония 9.0 (Global Significant Earthquake Database, 2150 B.C. to present). Хотя магнитуда отсечения для этой базы данных 7.5, построенный по ней график будет, как уже объяснялось, близок к приведенным выше графикам с уровнями отсечения от 5.5 до 7.0. 



кросс-пост в trv_science_ru@lj