西北大學的研究人員發表了一項研究，它可以幫助解決地震學的主要挑戰之一–預測斷層上的下一次大地震將在何時發生。傳統上地震學家們認為，斷層上的大地震遵循一個有規律的模式，在前兩次地震之間的相同時間後發生。然而，地球並不總是遵守這一規律，因為地震有時會比預期的早或晚發生。直到現在，地震學家還缺乏一種方法來解釋這種不可預測性，現在他們有了。

地震是由構造板塊運動或火山活動引起的突然而強烈的地面晃動。它們可以發生在世界的任何地方，並有可能對建築物、基礎設施和生命損失造成重大損害。地震學家研究地震以了解其原因並預測未來的事件，但預測地震的確切時間和地點仍然是一個挑戰。

由地震學家和統計學家組成的西北研究小組已經開發了一個地震概率模型，該模型比目前可用的模型更加全面和貼近現實。新的模型不是僅僅使用過去地震之間的平均時間來預測下一次地震，而是考慮以前地震的具體順序和時間。它有助於解釋一個令人費解的事實，即地震有時是成群結隊的–一群地震之間的時間相對較短，中間有較長的時間沒有發生地震。

溫伯格文理學院地球和行星科學教授威廉-迪林（William Deering）說：”考慮完整的地震歷史，而不僅僅是一段時間的平均值和自上一次地震以來的時間，將對我們預測未來地震發生的時間有很大幫助。當你試圖弄清楚一個球隊贏得一場球賽的機會時，你不想只看上一場比賽和長期平均水平。回顧最近的其他比賽也會有幫助。我們現在可以為地震做一種類似的事情。”

這項研究最近發表在《美國地震學會公報》上。該研究的作者是Stein、西北大學教授Bruce D. Spencer和最近的博士畢業生James S. Neely和Leah Salditch。Stein是西北大學政策研究所（IPR）的副教授，Spencer是IPR的教員。

“地震的行為就像一輛班次不可靠的公共汽車，”現在在芝加哥大學的Neely說。”巴士可能被安排每30分鐘到達一次，但有時它非常晚，而其他時候它又太早。地震學家們假設，即使一次地震晚了，下一次地震也不可能提前到達。相反，在我們的模型中，如果它遲到了，現在更有可能很快到來。而且，公車越晚，下一次就會在它之後越早到來。”

傳統模式和新模式

自1906年的一次大地震摧毀了舊金山以來，傳統模型一直被使用，它假定整個斷層的緩慢運動會積累應變，所有這些都會在大地震中釋放出來。換句話說，斷層只有短期記憶–它只”記得”上一次地震，而”忘記”了以前所有的地震。這一假設被用於預測未來地震發生的時間，然後被用於預測抗震建築應該設計的搖晃程度的危險地圖。

然而，”大地震不會像鐘錶一樣發生，”Neely說。”有時我們看到在相對較短的時間範圍內發生了幾次大地震，然後又有很長一段時間什麼都沒有發生。傳統的模型無法處理這種行為。”

相比之下，新模型假設地震斷層比地震學家假設的更聰明- 有更長期的記憶。長期的斷層記憶來自於這樣一個事實，即有時地震並沒有釋放隨著時間的推移在斷層上積累的所有應變，因此在大地震之後，一些應變仍然存在，並可能引起另一次地震。這就解釋了有時成群結隊的地震連續發生。

現在在美國地質調查局工作的薩爾迪奇說：”地震群意味著斷層有長期記憶。如果距離一次大地震已經很久了，那麼即使在另一次地震發生後，斷層的’記憶’有時也不會被地震抹去，留下殘留的應變和增加發生另一次地震的機會。我們的新模型就是這樣計算地震概率的。”

例如，儘管聖安德烈亞斯斷層莫哈韋段的大地震平均每135年發生一次，但最近一次地震發生在1857年，距離1812年的地震只有45年。雖然用傳統的模型不會出現這種情況，但新的模型顯示，由於1812年的地震發生在自1508年的前一次地震以來的304年空白期之後，剩餘的應變導致1857年的地震比平均水平要早。

統計學教授斯賓塞說：”過去地震的具體順序和時間很重要，這很有意義。許多系統的行為取決於它們在很長一段時間內的歷史。例如，你扭傷腳踝的風險不僅取決於你最後一次扭傷，而且還取決於以前的扭傷。”