基于會商資料的北京地區中等地震預測回溯研究

朱紅彬 李紅 岳曉媛 李菊珍 王麗紅 武敏捷 鐘世軍

摘要：依據北京市地震局1996年以來的原始會商資料，以北京及周邊地區1996年以來發生的8次中等地震為例，針對震前異常的產生和發展過程進行回溯性研究，追溯相關異常指標的形成過程和預測實效。通過震例研究和預測效能評估，提取近南北向小震條帶等多項適用于北京地區的異常指標，為建立北京地區中等地震預測指標體系提供參考。中等地震異常指標和預測指標的形成過程為：在日常震情跟蹤中發現異常經過初步震例研究提出異常指標——通過預測實踐驗證且預測評分較高的指標，就確定為預測指標。中等地震預測指標的確定至少需要一次預測實踐驗證。

關鍵詞：北京地區;中等地震;預測回溯;異常指標;預測指標

中圖分類號：P315.7文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2021）04-0583-11

0引言

北京地處汾渭地震帶、河北平原地震帶和張家口—渤海地震帶的交匯地區，活動構造發育，有史以來記載5級以上地震11次，其中6級以上強烈地震7次，最大為1679年三河—平谷8級地震。北京地區現代以中小地震活動為主，多次發生中等有感地震，雖然破壞和損失很小，但社會影響巨大。如1990年9月22日北京亞運會開幕式前發生的昌平小湯山4.0級地震、1996年12月16日順義4.0級震群等，北京廣大地區強烈有感，導致老百姓恐震情緒增加，造成很大社會影響。2019年4月7日和14日，北京海淀和懷柔相繼發生2.9級和3.0級地震，后者打破北京地區持續18年的3級地震平靜。2020年1月9日和5月26日又相繼發生房山3.2級和門頭溝3.6級地震，3級以上地震活動增強的跡象明顯。

中國地震局“八五”（國家地震局預測預防司，1997）、“九五”（陸遠忠等，2001;中國地震局監測預報司，2002）、“十五”（中國地震局監測預報司，2005a，2005b）攻關項目，針對中國大陸地區和華北地區中強地震前的中等地震活動特征和前兆異常開展了大量研究，并總結出一系列適用于中國大陸（包括華北地區）的強震前地震活動性中短期、短期預測方法，為此后的相關研究奠定了基礎。研究人員針對中國大陸（華北地區）地震條帶和空區（劉蒲雄，陳章立，1989;曹井泉等，1997）、地震活動性參數（王煒等，1998;王林瑛等，2006;王海濤，王瓊，2008），以及北京順義地震（張永仙等，1998;王慧敏等，1998）等開展研究，取得了一定成果。由于北京地區研究范圍小且現代地震相對稀少，難以進行震例總結并提出具有一定預報效能的預測指標，已有研究中涉及北京地區的地震預測指標較少。

本文整理分析了北京地區20多年來的大量會商資料，對年度會商中提出的年度或半年異常以及日常震情跟蹤會商中提出的短期異常進行預測回溯，評價各項異常指標的實際預測效能，為建立適用于北京地區的中等地震預測指標體系提供相關震例和異常指標，為該地區未來震情跟蹤預測以及2022年北京冬奧會震情保障工作提供參考。

1數據及方法

1996年以來北京地區（39.3°～41.1°N，115.3°～117.6°E，包括北京周邊的懷來、逐鹿、廊坊、寶坻等地區）先后發生8次4級以上地震，首都圈地區（38.5°～41°N，113°～120°E，包括東部唐山老震區、中部北京—文安地區以及西部晉冀蒙交界及附近地區）先后發生23次4級以上地震。北京市地震局自1996年10月成立以來，積累了大量的周、月會商（包括周會商、月會商、緊急會商和加密會商等）和年度地震趨勢會商（包括年度地震趨勢會商和年中地震趨勢跟蹤會商）資料。會商資料顯示，北京地區4級左右地震（如1996年順義4.0級、2014年逐鹿4.3級地震等）和首都圈地區4級以上地震（如2006年文安5.1級、2012年唐山4.8級和2020年7月古冶5.1級地震等）前，小震活動和前兆測項出現異常，通過跟蹤這些異常，總結出一系列異常指標，應用于此后的地震預測實踐中，取得了較好的預測效果。

近20多年來，針對北京及鄰區地震預測指標，有兩次比較系統的研究。其一，2003—2009年，北京市地震局負責實施的北京市科技重點項目“北京及鄰區地震預測預報與近期地震危險性的綜合判定研究”①，針對北京及鄰區中等以上地震，通過跟蹤研究或借鑒前人成果，對多種適用于中強地震且預測效能較好的指標，通過降低研究起始震級、縮小掃描窗口和步長，開展震例研究，總結出北京地區中等以上地震空間和時間預測的首都圈中部近南北向小震條帶（朱紅彬等，2010）、北京地區小震叢（群）等異常指標，可應用于首都圈中等以上地震時間預測的首都圈M1.8月頻度低值、平谷地磁加卸載響應比高值等異常指標，以及一些前兆測項異常指標，隨后還補充了北京地區地震活動性總體參量Rt值（岳曉媛等，2019）、北京地區多參數地震對應概率譜（李紅等，2017）等異常指標，初步形成北京及鄰區中等以上地震年度和短期預測指標，對首都圈地區，尤其是北京地區的中等地震如2006年文安5.1級、2012年唐山4.8級、2014年涿鹿4.3級、2018年永清4.3級等地震的跟蹤預測起到一定作用。其二，2008年北京奧運會前，在中國地震局監測預報司主持下，中國地震臺網中心和京、津、冀等省（市）地震局相關專家，共同研究制定了《首都圈地區地震信息手冊》，總結出首都圈地區一些中強和中等地震預測指標，其中有關北京地區的預測指標也采用了北京市地震局的研究內容。

本文在此前北京地區和部分首都圈地區中等地震異常指標研究和應用的基礎上，通過查閱、分析北京市地震局20多年來的會商資料（相關資料截至2020年底，下同），包括年度地震趨勢會商資料和周、月會商資料，研究對北京地區影響較大的1996年順義4.0級等8個顯著地震前3個月內，北京地區（部分指標預測范圍為首都圈地區）出現的地震活動性和前兆異常，進行預測回溯。除順義地震采用《中國震例（1995—1996）》（陳棋福等，2002）資料外，其余震例采用北京局年度（年中）趨勢會商和周月會商的相關原始資料。文中震級標度除已標明者外，其它使用M震級。3種地震目錄主要采用國家測震臺網中心地震編目系統（http：//10，5，160.18/）全國統一正式目錄和速報目錄。

2北京地區中等地震預測回溯

1996年以來，北京地區先后發生1996年12月順義4.0級（不包括3.4級余震）、2002年8月沙城4.0級、2012年6月寶坻4.0級、2012年8月寶坻3.4級、2014年逐鹿4.3級、2018年永清4.3級和2020年門頭溝3.6級共7個4級左右顯著地震（圖1）;位于首都圈中部的2006年7月文安5.1級地震，對北京地區也產生較大影響。針對上述8次地震，除順義地震外，本文的預測回溯主要采用震前年度（年中）會商資料和震前3個月周（月）會商資料，并著重介紹震前最后一次周（月）會商資料。

2.11996年12月16日順義4.0級地震

據《中國震例（1995—1996）》（陳棋福等，2002），順義地震前中期異常主要表現為京津地區M4.5以上地震73個月長期平靜，在此基礎上出現M13.0頻度高值;短期異常主要為近南北向小震條帶形成、板橋水位破年變、松山水汞一組高值，以及平谷地磁空間相關低值、昌平氣氡、朝陽六院應力、順義和昌平體應變8項。由于順義地震發生時北京市地震局剛剛經批準成立，缺少相關的會商資料。《1996年12月16日北京市順義M14.5地震》一文中所做的震例總結（蘭從欣等，2002）是北京局中等地震預測預報嘗試的開端。

異常回溯及評價：①順義地震前最重要的一項地震活動性短期異常是近南北向（或北北西向）小震條帶的形成，經后續多次跟蹤研究，目前已經成為該地區M4.0以上中等地震重要短期預測指標;②板橋水位破年變是震前最明顯的短期前兆異常;③除板橋水位、松山水汞外，其它短期前兆異常由于環境干擾和儀器停測等原因，不再作為異常指標跟蹤;④后續研究還發現，順義地震前首都圈地區曾出現M1.8地震月頻度顯著低值異常。

2.22002年8月3日沙城4.0級地震

年度（年中）會商：北京局于2002年6月20日召開2002年度年中會商會。在匯總報告中提出：首都圈中部地區自順義地震后出現長達66個月的4級地震平靜;首都圈西部形成北東向的應縣—懷柔、北西向的張北—霸州兩個小震條帶，兩條帶相交于河北省懷來附近;北京及鄰近地區下半年具有發生4～5級地震的危險。

周（月）會商：2002年5月29日周會商提出平谷臺地磁加卸載響應比高值異常，6月5日周會商提出霸州—張北、應縣一懷柔小震條帶;2002年7月24日月會商意見中提出，北京地區存在小震條帶交匯、M11.8地震月頻度低值、王都莊水溫低值回升、松山水氡一組高值、平谷地磁加卸載響應比高值，以及徐辛莊水溫高值、沿河城水氡低值、平谷地電阻率北西向下降和小水峪、德勝口、張山營及施莊村斜交基線突跳變化12項短期異常。

異常回溯與評價：①沙城地震前出現小震條帶交匯，其中張北—霸州的北西向（近南北向）小震條帶，在順義地震后再次出現;②震前首都圈M1.8地震月頻度出現顯著的低值異常;③前兆測項中除平谷地磁加卸載響應比、松山水氡和徐辛莊水溫外，其它短期前兆異常由于環境干擾和儀器停測等原因，已不再作為異常指標跟蹤，但王都莊水溫（已停測）在震前出現低值回升現象。

2.32006年7月4日文安5.1級地震

年度（年中）會商：北京局2006年度會商報告中指出，北京地區未發現顯著異常，僅依據首都圈5級以上地震10a左右準周期性等，預測其2006年地震活動水平為5級左右。

周（月）會商：2006年5月30日周會商提出平谷地磁加卸載響應比高值異常，6月7日周會商提出首都圈地區M11.8地震月頻度低值異常，6月21日周會商提出北北西向小震條帶。北京市地震局在2006年6月28日月會商意見中，依據上述3項短期異常，預測首都圈地區下月（7月）有發生中等地震可能。

異常回溯與評價：①文安地震前首都圈中部出現非常顯著的近南北向小震條帶，結合順義地震、沙城地震前的相似小震條帶異常，將其作為首都圈中部重要的中等地震短期預測指標;②震后研究發現文安等地震前，首都圈地區曾出現大于30的小震月頻度高值異常，于是將其作為首都圈地區M15.0左右地震異常指標跟蹤;③相對于5級以上地震，文安地震前無論是地震活動性異常還是前兆異常都不顯著。

2.42012年6月18日寶坻4.0級地震

年度（年中）會商：北京局2012年度會商會（2011年10月19日召開）匯總報告和2012年年中會商會（2012年5月14日召開）匯總報告中，參考張北地震前懷來—涿鹿和順義都曾出現持續數月的震群活動的事實，結合順義地震前沙城附近曾持續出現小震群活動的情況，將持續數月的小震群活動作為北京地區4級以上地震半年-年度異常指標進行跟蹤，認為“2010年12月至2011年5月昌平、懷柔交界M2.8小震群持續數月，預測震群周圍150km范圍內2012年有發生4～5級地震可能”，該震群距寶坻4.0級地震130km。

周（月）會商：該地震發生在2012年5月28日唐山4.8級地震后僅21d，兩次地震間并未發現新的短期異常;北京局2012年4月11日周會商中提出，首都圈地區4月6日起出現顯著的M11.8月頻度大于30的高值異常，4月14日最高達40次，北京局2012年6月13日周會商意見中，僅提到6月11日海淀區一公園池塘內有成群的魚躍出水面，未提出有震預測意見。

異常回溯與評價：①該地震與年度（半年）預測相符，但無短期預測意見;②震前未出現近南北向小震條帶，為漏報;③據震例研究，地震前北京地區綜合地震學參數Rt值出現低值異常，多參數地震對應概率譜曾出現高值異常，開始將二者作為北京地區中等地震半年（年度）異常指標進行跟蹤;④震例研究還發現，首都圈地區繼2012年5月28日唐山4.8級地震前出現M1.8月頻度和M13.0月頻度高值異常后，寶坻4.0級地震前也曾出現M1.8月頻度和M3.0月頻度高值異常。因此，將M1.8月頻度高值異常作為首都圈M15.0左右地震預測指標進行跟蹤，將M13.0月頻度高值異常作為輔助異常指標進行跟蹤。

2.52012年8月26日寶坻3.4級地震

周（月）會商：2012年7月4日周會商提出6月28—29日順義、昌平交界處出現小震叢（記錄小震共26次，其中M1≥1.0地震4次），7月18日周會商提出8月14日起昌平長陵中學電磁波出現一組高值波動（截至8月20日），7月25日周會商提出6月28日—7月31日出現近東西向小震條帶。直至北京局2012年8月22日周會商會時，上述3種短期異常繼續存在，但會上未提出有震預測意見。

異常回溯與評價：①震例研究和預測實踐顯示北京地區發生M1.0小震叢后3個月內，150km范圍內有可能發生M1≥4.0地震，小震叢可以作為北京地區短期異常指標;②震前未出現近南北向小震條帶，為漏報;③近東西向小震條帶經震例研究虛報較多，未作為異常指標繼續跟蹤;④昌平長陵中學電磁波在2012年5月28日唐山4.8級地震和8月26日寶坻3.4級地震前都出現了顯著的高值波動變化，但目前儀器已經停測。

2.62014年9月6日逐鹿4.3級地震

年度（年中）會商：北京局于2013年10月14日召開2014年度會商會，匯總報告中認為北京地區多參數地震對應概率譜于2012年寶坻4.0級地震后繼續上升，但綜合地震學參數Rt值未發現異常;2014年中會商會（2014年5月15日召開）匯總報告中，提出北京地區出現Rt值低值異常，多參數地震對應概率譜仍處于高值，預測北京地區下半年有發生4級左右地震可能。

周（月）會商：2014年6月11日周會商提出延慶電阻率東西向破年變異常，8月13日周會商提出房山臺東西向水準破年變異常，8月27日周會商提出首都圈M1.8月頻度8月3日以來出現低值異常，9月3日周會商提出首都圈中部7月11日至8月28日形成近南北向M1≥1.0小震條帶。北京局2014年9月3日周會商意見中提出，由于上述4項短期異常繼續存在，因此預測近期有發生中等地震可能。

異常回溯與評價：①后續震例研究顯示1996年12月順義4.0級、2012年6月寶坻4.0級和2014年9月逐鹿4.3級地震前，北京地區綜合地震學參數Rt值多出現低值異常，多參數地震對應概率譜出現高值異常，因此將二者作為北京地區中等地震半年（年度）預測指標進行跟蹤;②前述1996年順義4.0級、2002年沙城4.0級、2006年文安5.1級和2014年涿鹿4.3級等中等地震前，首都圈中部都出現近南北向小震條帶，小震條帶是首都圈中部預測效能最好的中等地震短期預測指標之一;③震例研究顯示，震前首都圈地區未出現M11.8月頻度高值異常，但出現了M3.0月頻度高值異常。

2.72018年2月12日永清4.3級地震

年度（年中）會商：北京局2018年度會商會（2017年10月13日召開）匯總報告中提出，北京地區出現綜合地震學參數Rt值低值異常和多參數地震對應概率譜高值異常，因此預測北京地區2018年度存在發生4級以上地震可能;河北平原帶出現M13.0地震條帶，因此預測2018年上半年有發生5級左右地震可能。

周（月）會商：北京局2017年11月15日周會商繼續提及通州西集水位9月30日-10月1日出現的破年變異常（先快速上升，后緩慢上升，20d左右恢復正常），2018年1月17日周會商因異常持續超過3個月撤銷;北京局于2018年2月7日周會商意見中，提出平谷地磁加卸載響應比1月18日出現高值異常，但因短期異常不顯著未提出預測意見;震前曾發現首都圈M1.8月頻度從2017年12月19日至2018年1月4日出現低值異常，但因此前多次發生虛報，未作為異常上報。

異常回溯與評價：①經對寶坻4.0級和逐鹿4.3級地震的跟蹤預測和震例研究，北京地區綜合地震學參數Rt值低值異常和多參數地震對應概率譜高值異常，已經成為少震的北京地區重要的半年-年度中等地震預測指標，并據此在2018年度趨勢會商中，明確提出北京地區2018年度存在發生4級以上地震可能;②后續研究發現永清地震前遺漏了近南北向小震條帶、通州徐辛莊水溫和左家莊水溫低值回升等短期異常，而西集水位破年變雖然超過3個月仍有預測意義;③震例研究顯示，震前首都圈地區未出現M11.8月頻度高值異常，但出現M13.0月頻度高值異常，因此將首都圈地區M3.0月頻度高值異常作為M15.0左右地震的聯合預測指標;④首都圈M11.8月頻度曾經在首都圈多次中等地震前出現顯著低值異常，但由于該異常指標在2017年至2019年導致大量虛報，所以僅作為參考指標進行跟蹤研究。

2.82020年5月26日門頭溝3.6級地震

周（月）會商：北京局2020年1月22日周會商提出，首都圈地區M1.8月頻度和M13.0月頻度分別于2020年1月14日和1月15日出現高值異常;5月6日周會商意見提出平谷臺地磁加卸載響應比于2020年5月4日出現高值異常;5月20日周會商意見提出，除上述異常外，還存在房山水準破年變等多項前兆異常，因此預測首都圈地區有可能發生中等地震，但未針對北京地區提出有震預測意見。

異常回溯與評價：①首都圈地區M11.8月頻度和M13.0月頻度高值異常主要對應首都圈地區M15.0左右地震，該異常與2020年7月12日古冶5.1級地震有關，除平谷臺地磁加卸載響應比高值異常外，北京地區出現的多項前兆異常，主要與古冶5.1級地震有關;②震前未出現近南北向小震條帶，為漏報;③2020年3月29日至4月9日北京順義出現小震叢活動M1.0以上地震4次，其中M2.0以上3次，最大M2.5，首日頻次2次，最大與次大震級差0.2，活動地點與門頭溝3.6級地震相距60km，但考慮到首日頻次未達到3次不能滿足震群定義（國家地震局科技監測司，1990），未作為正式異常提出，但震例研究認為該異常指標仍有預測意義;④首都圈M1.8地震月頻度震前出現低值異常，震例研究認為2020年后依據該日常指標作出的虛報明顯減少，預測效能有所上升，但目前仍只作為參考指標進行跟蹤研究。

3預測實效評價和相關異常指標評價

3.1預測實效評價

1996年12月順義4級地震后，北京地區發生M1≥4.0地震6次，首都圈中部文安地區發生1次5.1級地震。

預測實效最好的是2002年8月3日沙城4級地震。北京局在2002年7月24日的月會商會后，形成“關于北京及鄰近地區近期震情預測的報告”上報中國地震局，預測“未來10天或稍長時間，首都圈地區特別是延慶-礬山盆地一帶和唐山地區，有可能發生4～5級中等地震”，這是一次比較成功的中等地震短期預報嘗試，得到了中國地震局的表彰。

其次是2014年9月3日逐鹿4.3級地震。震前4個月的年中地震趨勢跟蹤會商意見中，依據相關異常指標，預測北京地區下半年有發生4級左右地震的可能。震前3個月內北京局又陸續提出4項短期異常指標，并預測近期有發生中等地震可能，但并未依據近南北向異常小震條帶提出明確的地點預測。

2006年7月4日文安5.1級地震前的年度地震趨勢會商會，僅依據首都圈5級以上地震10a左右準周期性提出背景異常。震前3個月，北京局又陸續提出3項短期異常，并預測有發生中等地震的可能，但預測震級偏小。相對于5級以上地震，無論地震活動性異常還是前兆異常都不顯著。

2012年6月18日寶坻4.0級地震和2018年2月12日永清4.3級地震，震前的年度和年中會商會，都依據相關異常提出4級以上地震中短期預測意見。由于寶坻4.0級地震距離2012年5月28日唐山4.8級地震僅21d，屬于首都圈地區成組中等地震，所以未提出短期預測意見;永清4.3級地震由于震前未發現顯著的短期異常，尤其是未發現首都圈中部近南北向小震條帶，也未提出短期預測意見。

此外，2012年8月26日寶坻3.4級地震和2020年5月26日門頭溝3.6級地震，未有中短期預測，震前雖發現并上報單個異常，由于整體異常不顯著等原因未提出短期預測意見。

3.2異常指標評價

從以上北京及周邊地區中等地震的預測回溯（表1）中可以看出，北京地區7次4級左右地震以及周邊地區1次5級左右地震前，出現頻次較高的異常指標依次是：近南北向小震條帶（4次）、平谷地磁加卸載響應比高值（4次）、前兆測項破年變（4次）、前兆測項高值突跳或波動（3次）、首都圈M1.8月頻度低值（3次）、異常小震叢（群）（2次）、Rt值低值（2次）、地震對應概率譜高值（2次）、前兆測項低值回升（1次），此外還有一些未再跟蹤的異常。

部分異常震前未能及時發現，但震后通過震例研究，發現對研究區中等地震有預測意義，表2列出震前出現頻次較高的異常指標（包括震前提出的異常指標和震后研究發現的異常指標），依次為：首都圈M11.8地震月頻度低值（6次）、平谷地磁加卸載響應比高值（5次）、近南北向小震條帶（5次）、首都圈M1.8或M13.0月頻度高值（4次）、前兆測項破年變（4次）、地震對應概率譜高值（3次）、前兆測項高值突跳或波動（3次）、Rt值低值（3次）、異常小震叢（群）（3次）、前兆測項低值回升（3次），表中未包括單次出現的異常指標。由于平谷地磁加卸載響應比高值主要用于預測首都圈中等地震，不預測地點，在此不作為單項前兆測項高值看待。

北京地區Rt值低值和地震對應概率譜高值、首都圈中部近南北向小震條帶和北京地區異常小震叢（群），以及北京地區前兆測項破年變、高值突跳和低值回升，對北京地區中等以上地震的時間、地點和強度有預測意義;首都圈M11.8月頻度（低值和高值）和M3.0地震月頻度（高值），以及平谷地磁加卸載響應比高值可以為北京地區中等以上地震預測提供時間和強度預測。

下文將對上述北京地區主要異常指標進行介紹和預測效能評估。異常指標的預測效能評估主要利用R值預報效能評估系統①，采用R值評分方法（許紹爕，1989;張國民等，2001）。R=報對地震次數/應預報地震總次數-預報占用時間/預報研究的總時間。R為具有97.5%置信度的R值。當R>R時，通過預測效能評分。

3，2.1首都圈中部近南北向小震條帶異常

首都圈中部出現M1≥1.0地震個數6個以上、長度超過200km、形成時間小于2個月、小震間隔比較均勻且周圍比較“干凈”、呈近南北向帶狀分布的小震活動區域，就稱為近南北向異常小震條帶，條帶周圍發生小震活動或條帶活動平靜20天以上視為條帶活動結束（朱紅彬等，2010）。

首都圈中部1995年以來共發生M1≥4.0地震8次，震前出現典型近南北向小震條帶6次，對應地震6次，起始震級M1.0且方向為北北西—北西向的小震條帶目前沒有虛報，但有3次漏報。計算R值評分：R=0.61，R0=0.37，R>R0。此外，起始震級M1>1.0或形成時間超過2個月虛報較多;小震條帶方向為北北東向或近東西向，因與該地區斷裂走向大體一致，虛報較多;2次寶坻地震皆漏報，該異常指標對北京東部中等地震的預測效能較差。

首都圈中部近南北向小震條帶形成后3個月內條帶附近地區發生M≥4.0地震的可能性較大。該異常指標預測效能較高，且至少經受了2006年文安5.1、2014年逐鹿4.3兩次中等地震的預測實踐檢驗，可以作為本地區重要的中等地震預測指標。

3，2.2首都圈M1.8和M3，0月頻度高值異常

表2中首都圈M1.8或M3.0月頻度高值異常出現頻次較高，有4次。筆者研究首都圈地區M1≥1.8月頻度和M≥3.0月頻度高值異常與M15.0左右（M4.5～5.5）地震的關系，取時間窗30d，步長1d，首都圈M1≥1.8月頻度N≥30視為出現異常，M1≥3.0月頻度N≥4視為出現異常。

2008年以來，首都圈M1.8月頻度高值異常出現10次，對應地震8次，虛報2次，漏報2次（R值評分：R=0.41，R0=0.36，R>R0）;M13.0月頻度高值異常出現11次，對應地震9次，虛報2次，漏報1次（R值評分：R=0.27，R=0.35，RR0）;ML1.8或M13.0月頻度出現高值異常13次，對應地震10次，虛報3次，暫時沒有漏報（R值評分：R=0.38，R0=0.35，R>R）。M13.0月頻度高值異常單獨作為異常指標未通過預測效能評分，但以M11.8或M13.0月頻度高值異常作為異常指標可以通過預測效能評分且漏報較少。

研究認為，首都圈地區出現M1.8或M3.0月頻度高值異常后半年內（最長210d左右），發生M15.0左右地震的可能性較大。該異常指標至少經歷2012年唐山4.8級和2020年古冶5.1級地震兩次預測實踐檢驗，可以作為首都圈地區M15.0左右地震中短期預測指標。

3.2.3北京地區Rt低值和地震對應概率譜高值異常

1996年以來北京地區發生5次M≥4.0地震，震前都曾多次出現Rt值低值異常和地震對應概率譜高值異常（表2）。

筆者研究北京地區1970年以來地震活動總體參量Rt（包括地震時間熵、b值、最大平均震級、地震累積能量、地震調制比）與地震的關系，以Rt≤0.84作為地震活動處于非穩定狀態的判別標志，預測北京地區M1≥4.4地震（岳曉媛等，2019）。1970年以來北京地區Rt值出現異常12次，對應9次，虛報3次，漏報2次。計算R值評分：R=0.57，R0=0.35，R>R。。

筆者提取北京地區1970年以來多參數（b值、η值、地震危險度、缺震、地震強度因子、頻度、地震調制比等）地震對應概率譜前兆異常信息，以12個月為考察時段，高于均值0.5倍標準差作為異常閾值（1970—2011年為學習階段，2012年以來為外推預測階段），預測北京地區M≥4.0地震（李紅等，2017）。1970年以來北京地區多參數地震對應概率譜出現異常11次，對應8次，虛報3次，漏報1次。計算R值評分：R=0.51，R0=0.37，R>R0。

上述兩個指標都經受了2014年逐鹿4.3和2018年永清4.3兩次M≥4.0地震預測實踐的檢驗，且預測效能較高，可以作為北京地區M3≥4.0地震前中短期預測指標。

3.2.4北京地區小震叢和小震群異常

表2中北京地區小震叢異常出現2次。參照《地震學分析預報方法與程式指南》（國家地震局科技監測司，1990）有關震群定義，筆者將小震叢定義為：震中10km范圍內首日頻次≥2次，M≥1.0地震總次數大于4次，最大、次大震級差≤1.1，與外圍地震有明顯界限，小震多集中發生在1～2天內，最長10d內。如果北京地區發生M1≥1.0小震叢活動，就可以預測3個月內小震叢周圍150km范圍內可能發生M1≥4.0地震。北京地區2001年以來發生8次M1≥1.0小震叢活動，對應M1≥4.0地震5次，虛報3次，漏報4次，計算R值評分：R=0.46，R0=0.35，R>R0。北京地區小震叢通過預測效能評分，也經過預測實踐檢驗，可以作為北京地區M1≥4.0地震短期異常指標。

北京地區1970年以來僅發現3個持續5～9個月的小震群活動，除2010年12月昌平、懷柔交界M12.8震群與2012年6月寶坻4.0級地震有關外，1995年7月逐鹿M4.1震群和1996年12月順義M4.5震群可能與1998年1月張北6.2級地震有關。由于震例很少且漏報較多，僅作為M3≥4.0地震的中短期參考指標跟蹤研究。

3.2.5首都圈M1.8月頻度低值異常和平谷地磁加卸載響應比高值異常

這兩個異常指標是表2中出現頻次最高的，主要用來預測首都圈地區M1≥4.0地震，也可以為北京地區M1≥4.0地震發震時間預測提供參考。這兩個指標總體來說漏報不多（表2）但虛報較多。

首都圈M1.8月頻度低值異常，取時間窗30d，步長1d，將月頻度N<12視為出現低值異常，預測最低值回升后3個月內尤其是1個月內有可能發生M1≥4.0地震。首都圈2015年以來M11.8月頻度曲線出現16次低值異常，對應9次，虛報7次，漏報1次。計算R值評分：R=0.45，R0=0.35，R>R0，通過預測效能評分。該異常指標預測效能具有階段性，如2015—2016年出現5次異常，對應5次地震，未出現虛報;但2017—2019年的10次異常只對應3次地震，出現7次虛報;2020年出現1次異常，對應1次地震，沒有虛報。由于此前虛報較多，所以仍只能作為參考異常指標進行跟蹤研究，可以考慮恢復為異常指標。相對于首都圈M1.8月頻度高值異常主要揭示首都圈M5.0左右地震前數月出現的小震異常活躍現象，首都圈M11.8月頻度低值異常主要體現首都圈M1≥4.0地震前的小震活動從平靜趨于活躍的短期異常。

把平谷地磁加卸載響應比以大于3.0作為短期高值異常，用來預測首都圈未來3個月發生M1≥4.0地震，漏報不多但虛報較多。筆者結合平谷及周邊多臺加卸載響應比異常的空間分布，以首都圈地區發生M≥4.0地震作為預測目標進行回溯研究，2017年以來平谷地磁加卸載響應比出現7次（6組）高值異常（排除重大磁暴影響），出現異常后3個月內（最長6個月）首都圈發生5次4級以上地震，虛報1次，計算R值評分：R=0.65，R0=0.52，R>R0，可以作為首都圈地區M≥4.0地震異常指標繼續跟蹤研究。

表2中順義、沙城、逐鹿、永清4次M3≥4.0地震前，北京地區都出現2個以上前兆測項的短期異常，異常持續數日至數月多數小于3個月，異常形態包括高值突跳或波動、破年變和低值回升。其中前兆測項高值突跳或波動往往會出現一組高值，如松山水汞、松山水氡和長陵中學電磁波等，目前主要為水化和電磁波異常，并在高值異常結束后或高值異常發生過程中發震;前兆測項破年變，如板橋水位、西集水位、延慶電阻率和房山水準等，目前既有水位異常，也有電阻率和水準異常，多在正常年變背景下出現突降或突升變化，在恢復過程中或恢復后發震，既有向下破年變也有向上破年變;前兆測項低值回升，如王都莊水溫、徐辛莊水溫和左家莊水溫，目前主要為水溫異常，多在長期平穩背景下出現下降-低值-回

3.2.6北京地區前兆測項高值突跳、破年變和低值回升

表2中順義、沙城、逐鹿、永清4次M3≥4.0 地震前，北京地區都出現2個以上前兆測項的短期異常，異常持續數日至數月多數小于3個月，異常形態包括高值突跳或波動、破年變和低值回升。其中前兆測項高值突跳或波動往往會出現一組高值，如松山水汞、松山水氡和長陵中學電磁波等，目前主要為水化和電磁波異常，并在高值異常結束后或高值異常發生過程中發震;前兆測項破年變，如板橋水位、西集水位、延慶電阻率和房山水準等，目前既有水位異常，也有電阻率和水準異常，多在正常年變背景下出現突降或突升變化，在恢復過程中或恢復后發震，既有向下破年變也有向上破年變;前兆測項低值回升，如王都莊水溫、徐辛莊水溫和左家莊水溫，目前主要為水溫異常，多在長期平穩背景下出現下降—低值—回升，在低值回升過程中或恢復后發震，震后又恢復平穩背景。此外，北京地區前兆測項的短期異常目前不包括長期下降或長期上升背景下的趨勢轉折，前兆測項的長趨勢轉折可能與中強地震孕育、構造應力場改變，甚至環境因素改變如南水北調工程等多種因素有關。

北京地區單個前兆短期異常的出現，往往具有階段性，有些指標在某個階段對應地震很好，其它階段對應又很差。比如順義板橋水位在1996年12月順義地震前出現顯著破年變異常，但此后再未出現相似的破年變異常形態;徐辛莊水溫在2016年9月唐山開平4.0級、2018年2月永清4.3級地震前都出現顯著的低值異常回升，但在2019年12月唐山豐南4.5級和2020年唐山古冶5.1級地震前沒有任何異常反映。一些前兆測項異常和地震預測仍然只是統計意義上的關系，因此只依靠某個單項前兆異常出現漏報的可能性很大。表2中所列單項前兆異常雖然都很典型，目前都作為北京地區重要異常指標開展跟蹤，但在更長時段較難通過R值評分;是否可以考慮以前兆異常出現的數量作為預測指標，還需要繼續研究。

3.3討論

（1）震情跟蹤工作中如果發現地震活動異常或前兆異常，首先需要開展震例研究，若預測效能較好就可作為異常指標納入日常跟蹤和預測，在預測實踐中至少對應一次地震后，再開展詳細震例研究，若預測效能較高可提升為預測指標，若出現兩次以上虛報就需要再作評價是否降低預測權重。本文將地震活動性和前兆指標區分為異常指標、預測指標和參考指標。異常指標是普通異常指標，是根據震例研究得到并通過R值評分的指標;預測指標為重點異常指標，是在異常指標的基礎上至少經過一次預測實踐驗證且R值評分較高的指標;參考指標為參考異常指標，是原來的異常指標或預測指標因虛報或漏報較多而下調預測權重，可以暫時用于內部跟蹤但不作為上報異常。

（2）地震活動性異常指標和前兆異常指標都有一定的階段性和時效性。例如單項前兆測項可能只在某個地震前出現異常，在其他地震前并無反應;首都圈M1.8月頻度低值異常也在某些時段對應好、虛報少，但在其他時段對應差、虛報多。一方面，因為城市環境干擾加劇、儀器老化等因素，導致許多曾經有較好震例的前兆測項（如王都莊水溫、長陵中學電磁波等）停測;另一方面，由于地震預測指標主要來自對經驗性預測的總結，很可能只適用于某一特定時段的地震發生規律。因此，在震情跟蹤預測過程中，需要經常對預測指標進行評價，對于預測效能顯著下降的指標，可以降低其預測權重，比如從預測指標到異常指標再到參考指標，甚至取消;對預測效能顯著提高的指標就提高其預測權重，可以從參考指標到異常指標再到預測指標。同時也需要不斷跟蹤研究并提出新的異常指標，北京局近兩年又總結出一些新的異常指標，尚需通過更多的預測實踐來驗證。

（3）北京地區Rt值低值、地震對應概率譜高值、首都圈中部近南北向小震條帶、首都圈M11.8或M13.0月頻度高值，虛報和漏報都較少;北京地區前兆測項短期異常和小震叢，漏報雖多但虛報較少;首都圈M11.8月頻度低值異常，漏報雖少但此前虛報仍較多。一般來說，虛報和漏報都少的指標出現異常就可以預測有地震，未出現異常可以報無震;虛報少但漏報多的指標出現異常就可以做出有震預測，但未出現異常不能報無震;虛報多的指標出現異常在預測實踐中難以單獨使用，只能起到參考作用，配合其他指標開展預測。

4結論

（1）北京地區發生中等地震前可能會出現一些地震活動和前兆異常，提取并研究這些異常指標，對北京地區震情跟蹤工作有重要意義。地震分析預報部門在日常震情跟蹤和年度趨勢會商研究中積累了大量的會商資料，真實反映了震前異常的發展過程和預測過程，在此基礎上開展震例研究，比單純的震后震例總結更有參考價值。

（2）通過對北京地區中等地震的預測回溯和研究，認為提取預測指標至少需要1次預測實踐驗證，具體過程可以為：日常震情跟蹤中發現異常——經初步震例研究提取異常指標——經預測實踐驗證、進一步震例研究且預測效能較高可以成為預測指標。

（3）北京地區的Rt值低值和地震對應概率譜

高值異常作為中短期預測指標;首都圈中部的近南北向小震條帶作為短期預測指標，北京地區異常小震叢和前兆測項高值突跳、破年變、低值回升作為短期異常指標，對北京地區中等以上地震的時間、地點和強度有預測意義;首都圈M11.8或M13.0月頻度高值作為中短期預測指標，平谷地磁加卸載響應比高值和首都圈M11.8月頻度低值作為短期異常指標，主要用于首都圈中等以上地震預測，同時可以在北京地區出現相關異常的前提下，用來預測北京地區中等以上地震的發震時間和強度。

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Retrospective Study of Moderate-earthquake Prediction in Beijing based on Earthquake Consultation Information

ZHU Hongbin， LI Hong， YUE Xiaoyuan， LI Juzhen， WANG Lihong，WU Minjie， ZHONG Shijun

Beijing Earthquake Agency， Bejing 100080， China）

Abstract

By analyzing the original consultation data of earthquake prediction from Beijing Earthquake Agency since 1996， we take 8 historical moderate earthquake events in this period in Beijing and its vicinity to carry out retro-spective studies on occurrence and evolution of anomalies before these earthquakes， and review the determination of relevant indicators for the anomalies and their effectiveness for earthquake prediction. Then by study of earth-quake cases and evaluation of the indicators' effectiveness， we obtain several indicators for earthquake anomalies in Beijing such as north - south trending stripe of small earquakes. These indicators can help establish a system of predictive indicators in Beijing. The procedure of determining anomalous indicators and forecasting indicators of moderate earthquakes is： finding anomalies by daily earthquake-tracking analysis， 2 putting forward indicators of earthquake anomalies after a case study， and choosing those which have been tested with high scores as fore-casting indicators. The forecasting indicators of medium earthquakes need testing at least once by earthquake-pre-diction practice before they are determined

Keywords： Beijing and its vincinity; moderate earthquakes; backtracking of earthquake prediction; indica-tors of earthquake anomalies; indicators of earthquake prediction