Τρίτη, 19 Φεβρουαρίου 2008

Τα τελευταία σήματα του ΒΑΝ

Από τις συζητήσεις σχετικά με το ΒΑΝ που διεξάγονται στα blogs Καρότο και Μαστίγιο (και εδώ) και Το Μανιτάρι του Βουνού, είναι νομίζω χρήσιμο να κάνω μια σύντομη παρουσίαση και ίσως κάποιες διευκρινήσεις του τι ακριβώς λέει η δημοσίευση arxiv:0711.3766 της ομάδας του καθηγητή Βαρώτσου.

Κατ’ αρχήν, στο arxiv υπάρχουν 3 εκδόσεις της εργασίας, [v1] Fri, 23 Nov 2007 16:52:38 GMT, [v2] Fri, 18 Jan 2008 17:28:30 GMT και [v3] Fri, 1 Feb 2008 08:14:29 GMT.

Η δεύτερη με την τρίτη έκδοση του άρθρου δεν έχουν ουσιαστικές διαφορές. Δηλαδή, με την εξαίρεση μιας γενικής ανακατανομής του κειμένου, δεν έχουν καμία διαφορά. Είναι ας πούμε μια καλύτερη μορφοποίηση της δεύτερης έκδοσης η τρίτη.

Οι μεγάλες διαφορές είναι ανάμεσα στην πρώτη και τις άλλες δύο. Έχουμε και λέμε λοιπόν.

Στην πρώτη έκδοση παρουσιάζονται 4 σήματα στο σχήμα 5. Ένα σήμα από τις 8 Φεβρουαρίου του 2007, δύο σήματα από τις 23 και 24 Απριλίου 2007 και τέλος ένα σήμα από τις 7 Νοεμβρίου του 2007. Όλα τα σήματα έχουν καταγραφεί στο σταθμό της Πάτρας. Για τα 3 πρώτα σήματα παρουσιάζετε η διερεύνηση της μετέπειτα σεισμικής δραστηριότητας στα σχήματα 9 και 11 αντίστοιχα (όπου για τα σήματα από 23 και 24 γίνεται ουσιαστικά κοινή ανάλυση), ενώ οι ενεργές περιοχές παρουσιάζονται στα σχήματα 8 και 10 αντίστοιχα. Και τα δύο σήματα συσχετίζονται με σεισμούς που φαίνονται με ένα αστέρι στους αντίστοιχους χάρτες. Τέλος δίνονται στον πίνακα Ι τα στοιχεία του φάσματος (κάποιες εντροπίες και η διασπορά του φυσικού χρόνου, στον οποίο αναφερθήκαμε στο προηγούμενο post) για το κάθε σήμα που παρουσιάζετε. Η εργασία κλίνει με την φράση σχετικά με το σήμα από τις 7 Νοεμβρίου του 2007:
This study (along the lines explained above) is still in progress by investigating the seismicity in the area B of fig. 8 as well as in the large area N(37.6-38.6)xE(20.0-23.3).

Τα υπόλοιπα που παρουσιάζονται στην εργασία είναι σχετικά με την μοντελοποίηση της στατιστικής συμπεριφοράς των SES και δεν μας ενδιαφέρουν σ’ αυτή τη φάση.

Στην δεύτερη έκδοση της εργασίας έχουν προστεθεί δύο πράγματα.
Το πρώτο που προστέθηκε είναι η ανάλυση της σεισμικής δραστηριότητας σχετικά με το σήμα από τις 7 Νοεμβρίου του 2007 και η συσχέτισή του με δύο σεισμούς. Αυτά φαίνονται μαζεμένα στο παρακάτω σχήμα:


Στο σχήμα βλέπουμε επάνω αριστερά (d) την καταγραφή του σήματος (που υπήρχε και στην πρώτη έκδοση), ενώ επάνω δεξιά φαίνεται ο χάρτης με τις ενεργές περιοχές και τους δύο σεισμούς που πραγματοποιήθηκαν στις 30 Δεκέμβρη και 6 Γενάρη. Ακόμα βλέπουμε 3 γραφήματα ( a, b, c ) που αποτελούν την ανάλυση της σεισμικής δραστηριότητας στην ενεργή περιοχή του παραπάνω χάρτη. Κάθε γράφημα απεικονίζει την χρονική εξέλιξη κάποιον παραμέτρων, όπως αυτές διαμορφώνονταν με κάθε νέο σεισμό που καταγραφόταν στην περιοχή υπό παρακολούθηση. Ακόμα φαίνονται και 3 οριζόντιες γραμμές που υποδεικνύουν ουσιαστικά κάποια κατώφλια τιμών για τις διάφορες παραμέτρους (με τις οποίες έχουν ίδιο χρωματικό κώδικα). Αν κάποια στιγμή, οι τιμές όλων των παραμέτρων, πέσουν κάτω από τα αντίστοιχα κατώφλια, τότε θεωρείται ότι η σεισμική δραστηριότητα έχει φτάσει σε κρίσιμη κατάσταση και αναμένεται ο σεισμός. Στις γραφικές λοιπόν, είναι ζωγραφισμένες 4 παράμετροι, με μωβ απεικονίζεται η διασπορά που αναφέραμε παραπάνω, με γαλάζιο και κίτρινο απεικονίζονται δύο τύποι εντροπίας του σήματος και τέλος με κόκκινο απεικονίζεται μια παράμετρος που μετρά το πόσο διαφέρει το φάσμα της σεισμικής ακολουθίας από το φάσμα του SES.

Από αυτές τις γραφικές, αυτό που φαίνεται (σύμφωνα και με τα σχόλια που γίνονται στην εργασία) είναι ότι με την εκδήλωση ενός σεισμού στις 29 Δεκέμβρη, οι παράμετροι πέσανε κάτω από τα καθορισμένα κατώφλια τιμών, ενώ μετά από μερικές ώρες έγινε ο αναμενόμενος σεισμός (30 Δεκέμβρη). Συνήθως, μετά από την εκδήλωση του αναμενόμενου σεισμού, οι τιμές των παραμέτρων ανεβαίνουν πάνω από τις τιμές κατωφλίου, πράγμα που υποδεικνύει ότι το κυρίως γεγονός έχει περάσει. Αυτό όμως δεν συνέβει στην συγκεκριμένη περίπτωση (όπως φαίνεται τα σημεία μετά τις 30 παραμένουν κάτω από τα κατώφλια). Περιορίζοντας την περιοχή μελέτης στην γκρίζα περιοχή του σχήματος, και επαναλαμβάνοντας την ίδια ανάλυση παίρνουμε στο σχήμα c) όπου φαίνεται ότι οι παράμετροι πέφτουν κάτω από τα κατώφλια στις 5 Ιανουαρίου.

Αυτή την ανάλυση μας παρουσίασε και ο καθηγητής Βαρώτσος στην διάλεξη που έδωσε στις 10 Ιανουαρίου.

Το δεύτερο στοιχείο που προστέθηκε σε σχέση με την πρώτη έκδοση είναι δύο ακόμα καταγραφές SES οι οποίες πραγματοποιήθηκαν στις 10 και στις 14 Ιανουαρίου του 2008 από τους σταθμούς στην Πάτρα και τον Πύργο αντίστοιχα. Τώρα που το σκέφτομαι, κατά τη διάρκεια εκείνου του σεμιναρίου, υπήρξε μια διακοπή όπου δόθηκε ένα χαρτάκι στον καθηγητή Βαρώτσο και φάνηκε κάπως προβληματισμένος. Στην εργασία, ενότητα 3 του Appendix A, εκτός από τις καταγραφές αναφέρονται οι ενεργές περιοχές και τα στοιχεία της στατιστικής ανάλυσης των χρονοσειρών (όπως αναφέρονται και για τα παλαιότερα σήματα στον πίνακα Ι). Τα σήματα και οι περιοχές φαίνονται στο παρακάτω σχήμα:


Αυτά είναι όλα όσα αναφέρονται στην επίμαχη εργασία arxiv:0711.3766 της ομάδας του καθηγητή Βαρώτσου.

---------------------------------------------
Update: Η συζήτηση για το ΒΑΝ συνεχίζεται εδώ:
ΜΑΥΡΟ - ΟΧΙ ΑΛΛΟ ΚΑΡΒΟΥΝΟ: Νέα εργασία της ομάδας ΒΑΝ (22/2/08)

10 σχόλια:

Aristofanis είπε...

Πολύ καλή ανάλυση. Από το δεύτερο SES σήμα (14/1/08) δεν προκύπτει οτι υπάρχει πιθανότητα σεισμού στην περιοχή Πάτρας-Ζακύνθου-Κεφαλονιάς; Αντιγράφω από τη δημοσίευση:

"For the (SES signal) at PIR on 14 January, 2008, the subsequent seismicity is studied in the area B of Fig.9". Ή αλλιώς "για το δεύτερο σήμα στις 14/1/08 ερευνάται η επακόλουθη σεισμικότητα στην περιοχή της Πάτρας, Ζακύνθου και Κεφαλλονιάς."

Η δημοσίεση έγινε στις 1/2, οι σεισμοί στις 4/2. Καταλαβαίνω οτι δε υπάρχει causation, αλλά correlation;

Vagelford είπε...

Ναι, αυτό λέει, αλλά για να βγει συμπέρασμα για το αν ο συγκεκριμένος σεισμός είναι αυτός που προβλέπεται από το SES 14/1/08 πρέπει να γίνει η ανάλυση που περιγράφω παραπάνω για το σήμα 7/11/07. Αν και δεν είναι το αντικείμενό μου, θα προσπαθήσω να κάνω μία πρόχειρη ανάλυση με την μεθοδολογία που προτείνουν, για να αποκτήσω και εγώ μία καλύτερη εποπτεία.

manitari tou bounou είπε...

Αρχίζουμε να κατανοούμε και εμείς οι απλοί πολίτες...

Καλη η ανάλυσή σου. Να συνεχίσεις.

Aristofanis είπε...

Μα πώς θα κάνεις την ανάλυση του σήματος της 14/1/08; Έχεις πρόσβαση στα δεδομένα του Βαρώτσου;

Και κάτι άλλο. Λες οτι η ανάλυση του σήματος 7/11/07 δεν υπάρχει στην πρώτη έκδοση (υπάρχει μόνο η καταγραφή). Άρα δύσκολο να μιλήσουμε για "δημοσιευμένη πρόβλεψη" του σεισμού του Λεωνιδίου, έτσι;

Πέρα όμως από το αν τη δημοσίευσαν ή οχι, αναρωτιέμαι αν πραγματικά η μέθοδος ΒΑΝ είναι στατιστικά σημαντική. Δηλαδή, πόσες εκ των φορών που οι μετρήσεις "πέφτουν κάτω από τα κατώφλια" ΔΕΝ γίνεται σεισμός (false positives); Και πόσες φορές γίνεται σεισμός χωρίς να υπάρχουν ενδεικτικά SES σήματα (false negatives, ΟΚ μικρότερο το κακό εδώ); Σε αυτό παίζεται και όλο το παιχνίδι με τη διαμάχη Βαρώτσου-Σταυρακάκη-Παπαζάχου κ.α. άλλωστε.

Και τέλος, ακόμα και αν η μέθοδος ΒΑΝ είναι στατιστικά σημαντική, μιλάμε για πολύ βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη, ε; Μιλάς για μετρήσεις που "πέφτουν κάτω από τα κατώφλια" μια μέρα πριν το σεισμό. Ή μήπως το αρχίκό SES σήμα περιέχει και πληροφορίες για τον χρόνο εκδήλωσης του σεισμού; Αν όχι, τότε τι αξία έχει μια τόσο βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη, πέρα φυσικά από τη επιστημονική ικανοποίηση;

Υ.Γ. Δεν οργανώνουμε μια διαδικτυακή κουβέντα και τα 3 μπλογκς μαζί, να καλέσουμε και τον Βαρώτσο και άλλους σεισμολόγους και να τους κάνουμε αυτά τα απλά ερωτήματα; Πολιτισμένα και χωρίς τις ακρότητες της TV. Γιατί δηλαδή, οι μπλόγκερς μόνο από πολιτικούς θα παίρνουν συνέντευξη; :)

Vagelford είπε...

Χμ... Μάλλον πρέπει να διευκρινίσω κάποια πράγματα. Όπως περιγράφω και στο προηγούμενο κείμενο στην ενότητα «Ανάλυση των SES και εκτίμηση του σεισμού», από την καταγραφή του SES παίρνουμε 3 πληροφορίες.
Η 1η πληροφορία είναι για το επίκεντρο. Η 2η πληροφορία είναι για το μέγεθος. Αυτές οι δύο πληροφορίες προκύπτουν απλά λαμβάνοντας υπόψη τον σταθμό που κατέγραψε το σήμα, τους λόγους της έντασης του πεδίου στις δύο διευθύνσεις (Βοράς-Νότος, Ανατολή-Δύση) και τις πολικότητες του σήματος στα διάφορα δίπολα. Ακόμα, η εμπειρία του ΒΑΝ έχει δείξει ότι μετά την καταγραφή ενός σήματος, ο σεισμός θα προκύψει σε ένα χρονικό διάστημα από μερικές ημέρες μέχρι μερικές δεκάδες ημέρες μετά (Latest aspects of earthquake prediction in Greece based on seismic electric signals, Tectonophysics, Volume 188, Issues 3-4, 20 March 1991, Pages 321-347, P. Varotsos and M. Lazaridou). Αυτά συνιστούν την «πρωτογενή» (η ορολογία δικιά μου) πρόγνωση και αναφέρονται στο άρθρο.
Η 3η πληροφορία που παίρνει κάποιος από το SES είναι η «στατιστική» πληροφορία που έχει το σήμα. Και αυτά τα στοιχεία αναφέρονται στην πρώτη εκδοχή του άρθρου, στη σελίδα 2 στον πίνακα Ι και είναι η εντροπίες S=0.070+-0.005 και S_=0.070+-0.005 και η διασπορά κ1=0.065+-0.005.
Αυτή είναι ας πούμε όλη η πληροφορία του σήματος, τουλάχιστον σε ότι αφορά αυτή τη συζήτηση (το σήμα έχει και άλλη πληροφορία).

Από εκεί και πέρα αρχίζουμε να παρακολουθούμε την σεισμική δραστηριότητα. Η ανάλυση της σεισμικής δραστηριότητας από 7/11/07 μέχρι 6/01/08 είναι αυτό που έχει προστεθεί στην δεύτερη εκδοχή της εργασίας. Η ανάλυση της ακολουθίας των σεισμών (που την θεωρούμε ως μια χρονοσειρά όπως και το SES), έχει ως αποτέλεσμα τις αντίστοιχες ποσότητες με αυτές του SES. Με κάθε νέο σεισμό επαναλαμβάνετε η ίδια ανάλυση από την οποία προκύπτουν οι ποσότητες S, S_ και κ1 για την σεισμική ακολουθία Αυτές οι ποσότητες φαίνονται στο πρώτο σχήμα (χρωματιστές καμπύλες) όπου κάθε σημείο αντιστοιχεί στον νέο υπολογισμό των παραμέτρων μετά από κάθε νέο σεισμό. Την ανάλυση αυτή μπορεί να την κάνει ο οποιοσδήποτε έχει τα δεδομένα των σεισμών που πραγματοποιούνται στον συγκεκριμένο χώρο ενδιαφέροντος. Τα δεδομένα αυτά υπάρχουν στη σελίδα του Γεωδυναμικού Ινστιτούτου.
Αφού με κάθε νέο σεισμό υπολογίζονται οι ποσότητες S, S_ και κ1 της σεισμικής ακολουθίας, αυτές ελέγχονται για το αν ικανοποιούν τα κριτήρια το κ1 να είναι μικρότερο από 0.070 και τα S, S_ να είναι μικρότερα από 0.0966. Τέλος υπάρχει ακόμα ένα κριτήριο. Από την ανάλυση της σεισμικής ακολουθίας παίρνουμε ένα φάσμα (όπως έχουμε πάρει και από την ανάλυση του SES) το οποίο συγκρίνουμε με το φάσμα του SES. Αν η παράμετρος σύγκρισης των δύο φασμάτων γίνει μικρότερη από 0.01, τότε ο σεισμός που περιμένουμε από το συγκεκριμένο SES απέχει μερικές ώρες ως λίγες ημέρες.

Δηλαδή, σε πρώτη φάση από την καταγραφή του SES παίρνουμε μια περιοχή, ένα μέγεθος και ένα χρονικό παράθυρο και μετά με την ανάλυση της σεισμικής ακολουθίας (μιλάμε για σεισμούς της τάξης τον 3 με 4 και μπορεί και 5 ρίχτερ ανάλογα με τον σεισμό που περιμένουμε από το SES, αλλά πάντα μικρότερους από τον αναμενόμενο) έχουμε την τελική προειδοποίηση ότι έφτασε η ώρα του σεισμού.

Για το αν είναι στατιστικά σημαντική η μέθοδος, στην εργασία που αναφέρω παραπάνω υπάρχει μια εκτίμηση, που δίνει success rate = (14 με 15)/17 δηλαδή 80%. Φυσικά υπάρχουν και δημοσιεύσεις που το αμφισβητούν αυτό. Για περισσότερες λεπτομέρειες φυσικά γύρω από τα ερωτήματα για false positives κλπ μπορεί να δώσει απαντήσεις μόνο ο κ. Βαρώτσος.

Δεν είναι κακή ιδέα η διαδικτυακή συζήτηση, είναι ένα θέμα όμως το πώς θα τους συγκεντρώσουμε όλους.

Ελπίζω να έλυσα τις περισσότερες από τις απορίες που άφησαν τα δύο μου πόστ. Αν υπάρχουν και άλλες απορίες είμαι στη διάθεσή σας.

Vagelford είπε...

Όπως σας είχα υποσχεθεί, έκανα μία σύντομη ανάλυση της σεισμικής δραστηριότητας, στις περιοχές που υποδεικνύει το ΒΑΝ και με την μεθοδολογία που αναπτύσσουν στις εργασίες τους για τα σήματα 10 και 14 Γενάρη. Το συμπέρασμα που έβγαλα, με κάθε επιφύλαξη (δεν γνωρίζω για παράδειγμα ακριβώς την ώρα που έγινε η καταγραφή των σημάτων και αυτό εισάγει κάποια αβεβαιότητα και ακόμα για το δεύτερο σήμα δεν γνωρίζω με σιγουριά όλη την ενεργή περιοχή), είναι ότι τα δύο παραπάνω σήματα αφορούσαν τους δύο σεισμούς που έγιναν στις 4/2/2008. Από εκεί και πέρα, δεν ξέρω τι άλλες καταγραφές SES μπορεί να υπάρχουν και άρα δεν μπορώ να σχολιάσω για τα υπόλοιπα.

Jk423 είπε...

Πολύ καλή ανάλυση!!

Ανώνυμος είπε...

http://arxiv.org/abs/0802.3329

Υπάρχει και συνέχεια στις δημοσιεύσεις όπου αναλύουν τα προηγούμενα.

Το σήμα που πήραν στις 7 Φεβρουαρίου δεν είχε αναφερθεί ξανά , από τα λίγα που άκουσα.

Vagelford είπε...

Ναι, το έχω διαβάσει. Θα γράψω σήμερα.

Ανώνυμος είπε...

ΔΕΙΤΕ ΛΙΓΟ ΚΑΙ ΤΙΣ ΠΡΟΒΛΕΕΙΣ ΤΟΥ
κ.ΘΑΝΑΣΟΥΛΑ [Thanassoulas]
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0802/0802.3752.pdfarxiv.org