Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие - нет

Сильвер Нейт

Лима, Перу

Один из самых печально известных случаев неудачных прогнозов связан с Брайаном Брэди, получившим докторскую степень в МТИ и работавшим в Колорадском горном училище. По его расчетам, в 1981 г. в районе столицы Перу Лимы должно было произойти землетрясение магнитудой 9,2 балла – одно из крупнейших за всю историю наблюдений {337} . Поначалу его предсказание получило определенную поддержку в сейсмологическом сообществе – ее ранняя версия была создана в сотрудничестве с ученым из USGS. Однако затем Брэди начал включать в нее множество новых элементов – от анализа горных пород, которые он исследовал в годы занятий горным делом, до теории относительности Эйнштейна. По мере того как теория становилась все более сложной, коллеги начали все чаще говорить ему о том, что перестают понимать ее суть {338} : то есть, мягко говоря, что он сошел с ума. В какой-то момент Брэди предсказал, что землетрясение магнитудой 9,2

балла будет лишь первым в ряду землетрясений в Перу, а кульминацией станет рекордное землетрясение в августе 1981 г. магнитудой 9,9 балла {339} .

337

Hough, «Predicting the Unpredictable», Kindle locations, с. 1596–1598.

338

Hough, «Predicting the Unpredictable», Kindle locations, с. 1635–1636.

339

Anchorage Daily News, June 27, 1981, p. A-10.

Предсказание просочилось в перуанские СМИ и изрядно напугало население; казавшийся серьезным американский ученый был убежден, что столица страны скоро окажется в руинах. Их тревога лишь усилилась после новостей о том, что перуанский Красный Крест в рамках подготовки к возможному бедствию затребовал 100 тыс. мешков для захоронения трупов. Снизился наплыв туристов, и упали цены на недвижимость {340} . Со временем правительство США отправило в Перу группу ученых и дипломатов с целью успокоить нервы жителей. Новость о том, что в 1981 г. Большое Перуанское землетрясение так и не произошло (равно как и небольшое), попала на первые страницы многих газет.

340

Hough, «Predicting the Unpredictable», Kindle location 1706.

Паркфилд, штат Калифорния

Несмотря на то что история в Лиме наглядно показала, что ложные тревоги оказывают значительное психологическое и экономическое влияние на население, сейсмологи продолжили поиски святого Грааля. Если Брэди можно было назвать одиноким волком, то известны и другие случаи, когда предсказание землетрясения получало более явную поддержку со стороны USGS и широкого сейсмологического сообщества. Однако и среди них трудно найти примеры удачных предсказаний.

Одной из самых активно изучаемых сейсмических зон в мире является Паркфилд, штат Калифорния, располагающийся вдоль разлома Сан-Андреас (в районе, ограниченном Фресно и Бейкерсфилдом). В течение довольно длительного времени с интервалами примерно в 22 года, то есть в 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 и 1966 гг., в Паркфилде возникали землетрясения. В одном из научных исследований, профинансированном USGS {341} , был описан тренд и дан прогноз, что с вероятностью в 95 % в период между 1983 и 1993 гг. (а скорее всего, в 1988 г.) в этом районе произойдет очередное землетрясение. Однако в реальности более-менее заметное землетрясение произошло в Паркфилде лишь в 2004 г., что явно не соответствовало предсказанию.

341

W. H. Bakun and A. G. Lindh, «The Parkfield, California, Earthquake Prediction Experiment», Science 229, no. 4714 (August 16, 1985). http://earthquake.usgs.gov/research/parkfield/bakunLindh85.html.

Помимо того что предсказание землетрясений в Паркфилде было ошибочным, оно усилило популярное заблуждение о том, что эти события происходят через равные промежутки времени и что региону «суждено» пережить землетрясение, если оно не наблюдалось там в течение какого-то времени в прошлом. Землетрясения возникают в результате роста напряжения вдоль линий разлома. Напряжение нарастает, пока не происходит выброс наподобие того, как из гейзера выбивается струя горячей воды. Затем напряжение спадает, и процесс начинается с самого начала.

Однако система разломов довольно сложна – регионы, подобные Калифорнии, имеют множество разломов, и каждый из них обладает собственными особенностями и спецификой. В результате землетрясения может произойти частичное снижение напряжения на одном участке разлома, но оно может передаться соседним или даже отдаленным уголкам того же разлома {342} . Более того, напряжение на разломе сложно зафиксировать напрямую до тех пор, пока не произойдет землетрясение.

То есть если в Сан-Франциско в соответствии с прогнозом значительное землетрясение происходит каждые 35 лет, из этого вовсе не следует, что такие события распределяются равномерно (например, в 1900, 1935, 1970 гг.). Правильнее предположить, что вероятность ежегодных землетрясений составляет 1 из 35, и что это соотношение не будет особенно сильно меняться со временем вне зависимости от того, сколько времени прошло с предыдущего.

342

Hough, «Predicting the Unpredictable», Kindle locations 488–491.

Пустыня Мохаве, штат Калифорния

Казалось, что после фиаско Брэди и Паркфилда интерес к попыткам предсказывать землетрясения утихнет. Однако он вернулся в 2000-х гг. с удвоенной силой, и произошло это благодаря

появлению методов прогнозирования, основанных на статистике.

Один из таких методов активно выдвигался Владимиром Кейлисом-Бороком, родившимся в России, математиком и геофизиком, который, несмотря на то, что ему уже далеко за 80, до сих пор преподает в Калифорнийском университете. Кейлис-Борок многое сделал для развития теории формирования землетрясений. Впервые его взгляды стали известны широкой публике после того, как в 1986 г., во время встречи на высшем уровне в Рейкьявике с Михаилом Горбачевым, президенту Рейгану передали лист бумаги с предсказанием сильного землетрясения, которое должно будет произойти в течение ближайших пяти лет в Соединенных Штатах. Позднее многие согласились с тем, что речь шла о землетрясении в Лома-Приета, обрушившемся на Сан-Франциско в 1989 г. {343} .

343

Интервью с Джоном Рандлом.

В 2004 г. Кейлис-Борок со своей командой заявил о том, что им удалось достичь «значительного прогресса» в предсказании землетрясений {344} . Выявляя закономерности при изучении слабых землетрясений в заданном регионе, исследователи могли, по их собственным словам, предсказывать более значительные. Для этого Кейлис-Борок использовал достаточно сложные и туманные методы {345} . Каждое из землетрясений, имевших место в прошлом, описывалось серией из восьми уравнений, применявшихся для различных комбинаций времени и пространства. Однако, по словам команды, этот метод позволил достаточно точно предсказать землетрясения 2003 г. в Сан-Симеоне, штат Калифорния, и на острове Хоккайдо в Японии.

344

«UCLA Geophysicist Warns 6.4 Quake to Hit LA by Sept. 5», Agence France-Presse via SpaceDaily.com, April 15, 2004. http://www.spacedaily.com/news/tectonics-04d.html.

345

P. Shebalin, V. Keilis-Borok, A. Gabrielov, I. Zaliapin, and D. Turcotte, «Short-term Earthquake Prediction by Reverse Analysis of Lithosphere Dynamics», Tectonophysics 413 (December 13, 2005). http://www.math.purdue.edu/~agabriel/RTP_Tect.pdf.

Остается не до конца понятным, действительно ли исследователи выступили с публичными и заблаговременными заявлениями о землетрясениях в Сан-Симеоне и на Хоккайдо {346} ; поиск по текстам газетных статей за 2003 г. через систему Lexis-Nexis не привел к каким-либо результатам {347} . При оценке успеха того или иного метода прогнозирования крайне важно разделять сами предсказания и последующие рассказы о них; предсказание прошлого представляет собой явный оксюморон, и очевидно, что его не стоит относить к примерам успеха {348} .

346

J. Douglas Zechar and Jiancang Zhuang, «Risk and Return: Evaluating Reverse Tracing of Precursors Earthquake Predictions», Geophysical Journal International (May 17, 2010). http://bemlar.ism.ac.jp/zhuang/pubs/zechar10.pdf.

347

Аналогичным образом, поиск по Google News не позволяет найти следов прогноза Кейлиса-Борока, сделанного в 2003 г.

348

Из разговора с доктором Кейлисом-Бороком я понял, что он руководствовался добрыми намерениями, однако многие прогнозисты ведут себя не так. Иногда, особенно при составлении экономических прогнозов, они сознательно манипулируют и меняют свой метод после того, как определенный факт свершился, и заявляют, что новая модель предсказывает события (которые они не смогли предсказать в реальности). Поэтому для подобных случаев нет никаких более эффективных доказательств, чем ясное и публичное заявление о прогнозе, сделанное до наступления события.

Однако к январю 2004 г. Кейлис-Борок довольно громко заявил о другом своем предсказании: в течение следующих девяти месяцев землетрясение магнитудой не менее 6,4 балла должно было произойти в пустыне Мохаве в Южной Калифорнии {349} . Это заявление привлекло всеобщее внимание: Кейлису-Бороку были посвящены статьи в журнале Discover, газете Los Angeles Times и примерно в десятке других значимых изданий. Ему позвонили из офиса губернатора Шварценеггера; власти собрали чрезвычайное заседание. Даже знаменитые своим скепсисом сотрудники USGS были готовы уделить этой информации внимание; на сайте института было написано, что «работа команды Кейлиса-Борока основывается на вполне разумном подходе к исследованиям в области предсказания землетрясений» {350} .

349

Andrew Bridges, «Decade After Northridge, Earthquake Predictions Remain Elusive», Associated Press State & Local Wire, January 12, 2004.

350

«Information About the Keilis-Borok California Earthquake Prediction», United States Geological Survey. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqinthenews/2004/KB_prediction.php.