Erdbebenvorhersage

Die Erdbebenvorhersage ist ein operatives Ziel innerhalb des umfassenderen Rahmens der Erdbebenprognose . Sie stellt insbesondere eine Prognose dar, bei der Unsicherheiten und Fehlermargen so weit minimiert sind, dass Entscheidungsträger drastische oder sofortige Maßnahmen zur öffentlichen Sicherheit ergreifen können. Traditionell wird sie als die Bestimmung von Zeitpunkt, Ort und Stärke zukünftiger Erdbeben innerhalb festgelegter Grenzen definiert. ^{[ 1 ] [ a ]} ​​Während die Vorhersage historisch gesehen getrennt von der Erdbebenprognose (der probabilistischen Bewertung der allgemeinen Erdbebengefährdung über lange Zeiträume) betrachtet wurde, ^{[ 2 ]} sieht die moderne operationelle Seismologie die Vorhersage zunehmend als die deterministische Grenze einer probabilistischen Prognose, bei der die lokale Wahrscheinlichkeit hoch genug ansteigt, um kurzfristige öffentliche Warnungen oder Evakuierungen zu rechtfertigen. ^{[ b ] [ 3 ] [ 4 ]}

Die Vorhersage ist ferner von Erdbebenwarnsystemen zu unterscheiden , die nach der Erkennung eines Erdbebens benachbarte Regionen, die betroffen sein könnten, innerhalb von Sekunden warnen.

In den 1970er Jahren waren die meisten Wissenschaftler optimistisch, dass bald eine praktikable Methode zur Erdbebenvorhersage gefunden würde. Doch die anhaltenden Misserfolge der 1990er Jahre ließen viele daran zweifeln, ob dies überhaupt möglich sei. ^{[ 5 ]} Nachweislich erfolgreiche Vorhersagen großer Erdbeben sind bisher nicht gelungen, und die wenigen Erfolgsmeldungen sind umstritten. Die bekannteste Behauptung einer erfolgreichen Vorhersage bezieht sich beispielsweise auf das Erdbeben von Haicheng 1975. [ ^{6 ] Eine} spätere Studie kam zu dem Schluss, dass es keine valide Kurzfristvorhersage gibt. ^{[ 7 ]} Umfangreiche Untersuchungen haben zahlreiche mögliche Erdbebenvorläufer identifiziert, doch konnten diese bisher nicht über größere räumliche und zeitliche Skalen hinweg zuverlässig nachgewiesen werden. ^{[ 8 ]} Während ein Teil der wissenschaftlichen Gemeinschaft der Ansicht ist, dass eine Vorhersage unter Berücksichtigung nicht-seismischer Vorläufer und bei ausreichenden Ressourcen für deren umfassende Erforschung möglich sein könnte, sind die meisten Wissenschaftler pessimistisch, und einige behaupten sogar, dass Erdbebenvorhersagen grundsätzlich unmöglich sind. ^{[ 9 ]}

Vorhersagen gelten als signifikant, wenn ihre Richtigkeit über den Zufall hinaus nachgewiesen werden kann. ^{[ 10 ]} Daher werden statistische Hypothesentests eingesetzt, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, mit der ein vorhergesagtes Erdbeben tatsächlich eintritt (die Nullhypothese ). Die Vorhersagen werden anschließend bewertet, indem geprüft wird, ob sie besser mit tatsächlichen Erdbeben übereinstimmen als die Nullhypothese. ^{[ 11 ]}

In vielen Fällen ist das statistische Auftreten von Erdbeben jedoch nicht homogen. Es kommt zu Häufungen sowohl räumlich als auch zeitlich. ^{[ 12 ]} In Südkalifornien folgen auf etwa 6 % der Erdbeben mit einer Magnitude von M ≥ 3,0 innerhalb von 5 Tagen und 10 km Entfernung weitere Erdbeben höherer Magnitude. ^{[ 13 ]} In Mittelitalien folgen auf 9,5 % der Erdbeben mit einer Magnitude von M ≥ 3,0 innerhalb von 48 Stunden und 30 km Entfernung stärkere Beben. ^{[ 14 ]} Obwohl solche Statistiken für Vorhersagezwecke unzureichend sind (sie liefern zehn bis zwanzig Fehlalarme für jede korrekte Vorhersage), verfälschen sie die Ergebnisse jeder Analyse, die von einem zufälligen zeitlichen Auftreten von Erdbeben ausgeht, beispielsweise gemäß einem Poisson-Prozess . Es hat sich gezeigt, dass eine einfache Methode, die ausschließlich auf Häufungen basiert, etwa 5 % der Erdbeben korrekt vorhersagen kann – „weit besser als der Zufall“. ^{[ 15 ]}

Da das Ziel kurzfristiger Vorhersagen darin besteht, Notfallmaßnahmen zur Reduzierung von Todesfällen und Zerstörung zu ermöglichen, kann das Versäumnis, vor einem schweren Erdbeben zu warnen oder zumindest die Gefahrenlage angemessen einzuschätzen, rechtliche Konsequenzen oder sogar politische Ausgrenzung nach sich ziehen. So wurde beispielsweise berichtet, dass Mitglieder der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entlassen wurden, weil sie „wissenschaftliche Vorhersagen des verheerenden Erdbebens von Tangshan 1976 ignoriert hatten “ ^{[ 16 ]} . Nach dem Erdbeben von L’Aquila 2009 wurden in Italien sieben Wissenschaftler und Techniker wegen fahrlässiger Tötung verurteilt, jedoch weniger, weil sie das Erdbeben, bei dem etwa 300 Menschen starben, nicht vorhergesagt hatten, als vielmehr, weil sie der Bevölkerung – ein Opfer bezeichnete dies als „betäubend“ – fälschlicherweise versichert hatten, dass kein schweres Erdbeben zu erwarten sei und daher keine Vorsichtsmaßnahmen nötig seien ^{[ 17 ]} . Doch auch die Warnung vor einem Erdbeben, das nicht eintritt, ist mit Kosten verbunden: nicht nur mit den Kosten der Notfallmaßnahmen selbst, sondern auch mit den zivilen und wirtschaftlichen Beeinträchtigungen. ^{[ 18 ]} Fehlalarme, einschließlich stornierter Warnungen, untergraben die Glaubwürdigkeit und damit die Wirksamkeit künftiger Warnungen. ^{[ 19 ]} 1999 wurde berichtet ^{[ 20 ]} , dass China „strenge Vorschriften zur Bekämpfung von ‚falschen‘ Erdbebenwarnungen einführte, um Panik und Massenevakuierungen von Städten aufgrund von Vorhersagen starker Erschütterungen zu verhindern“. Anlass hierfür waren „mehr als 30 inoffizielle Erdbebenwarnungen … in den vergangenen drei Jahren, von denen keine zutraf“. ^{[ c ]} Der akzeptable Kompromiss zwischen verpassten Erdbeben und Fehlalarmen hängt von der gesellschaftlichen Bewertung dieser Ergebnisse ab. Die Häufigkeit beider Ereignisse muss bei der Bewertung jeder Vorhersagemethode berücksichtigt werden. ^{[ 21 ]}

In einer Studie aus dem Jahr 1997 ^{[ 22 ]} zum Kosten-Nutzen-Verhältnis der Erdbebenvorhersageforschung in Griechenland argumentierte Stathis Stiros, dass selbst eine (hypothetisch) exzellente Vorhersagemethode von fraglichem gesellschaftlichem Nutzen wäre, da „eine organisierte Evakuierung von Stadtzentren wahrscheinlich nicht erfolgreich durchgeführt werden kann“ und „Panik und andere unerwünschte Nebenwirkungen zu erwarten sind“. Er stellte fest, dass Erdbeben in Griechenland (im Durchschnitt) weniger als zehn Menschen pro Jahr das Leben kosten und dass die meisten dieser Todesfälle in großen Gebäuden mit erkennbaren baulichen Mängeln auftreten. Daher argumentierte Stiros, dass es wesentlich kosteneffektiver wäre, die Anstrengungen auf die Identifizierung und Sanierung unsicherer Gebäude zu konzentrieren. Da die Zahl der Verkehrstoten auf griechischen Autobahnen durchschnittlich mehr als 2.300 pro Jahr beträgt, argumentierte er, dass auch mehr Leben gerettet werden könnten, wenn Griechenlands gesamtes Budget für die Erdbebenvorhersage stattdessen für die Sicherheit von Straßen und Autobahnen verwendet worden wäre. ^{[ 23 ]}

Die Erdbebenvorhersage ist eine sich entwickelnde Wissenschaft – bisher ist es noch nicht gelungen, ein Erdbeben allein auf Basis physikalischer Grundprinzipien vorherzusagen. Die Forschung zu Vorhersagemethoden konzentriert sich daher auf empirische Analysen mit zwei allgemeinen Ansätzen: entweder die Identifizierung charakteristischer Vorläufer von Erdbeben oder die Ermittlung geophysikalischer Trends oder Muster in der Seismizität, die einem starken Erdbeben vorausgehen könnten. ^{[ 24 ]} Vorläufermethoden werden vor allem aufgrund ihres Potenzials für die kurzfristige Erdbebenvorhersage verfolgt, während Trendmethoden im Allgemeinen als nützlich für die langfristige (10 bis 100 Jahre) oder mittelfristige (1 bis 10 Jahre) Vorhersage gelten. ^{[ 25 ]}

Ein Erdbebenvorläufer ist ein ungewöhnliches Phänomen, das möglicherweise vor einem bevorstehenden Erdbeben warnen kann. ^{[ d ]} Berichte darüber – die in der Regel erst nach dem Ereignis als solche erkannt werden – gehen in die Tausende, ^{[ 27 ]} einige reichen bis in die Antike zurück. ^{[ 28 ]} In der wissenschaftlichen Literatur finden sich rund 400 Berichte über mögliche Vorläufer , die sich etwa zwanzig verschiedenen Typen zuordnen lassen, ^{[ 29 ]} und ein breites Spektrum von der Aeronomie bis zur Zoologie abdecken. ^{[ 30 ]} Keiner dieser Vorläufer hat sich bisher als zuverlässig für die Erdbebenvorhersage erwiesen. ^{[ 31 ]}

Anfang der 1990er Jahre forderte die IASPEI Nominierungen für eine vorläufige Liste bedeutender Vorläufer an. Es gingen vierzig Nominierungen ein, von denen fünf als mögliche bedeutende Vorläufer ausgewählt wurden, wobei zwei davon jeweils auf einer einzigen Beobachtung basierten. ^{[ 32 ]}

Nach einer kritischen Überprüfung der wissenschaftlichen Literatur kam die Internationale Kommission für Erdbebenvorhersage zum Katastrophenschutz (ICEF) 2011 zu dem Schluss, dass „erheblicher methodischer Verbesserungsbedarf in dieser Art von Forschung besteht“ ^{[ 33 ]} . Insbesondere sind viele gemeldete Vorläuferereignisse widersprüchlich, es fehlt eine Amplitudenmessung oder sie eignen sich generell nicht für eine strenge statistische Auswertung. Veröffentlichte Ergebnisse sind tendenziell positiv, sodass die Rate falsch negativer Ergebnisse (Erdbeben ohne Vorläufersignal) unklar ist ^{[ 34 ] .}

Nach Beginn eines Erdbebens breiten sich Druckwellen ( P-Wellen ) doppelt so schnell aus wie die zerstörerischeren Scherwellen ( S-Wellen ). ^{[ 35 ]} Menschen nehmen diese P-Wellen in der Regel nicht wahr, doch manche Tiere bemerken die kleineren Vibrationen, die einige bis einige Dutzend Sekunden vor dem Hauptbeben eintreffen, und reagieren darauf mit Panik oder anderem ungewöhnlichen Verhalten. ^{[ 36 ] [ 37 ]} Seismometer können auch P-Wellen erfassen, und elektronische Erdbebenwarnsysteme nutzen diesen Zeitunterschied, um Menschen einige Sekunden Zeit zu geben, sich in Sicherheit zu bringen.

Eine Auswertung wissenschaftlicher Studien aus dem Jahr 2018, die über 130 Tierarten umfassten, ergab keine ausreichenden Belege dafür, dass Tiere Erdbeben Stunden, Tage oder Wochen im Voraus warnen können. ^{[ 38 ]} Statistische Korrelationen deuten darauf hin, dass einige beobachtete ungewöhnliche Verhaltensweisen von Tieren auf kleinere Erdbeben ( Vorbeben ) zurückzuführen sind, die manchmal einem großen Beben vorausgehen ^{[ 39 ]} und die, wenn sie schwach genug sind, von Menschen unbemerkt bleiben können. ^{[ 40 ]} Vorbeben können auch Grundwasserveränderungen verursachen oder Gase freisetzen, die von Tieren wahrgenommen werden können. ^{[ 39 ]} Vorbeben werden auch von Seismometern erfasst und wurden lange als potenzielle Prädiktoren untersucht, jedoch ohne Erfolg (siehe Seismizitätsmuster ). Seismologen haben keine Hinweise auf mittelfristige physikalische oder chemische Veränderungen gefunden, die Erdbeben vorhersagen und von Tieren wahrgenommen werden könnten. ^{[ 38 ]}

Anekdotische Berichte über ungewöhnliches Tierverhalten vor Erdbeben sind seit Jahrtausenden dokumentiert. ^{[ 36 ]} Manches ungewöhnliche Tierverhalten wird fälschlicherweise einem bevorstehenden Erdbeben zugeschrieben. Der Blitzlichteffekt bewirkt, dass unscheinbare Details einprägsamer und bedeutsamer erscheinen, wenn sie mit einem emotional aufwändigen Ereignis wie einem Erdbeben in Verbindung gebracht werden. ^{[ 41 ]} Selbst die überwiegende Mehrheit der wissenschaftlichen Berichte in der Übersichtsarbeit von 2018 enthielt keine Beobachtungen, die zeigten, dass Tiere sich nicht ungewöhnlich verhielten, wenn kein Erdbeben bevorstand. Dies bedeutet, dass das Verhalten nicht als prädiktiv für ein Erdbeben nachgewiesen werden konnte. ^{[ 39 ]}

Die meisten Forscher, die die Vorhersage von Erdbeben durch Tiere untersuchen, sind in China und Japan ansässig. ^{[ 36 ]} Die meisten wissenschaftlichen Beobachtungen stammen vom Canterbury-Erdbeben 2010 in Neuseeland, dem Nagano-Erdbeben 1984 in Japan und dem L’Aquila-Erdbeben 2009 in Italien. ^{[ 39 ]}

Tiere mit bekannter Magnetorezeptivität könnten elektromagnetische Wellen im ultraniedrigen und extrem niedrigen Frequenzbereich, die vor einem Erdbeben die Erdoberfläche erreichen, wahrnehmen und dadurch ungewöhnliches Verhalten hervorrufen. Diese elektromagnetischen Wellen könnten auch Luftionisation , Wasseroxidation und möglicherweise Wasservergiftung verursachen, was andere Tiere ebenfalls wahrnehmen könnten. ^{[ 42 ]}

In den 1970er Jahren galt die Dilatanz-Diffusions-Hypothese als physikalische Grundlage für verschiedene Phänomene, die als mögliche Erdbebenvorläufer angesehen wurden. ^{[ 43 ]} Sie basierte auf „soliden und reproduzierbaren Beweisen“ ^{[ 44 ]} aus Laborexperimenten, wonach stark beanspruchtes kristallines Gestein eine Volumenänderung, die sogenannte Dilatanz , erfährt ^{[ e ]} , welche wiederum Veränderungen anderer Eigenschaften wie der seismischen Geschwindigkeit und des elektrischen Widerstands sowie sogar großflächige topografische Hebungen zur Folge hat. Man ging davon aus, dass dies in einer „Vorbereitungsphase“ kurz vor dem Erdbeben geschieht und dass eine geeignete Überwachung daher vor einem bevorstehenden Beben warnen könnte.

Die Erfassung von Variationen der relativen Geschwindigkeiten der primären und sekundären seismischen Wellen – ausgedrückt als Vp/Vs – beim Durchgang durch eine bestimmte Zone bildete die Grundlage für die Vorhersage der Erdbeben von Blue Mountain Lake (NY) 1973 und Riverside (CA) 1974. ^{[ 46 ]} Obwohl diese Vorhersagen informell und sogar trivial waren, wurde ihr scheinbarer Erfolg als Bestätigung sowohl der Dilatanz als auch der Existenz eines vorbereitenden Prozesses gewertet, was später zu – wie es hieß – „maßlos überoptimistischen Aussagen“ ^{[ 43 ]} führte , wonach eine erfolgreiche Erdbebenvorhersage „kurz vor der praktischen Umsetzung zu stehen scheint“. ^{[ 47 ]}

Viele Studien stellten diese Ergebnisse jedoch infrage ^{[ 48 ]} , und die Hypothese geriet schließlich in Vergessenheit. Nachfolgende Untersuchungen zeigten, dass sie „aus mehreren Gründen scheiterte, die größtenteils mit der Gültigkeit der zugrunde liegenden Annahmen zusammenhingen“, darunter die Annahme, dass Laborergebnisse auf die reale Welt übertragbar seien ^{[ 49 ]} . Ein weiterer Faktor war die Verzerrung durch die retrospektive Auswahl der Kriterien ^{[ 50 ]} . Andere Studien haben gezeigt, dass die Dilatanz so gering ist, dass Main et al. 2012 schlussfolgerten: „Das Konzept einer großflächigen ‚Vorbereitungszone‘, die die wahrscheinliche Größenordnung eines zukünftigen Ereignisses anzeigt, bleibt so abstrakt wie der Äther, der im Michelson-Morley-Experiment unentdeckt blieb .“

V_{_p} ist das Symbol für die Geschwindigkeit einer seismischen P-Welle (Primär- oder Druckwelle) in Gestein, während V _{_s} die Geschwindigkeit der S-Welle (Sekundär- oder Scherwelle) bezeichnet. Laborexperimente im kleinen Maßstab haben gezeigt, dass sich das Verhältnis dieser beiden Geschwindigkeiten – dargestellt als V_{_p} / V_{_s} – ändert, wenn sich Gestein der Bruchzone nähert. In den 1970er Jahren galt die Beobachtung solcher Veränderungen durch russische Seismologen (später widerlegt ^{[ 51 ]} ) im Gebiet eines nachfolgenden Erdbebens als vielversprechender Durchbruch ^{[ 52 ]} . Dieser Effekt sowie andere mögliche Vorläufer werden der Dilatanz zugeschrieben, bei der sich Gestein, das bis nahe an seine Bruchgrenze beansprucht wird, leicht ausdehnt (dilatiert) ^{[ 53 ] .}

Die Untersuchung dieses Phänomens in der Nähe des Blue Mountain Lake im US-Bundesstaat New York führte 1973 zu einer zwar informellen, aber dennoch erfolgreichen Vorhersage ^{[ 54 ]} und trug maßgeblich zur Vorhersage des Erdbebens von Riverside (Kalifornien) im Jahr 1974 bei ^{[ 46 ]} . Weitere Erfolge blieben jedoch aus, und es wurde vermutet, dass diese Vorhersagen auf Zufall beruhten [55]. _Eine ^{Vp / Vs} - Anomalie bildete die _Grundlage für eine 1976 erstellte Vorhersage eines Erdbebens der Stärke 5,5 bis 6,5 nahe Los Angeles, das jedoch nicht eintrat ^{[ 56 ]} . Andere Studien, die auf Sprengungen in Steinbrüchen basierten (präziser und wiederholbarer), fanden keine derartigen Abweichungen ^{[ 57 ]} , während eine Analyse zweier Erdbeben in Kalifornien ergab, dass die berichteten Abweichungen eher auf andere Faktoren, darunter die nachträgliche Auswahl von Daten, zurückzuführen waren ^{[ 58 ]} . Geller (1997) stellte fest, dass Berichte über signifikante Geschwindigkeitsänderungen seit etwa 1980 ausblieben.

Die meisten Gesteine ​​enthalten geringe Mengen an Gasen, die sich isotopisch von den normalen atmosphärischen Gasen unterscheiden lassen. Es gibt Berichte über Konzentrationsspitzen solcher Gase vor einem schweren Erdbeben; dies wird auf die Freisetzung durch vorseismische Spannungen oder Gesteinsbrüche zurückgeführt. Eines dieser Gase ist Radon , das durch den radioaktiven Zerfall von Spuren von Uran entsteht, die in den meisten Gesteinen vorhanden sind. ^{[ 59 ]} Radon eignet sich potenziell als Erdbebenindikator, da es radioaktiv und somit leicht nachweisbar ist ^{[ f ]} und seine kurze Halbwertszeit (3,8 Tage) die Radonkonzentration empfindlich gegenüber kurzfristigen Schwankungen macht.

Eine 2009 veröffentlichte Zusammenstellung ^{[ 60 ]} listete 125 Berichte über Veränderungen der Radonemissionen vor 86 Erdbeben seit 1966 auf. Die Internationale Kommission für Erdbebenvorhersage im Katastrophenschutz (ICEF) stellte jedoch in ihrer kritischen Überprüfung von 2011 fest, dass die Erdbeben, mit denen diese Veränderungen angeblich in Zusammenhang stehen, bis zu tausend Kilometer entfernt, Monate später und in allen Magnituden auftraten. In einigen Fällen wurden die Anomalien an einem entfernten Ort, nicht aber an näher gelegenen Orten beobachtet. Die ICEF fand „keine signifikante Korrelation“. ^{[ 61 ]}

Beobachtungen elektromagnetischer Störungen und deren Zuordnung zum Erdbebenprozess reichen bis zum Großen Erdbeben von Lissabon im Jahr 1755 zurück. Allerdings sind praktisch alle Beobachtungen vor Mitte der 1960er Jahre ungültig, da die verwendeten Instrumente auf physikalische Bewegungen reagierten. ^{[ 62 ]} Seitdem wurden verschiedene anomale elektrische, elektrische Widerstands- und magnetische Phänomene mit Vorläuferänderungen von Spannungen und Dehnungen in Verbindung gebracht, die Erdbeben vorausgehen. ^{[ 63 ]} Dies weckte die Hoffnung, einen zuverlässigen Erdbebenvorläufer zu finden. ^{[ 64 ]} Obwohl einige Forscher mit Theorien zur Entstehung solcher Phänomene oder mit der Behauptung, diese vor einem Erdbeben beobachtet zu haben, viel Aufmerksamkeit erregt haben, konnte bisher kein solches Phänomen als tatsächlicher Vorläufer für eine Erdbebenvorhersage nachgewiesen werden.

Eine Überprüfung der Internationalen Kommission für Erdbebenvorhersage zum Katastrophenschutz (ICEF) aus dem Jahr 2011 ^{[ 65 ]} kam zu dem Schluss, dass die „überzeugendsten“ elektromagnetischen Vorläufer magnetische Anomalien im Ultraniederfrequenzbereich sind , wie beispielsweise das Corralitos-Ereignis (siehe unten), das vor dem Loma-Prieta-Erdbeben von 1989 aufgezeichnet wurde. Ursprünglich ging man jedoch davon aus, dass diese Beobachtung auf eine Systemstörung zurückzuführen war. Untersuchungen des engmaschig überwachten Parkfield-Erdbebens von 2004 durch den United States Geological Survey ergaben keinerlei Hinweise auf elektromagnetische Vorläufersignale jeglicher Art. Studien bis zum Jahr 2012 zeigten, dass Erdbeben mit einer Magnitude unter 5 keine signifikanten transienten Signale erzeugten. ^{[ 66 ]} Das ICEF betrachtete die Suche nach brauchbaren Vorläufern im Jahr 2011 als erfolglos. ^{[ 67 ]} Eine 2022 veröffentlichte Zehnjahresstudie zu Magnetfeldänderungen in Kalifornien von 2010 bis 2020 berichtete jedoch von einem „statistischen Signal von mäßiger Stärke“ 24 bis 72 Stunden vor neunzehn Erdbeben. Die Studie kam zu dem Schluss, dass das Signal für Prognosen ausreichte, jedoch nicht für die Erdbebenvorhersage. ^{[ 68 ]}

Die bekannteste und zugleich am meisten kritisierte Behauptung eines elektromagnetischen Vorläufers ist die VAN-Methode der Physikprofessoren Panayiotis Varotsos , Kessar Alexopoulos und Konstantine Nomicos (VAN) von der Universität Athen . In einer Veröffentlichung aus dem Jahr 1981 ^{[ 69 ]} behaupteten sie, dass sie durch die Messung geoelektrischer Spannungen – sogenannter „seismischer elektrischer Signale“ (SES) – Erdbeben vorhersagen könnten. ^{[ g ]}

1984 behaupteten sie, es bestehe eine „Eins-zu-Eins-Korrespondenz“ zwischen SES und Erdbeben ^{[ 70 ]} – das heißt, dass „ jedem größeren Erdbeben ein SES vorausgeht und umgekehrt jedem SES stets ein Erdbeben folgt, dessen Magnitude und Epizentrum zuverlässig vorhergesagt werden können“ ^{[ 71 ]} – wobei das SES zwischen 6 und 115 Stunden vor dem Erdbeben auftritt. Als Beweis für ihre Methode führten sie eine Reihe erfolgreicher Vorhersagen an. ^{[ 72 ]}

Obwohl ihr Bericht von einigen als bedeutender Durchbruch gefeiert wurde ^{[ h ]} , stieß er unter Seismologen auf breite Skepsis ^{[ 74 ]} . 1996 wurde ein von VAN bei der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters eingereichter Artikel einem beispiellosen öffentlichen Peer-Review-Verfahren durch ein breites Gremium von Gutachtern unterzogen. Der Artikel und die Gutachten wurden in einer Sonderausgabe veröffentlicht; ^{[ 75 ]} die Mehrheit der Gutachter befand die Methoden von VAN für fehlerhaft. Im selben Jahr wurde in einer öffentlichen Debatte zwischen einigen der Hauptbeteiligten weitere Kritik geäußert. ^{[ 76 ] [ i ]}

Ein Hauptkritikpunkt war die geophysikalisch unplausible und wissenschaftlich unhaltbare Methode. ^{[ 78 ]} Weitere Einwände betrafen die nachweisliche Falschheit der behaupteten Eins-zu-eins-Beziehung zwischen Erdbeben und SES ^{[ 79 ]} , die Unwahrscheinlichkeit eines Vorläuferprozesses, der stärkere Signale erzeugt als die von den eigentlichen Erdbeben beobachteten ^{[ 80 ]} , und die sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Signale anthropogenen Ursprungs sind. ^{[ 81 ] [ j ]} Weitere Untersuchungen in Griechenland haben SES-ähnliche „anomale transiente elektrische Signale“ auf spezifische menschliche Quellen zurückgeführt und festgestellt, dass solche Signale durch die von VAN verwendeten Kriterien zur Identifizierung von SES nicht ausgeschlossen werden. ^{[ 83 ]} Neuere Arbeiten, die moderne Methoden der statistischen Physik wie Detrended Fluctuation Analysis (DFA), Multifractal DFA und Wavelet-Transformation anwenden, zeigen, dass sich SES klar von Signalen anthropogener Quellen unterscheiden lassen. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

Die Gültigkeit der VAN-Methode und damit die Vorhersagekraft der SES basierte primär auf dem empirischen Nachweis ihrer Vorhersagegenauigkeit. ^{[ 86 ]} Zahlreiche Schwächen der VAN-Methodik wurden aufgedeckt, ^{[ k ]} und 2011 kam die Internationale Kommission für Erdbebenvorhersage im Katastrophenschutz zu dem Schluss, dass die von VAN beanspruchte Vorhersagefähigkeit nicht validiert werden konnte. ^{[ 87 ]} Die meisten Seismologen betrachten VAN als „eindeutig widerlegt“. ^{[ 88 ]} Demgegenüber endet der Abschnitt „Erdbebenvorläufer und -vorhersage“ der „Encyclopedia of Solid Earth Geophysics: part of „Encyclopedia of Earth Sciences Series“ (Springer 2011) (unmittelbar vor der Zusammenfassung) mit folgendem Hinweis: „Es wurde kürzlich gezeigt, dass durch die Analyse von Zeitreihen in einem neu eingeführten Zeitbereich, der „natürlichen Zeit“, die Annäherung an den kritischen Zustand klar identifiziert werden kann [Sarlis et al. 2008].“ Auf diese Weise scheinen sie die Vorlaufzeit für die VAN-Vorhersage auf nur wenige Tage verkürzt zu haben [Uyeda und Kamogawa 2008]. Dies bedeutet, dass seismische Daten in Kombination mit SES-Daten eine entscheidende Rolle bei der kurzfristigen Vorwarnung spielen können.“ ^{[ 89 ]}

Seit 2001 verwendet die VAN-Gruppe das Konzept der „natürlichen Zeit“ zur Analyse ihrer Vorläuferereignisse. Zunächst wird es auf seismische Ereignisse (SES) angewendet, um diese von Rauschen zu unterscheiden und mit einem möglichen bevorstehenden Erdbeben in Verbindung zu bringen. Bei Bestätigung (Klassifizierung als „SES-Aktivität“) wird die Analyse der natürlichen Zeit zusätzlich auf die allgemeine nachfolgende Seismizität des mit der SES-Aktivität verbundenen Gebiets angewendet, um den Zeitparameter der Vorhersage zu verbessern. Die Methode behandelt den Erdbebenbeginn als kritisches Phänomen . ^{[ 90 ] [ 91 ]} Eine Überprüfung der aktualisierten VAN-Methode im Jahr 2020 kommt zu dem Schluss, dass sie unter einer Vielzahl falsch positiver Ergebnisse leidet und daher als Vorhersageprotokoll nicht geeignet ist. ^{[ 92 ]} Die VAN-Gruppe reagierte darauf, indem sie Missverständnisse in der spezifischen Argumentation aufzeigte. ^{[ 93 ]}

Das wohl bekannteste seismisch-elektromagnetische Ereignis überhaupt und eines der am häufigsten zitierten Beispiele für einen möglichen Erdbebenvorläufer ist die Corralitos-Anomalie von 1989. ^{[ 94 ]} Im Monat vor dem Loma-Prieta-Erdbeben von 1989 zeigten Messungen des Erdmagnetfelds bei ultraniedrigen Frequenzen mit einem Magnetometer in Corralitos, Kalifornien , nur 7 km vom Epizentrum des bevorstehenden Bebens entfernt, einen anomalen Anstieg der Amplitude. Nur drei Stunden vor dem Beben erreichten die Messwerte das Dreißigfache des Normalwerts, wobei die Amplituden nach dem Beben wieder abfielen. Derartige Amplituden waren in zwei Betriebsjahren des Magnetometers und auch mit einem ähnlichen, 54 km entfernten Instrument nicht beobachtet worden. Für viele Menschen legte diese scheinbare räumliche und zeitliche Nähe einen Zusammenhang mit dem Erdbeben nahe. ^{[ 95 ]}

In der Folge wurden weitere Magnetometer in Nord- und Südkalifornien installiert, doch nach zehn Jahren und mehreren starken Erdbeben wurden keine ähnlichen Signale mehr beobachtet. Neuere Studien stellen den Zusammenhang infrage und führen die Corralitos-Signale entweder auf unabhängige magnetische Störungen ^{[ 96 ]} oder, noch einfacher, auf eine Fehlfunktion des Sensorsystems zurück. ^{[ 97 ]}

In seinen Untersuchungen zur Kristallphysik entdeckte Friedemann Freund, dass in Gestein eingebettete Wassermoleküle unter starker Spannung in Ionen dissoziieren können. Die entstehenden Ladungsträger können unter bestimmten Bedingungen Batterieströme erzeugen. Freund vermutete, dass diese Ströme möglicherweise für Erdbebenvorläufer wie elektromagnetische Strahlung, Erdbebenlichter und Störungen des Plasmas in der Ionosphäre verantwortlich sein könnten. ^{[ 98 ]} Die Untersuchung solcher Ströme und Wechselwirkungen wird als „Freundsche Physik“ bezeichnet. ^{[ 99 ] [ 100 ] [ 101 ]}

Die meisten Seismologen lehnen Freunds Vorschlag, durch Spannung erzeugte Signale zu erfassen und als Vorläufer zu nutzen, aus mehreren Gründen ab. Erstens geht man davon aus, dass sich Spannungen vor einem starken Erdbeben nicht rasch aufbauen und daher kein Grund besteht, die schnelle Entstehung großer Ströme zu erwarten. Zweitens haben Seismologen mithilfe hochentwickelter Instrumente intensiv nach statistisch zuverlässigen elektrischen Vorläufern gesucht, jedoch keine gefunden. Drittens würden die in der Erdkruste vorhandenen Ströme durch Wasser absorbiert, bevor sie die Oberfläche erreichen. ^{[ 102 ]}

Die Ionosphäre bildet ihre untere D-Schicht üblicherweise tagsüber aus, während diese nachts verschwindet, wenn das Plasma dort zu Gas wird . Nachts bleibt die F-Schicht der Ionosphäre in größerer Höhe als die D-Schicht bestehen. Durch die Reflexion der Wellen an der F-Schicht zur Erde entsteht nachts ein Wellenleiter für niedrige HF -Frequenzen bis zu 10  MHz ( Raumwellenausbreitung ). Tagsüber gehen diese Raumwellen verloren, da die D-Schicht sie absorbiert.

Tektonische Spannungen in der Erdkruste sollen elektrische Ladungswellen ^{[ 103 ] [ 104 ]} erzeugen , die zur Erdoberfläche gelangen und die Ionosphäre beeinflussen. ^{[ 105 ]} ULF *-Aufzeichnungen ^{[ l ]} des Tageszyklus der Ionosphäre deuten darauf hin, dass der übliche Zyklus einige Tage vor einem flachen, starken Erdbeben gestört werden kann. Tritt diese Störung auf, verschwindet entweder tagsüber die D-Schicht, was zu einer Anhebung der Ionosphäre und zur Bildung von Raumwellen führt, oder die D-Schicht erscheint nachts, was eine Absenkung der Ionosphäre und somit das Ausbleiben von Raumwellen zur Folge hat. ^{[ 106 ] [ 107 ] [ 108 ]}

Wissenschaftszentren haben ein globales Netzwerk von VLF-Sendern und -Empfängern entwickelt, das Veränderungen der Raumwellenintensität erfasst. Jeder Empfänger fungiert gleichzeitig als Daisy-Chain-Sender für Entfernungen von 1000 bis 10.000 Kilometern und arbeitet innerhalb des Netzwerks auf verschiedenen Frequenzen. Das angeregte Gebiet lässt sich anhand der Netzwerkdichte bestimmen. ^{[ 109 ] [ 110 ]} Andererseits wurde gezeigt, dass globale Extremereignisse wie Magnetstürme oder Sonneneruptionen sowie lokale Extremereignisse im selben VLF-Bereich, wie beispielsweise ein weiteres Erdbeben oder ein Vulkanausbruch, die zeitlich nahe am zu untersuchenden Erdbeben auftreten, es erschweren oder unmöglich machen, Veränderungen der Raumwellenintensität mit dem betreffenden Erdbeben in Verbindung zu bringen. ^{[ 111 ]}

Ein Artikel im Journal of Geophysical Research aus dem Jahr 2017 zeigte, dass der Zusammenhang zwischen ionosphärischen Anomalien und großen seismischen Ereignissen (M≥6,0), die weltweit zwischen 2000 und 2014 auftraten, auf solaren Wetterphänomenen beruhte. Wurden die solaren Daten aus der Zeitreihe entfernt , war die Korrelation statistisch nicht mehr signifikant. ^{[ 112 ]} Ein nachfolgender Artikel in Physics of the Earth and Planetary Interiors aus dem Jahr 2020 belegt, dass solare Wetterphänomene und ionosphärische Störungen aufgrund dieses statistischen Zusammenhangs eine mögliche Ursache für große Erdbeben darstellen. Der vorgeschlagene Mechanismus ist die elektromagnetische Induktion von der Ionosphäre zur Verwerfungszone. Verwerfungsfluide sind leitfähig und können in der Tiefe tellurische Ströme erzeugen . Die daraus resultierende Änderung des lokalen Magnetfelds in der Verwerfung führt zur Auflösung von Mineralien und schwächt das Gestein. Gleichzeitig können sich die Grundwasserzusammensetzung und der Grundwasserspiegel verändern. Nach dem seismischen Ereignis können sich andere Mineralien ausfällen und so die Grundwasserzusammensetzung und den Grundwasserspiegel erneut verändern. ^{[ 92 ]} Dieser Prozess der Mineralauflösung und -ausfällung vor und nach einem Erdbeben wurde in Island beobachtet. ^{[ 113 ]} Dieses Modell erklärt die Daten aus der Ionosphäre, dem Seismikbereich und dem Grundwasser.

Eine Möglichkeit, die Mobilität tektonischer Spannungen zu erfassen, besteht darin, mithilfe von Satelliten lokal erhöhte Temperaturen an der Erdkrustenoberfläche zu messen . Im Rahmen der Auswertung werden die tageszeitlichen Schwankungen sowie Störungen durch atmosphärische Einflüsse und menschliche Aktivitäten herausgefiltert, bevor die Konzentration von Temperaturtrends im weiteren Bereich einer Verwerfung visualisiert wird. Diese Methode wird seit 1995 experimentell angewendet. ^{[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ] [ 117 ]}

In einem neueren Erklärungsansatz für dieses Phänomen schlug Friedmann Freund von der NASA vor, dass die von Satelliten aufgefangene Infrarotstrahlung nicht auf einen tatsächlichen Anstieg der Oberflächentemperatur der Erdkruste zurückzuführen ist. Laut dieser Version entsteht die Emission durch Quantenanregung bei der chemischen Neubindung positiver Ladungsträger ( Löcher ), die mit einer Geschwindigkeit von 200 Metern pro Sekunde aus den tiefsten Schichten zur Oberfläche der Erdkruste wandern. Die elektrische Ladung entsteht durch zunehmende tektonische Spannungen, je näher das Erdbeben rückt. Diese Emission erstreckt sich bei sehr starken Ereignissen oberflächlich bis zu 500 x 500 Quadratkilometer und endet fast unmittelbar nach dem Erdbeben. ^{[ 118 ]}

Anstatt nach ungewöhnlichen Phänomenen zu suchen, die Vorboten eines bevorstehenden Erdbebens sein könnten, analysieren andere Ansätze zur Erdbebenvorhersage Trends oder Muster, die zu einem Erdbeben führen. Da diese Trends komplex sein und viele Variablen umfassen können, sind oft fortgeschrittene statistische Verfahren erforderlich, um sie zu verstehen. Daher werden diese Ansätze auch als statistische Methoden bezeichnet. Sie sind tendenziell eher probabilistisch und betrachten längere Zeiträume, wodurch sie in die Erdbebenvorhersage einfließen.

Die 2016 vorgeschlagene Erdbebenvorhersage ^{[ 119 ] [ 120 ]} schätzt den aktuellen dynamischen Zustand eines seismologischen Systems auf Basis der 2001 eingeführten natürlichen Zeit ^{[ 121 ].} Sie unterscheidet sich von der Vorhersage, die die Wahrscheinlichkeit eines zukünftigen Ereignisses abschätzt ^{[ 122 ]} , wird aber auch als mögliche Grundlage für Vorhersagen betrachtet ^{[ 119 ] [ 123 ]} . Die Berechnungen der Erdbebenvorhersage liefern den „Erdbebenpotenzialwert“, eine Schätzung des aktuellen seismischen Fortschritts. ^{[ 124 ]} Typische Anwendungsgebiete sind: große globale Erdbeben und Tsunamis, ^{[ 125 ]} Nachbeben und induzierte Seismizität, ^{[ 123 ] [ 126 ]} induzierte Seismizität in Gasfeldern, ^{[ 127 ]} seismisches Risiko für globale Megastädte, ^{[ 122 ]} Untersuchung der Häufung großer globaler Erdbeben, ^{[ 128 ]} usw.

Selbst das steifste Gestein ist nicht vollkommen starr. Bei Einwirkung großer Kräfte (wie etwa zwischen zwei riesigen tektonischen Platten, die sich aneinander vorbeibewegen) biegt oder verformt sich die Erdkruste. Nach der elastischen Rückfederungstheorie von Reid (1910) wird die Verformung (Spannung) schließlich so groß, dass etwas bricht, üblicherweise an einer bestehenden Verwerfung. Das Gleiten entlang des Bruchs (ein Erdbeben) ermöglicht es dem Gestein auf beiden Seiten, in einen weniger verformten Zustand zurückzukehren. Dabei wird Energie in verschiedenen Formen freigesetzt, unter anderem in Form von seismischen Wellen. ^{[ 129 ]} Der Zyklus, in dem sich tektonische Kräfte in elastischer Verformung akkumulieren und in einer plötzlichen Rückfederung freigesetzt werden, wiederholt sich. Da die Verschiebung durch ein einzelnes Erdbeben von weniger als einem Meter bis zu etwa 10 Metern (bei einem Beben der Magnitude 8) reicht, ^{[ 130 ]} belegt das nachgewiesene Auftreten großer Blattverschiebungen von Hunderten von Kilometern die Existenz eines lang andauernden Erdbebenzyklus. ^{[ 131 ] [ m ]}

Die am besten untersuchten Erdbebenverwerfungen (wie die Nankai-Megathrust , die Wasatch-Verwerfung und die San-Andreas-Verwerfung ) weisen deutlich abgegrenzte Segmente auf. Das charakteristische Erdbebenmodell postuliert, dass Erdbeben im Allgemeinen auf diese Segmente beschränkt sind. ^{[ 132 ]} Da die Länge und andere Eigenschaften ^{[ n ]} der Segmente festgelegt sind, sollten Erdbeben, die die gesamte Verwerfung aufbrechen, ähnliche Merkmale aufweisen. Dazu gehören die maximale Magnitude (die durch die Länge des Bruchs begrenzt ist) und die Menge der akkumulierten Spannung, die zum Aufbrechen des Verwerfungssegments erforderlich ist. Da kontinuierliche Plattenbewegungen zu einer stetigen Akkumulation der Spannung führen, sollte die seismische Aktivität auf einem bestimmten Segment von Erdbeben mit ähnlichen Merkmalen dominiert werden, die in regelmäßigen Abständen wiederkehren. ^{[ 133 ]} Für ein bestimmtes Verwerfungssegment sollte die Identifizierung dieser charakteristischen Erdbeben und die Bestimmung ihrer Wiederkehrrate (bzw. ihrer Wiederkehrperiode ) daher Aufschluss über den nächsten Bruch geben; dies ist der allgemein verwendete Ansatz zur Vorhersage der Erdbebengefährdung. UCERF3 ist ein bemerkenswertes Beispiel für eine solche Vorhersage, die für den Bundesstaat Kalifornien erstellt wurde. ^{[ 134 ]} Wiederkehrperioden werden auch zur Vorhersage anderer seltener Ereignisse wie Zyklonen und Überschwemmungen verwendet, wobei davon ausgegangen wird, dass die zukünftige Häufigkeit der bisher beobachteten Häufigkeit ähneln wird.

Die Idee charakteristischer Erdbeben bildete die Grundlage der Parkfield-Vorhersage : Ähnliche Erdbeben in den Jahren 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 und 1966 legten ein Muster von Brüchen alle 21,9 Jahre mit einer Standardabweichung von ±3,1 Jahren nahe. ^{[ 135 ] [ o ]} Die Extrapolation des Ereignisses von 1966 führte zu einer Vorhersage eines Erdbebens um 1988, spätestens jedoch vor 1993 (bei einem Konfidenzintervall von 95 %). ^{[ 136 ]} Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die Vorhersage ausschließlich auf dem Trend basiert , der die unbekannte und möglicherweise unerkennbare Erdbebenphysik und die Bruchparameter berücksichtigt. Im Fall von Parkfield ereignete sich das vorhergesagte Erdbeben jedoch erst 2004, ein Jahrzehnt später. Dies untergräbt ernsthaft die Behauptung, dass die Erdbeben in Parkfield quasi-periodisch sind, und legt nahe, dass sich die einzelnen Ereignisse in anderer Hinsicht so stark unterscheiden, dass in Frage gestellt werden muss, ob sie gemeinsame Merkmale aufweisen. ^{[ 137 ]}

Das Scheitern der Parkfield-Vorhersage hat Zweifel an der Gültigkeit des charakteristischen Erdbebenmodells selbst aufkommen lassen. ^{[ 138 ]} Einige Studien haben die verschiedenen Annahmen, darunter die zentrale Annahme, dass Erdbeben auf Segmente beschränkt sind, infrage gestellt und vermutet, dass die „charakteristischen Erdbeben“ ein Artefakt von Selektionsverzerrungen und der Kürze seismologischer Aufzeichnungen (im Verhältnis zu Erdbebenzyklen) sein könnten. ^{[ 139 ]} Andere Studien haben untersucht, ob weitere Faktoren, wie beispielsweise das Alter der Verwerfung, berücksichtigt werden müssen. ^{[ p ]} Ob Erdbebenbrüche generell eher auf ein Segment beschränkt sind (wie häufig beobachtet) oder über Segmentgrenzen hinausgehen (ebenfalls beobachtet), hat direkten Einfluss auf das Ausmaß der Erdbebengefährdung: Erdbeben sind dort stärker, wo mehrere Segmente brechen, aber da sie mehr Spannungen abbauen, treten sie seltener auf. ^{[ 141 ]}

An der Kontaktzone, wo zwei tektonische Platten aneinander vorbeigleiten, muss sich letztendlich jeder Abschnitt verschieben, da (langfristig) keiner zurückbleibt. Die Verschiebungen erfolgen jedoch nicht alle gleichzeitig; verschiedene Abschnitte befinden sich in unterschiedlichen Phasen des Zyklus von Spannungsakkumulation (Deformation) und plötzlicher Rückfederung. Im seismischen Lückenmodell ist das nächste große Beben nicht in den Segmenten zu erwarten, in denen die jüngste seismische Aktivität die Spannung abgebaut hat, sondern in den dazwischenliegenden Lücken, in denen die nicht abgebaute Spannung am größten ist. ^{[ 142 ]} Dieses Modell ist intuitiv verständlich; es wird für Langzeitprognosen verwendet und bildete die Grundlage für eine Reihe von Prognosen für den pazifischen Raum (Pazifikrand ) in den Jahren 1979 und 1989–1991. ^{[ 143 ]}

Allerdings haben sich einige grundlegende Annahmen zu seismischen Lücken inzwischen als falsch erwiesen. Eine genaue Untersuchung legt nahe, dass „seismische Lücken keine Informationen über den Zeitpunkt oder die Stärke des nächsten großen Erdbebens in der Region enthalten“ ^{[ 144 ]} . Statistische Tests der Vorhersagen für den Pazifikraum zeigen, dass das seismische Lückenmodell „große Erdbeben nicht gut vorhersagte“ ^{[ 145 ]} . Eine weitere Studie kam zu dem Schluss, dass eine lange Ruhephase das Erdbebenpotenzial nicht erhöht ^{[ 146 ] .}

Zur Erdbebenvorhersage wurden verschiedene heuristisch abgeleitete Algorithmen entwickelt. Die wohl bekannteste ist die M8-Algorithmenfamilie (einschließlich der RTP-Methode), die unter der Leitung von Vladimir Keilis-Borok entwickelt wurde . M8 gibt bei bestimmten Mustern kleinerer Erdbeben eine Warnung mit erhöhter Wahrscheinlichkeit (Time of Increased Probability, TIP) für ein starkes Erdbeben einer festgelegten Magnitude aus. TIPs decken in der Regel große Gebiete (bis zu tausend Kilometer Durchmesser) über einen Zeitraum von bis zu fünf Jahren ab. ^{[ 147 ]} Aufgrund dieser großen Parameter ist M8 umstritten, da es schwierig ist, festzustellen, ob eingetretene Erdbeben auf einer präzisen Vorhersage beruhten oder rein zufällig waren.

Das M8-Modell erlangte große Aufmerksamkeit, als die Erdbeben von San Simeon und Hokkaido im Jahr 2003 innerhalb eines TIP (Truth Intensity Period) auftraten. ^{[ 148 ]} 1999 veröffentlichte die Arbeitsgruppe um Keilis-Borok die Behauptung, mit ihren M8- und MSc-Modellen statistisch signifikante mittelfristige Ergebnisse erzielt zu haben, insbesondere im Hinblick auf weltweit auftretende starke Erdbeben. ^{[ 149 ] Geller et al. [ 150 ]} stehen Vorhersagen für Zeiträume unter 30 Jahren jedoch skeptisch gegenüber. Ein vielbeachtetes TIP für ein Erdbeben der Magnitude 6,4 in Südkalifornien im Jahr 2004 traf nicht ein, ebenso wenig wie zwei weitere, weniger bekannte TIPs. ^{[ 151 ]} Eine detaillierte Studie der RTP-Methode (Real Time Period) aus dem Jahr 2008 ergab, dass von etwa zwanzig Alarmen nur zwei als Treffer gewertet werden konnten (und eines davon hatte ohnehin eine Wahrscheinlichkeit von 60 %). ^{[ 152 ]} Es wurde festgestellt, dass sich „RTP nicht wesentlich von einer naiven Schätzungsmethode auf Basis der historischen Seismizitätsraten unterscheidet.“ ^{[ 153 ]}

Die beschleunigte Freisetzung seismischer Momente (Accelerating Moment Release , AMR, wobei „Moment“ ein Maß für seismische Energie ist), auch bekannt als Zeit-bis-zum-Versagen-Analyse oder beschleunigte seismische Momentfreisetzung (ASMR), basiert auf der Beobachtung, dass die Vorbebenaktivität vor einem Hauptbeben nicht nur zunimmt, sondern exponentiell ansteigt. ^{[ 154 ]} Anders ausgedrückt: Die Kurve der kumulativen Anzahl von Vorbeben verläuft kurz vor dem Hauptbeben deutlich steiler.

Nach der Formulierung einer überprüfbaren Hypothese durch Bowman et al. (1998) ^{[ 155 ]} und einer Reihe positiver Berichte schien AMR trotz einiger Probleme vielversprechend ^{[ 156 ]} . Zu den bekannten Problemen zählten die unvollständige Erfassung an verschiedenen Orten und bei allen Ereignissen sowie die Schwierigkeit, einen genauen Zeitpunkt des Auftretens zu projizieren, wenn der Kurvenverlauf steil abfällt ^{[ 157 ]} . Strenge Tests haben jedoch gezeigt, dass die beobachteten AMR-Trends wahrscheinlich auf die Art der Datenanpassung ^{[ 158 ]} und die Nichtberücksichtigung der räumlich-zeitlichen Häufung von Erdbeben zurückzuführen sind ^{[ 159 ]} . Die AMR-Trends sind daher statistisch nicht signifikant. Das Interesse an AMR (gemessen an der Anzahl der Fachartikel) ist seit 2004 zurückgegangen ^{[ 160 ].}

Rouet-Leduc et al. (2019) berichteten über das erfolgreiche Training eines Regressions- Random-Forest- Modells mit akustischen Zeitreihendaten. Dieses Modell ist in der Lage, ein von Verwerfungszonen ausgesendetes Signal zu identifizieren, das Verwerfungsbrüche vorhersagt. Rouet-Leduc et al. (2019) vermuteten, dass das identifizierte Signal, das zuvor als statistisches Rauschen galt, die zunehmende Energieabgabe vor deren plötzlicher Freisetzung während eines Gleitereignisses widerspiegelt. Sie postulierten weiterhin, dass ihr Ansatz die Zeitpunkte von Verwerfungsbrüchen eingrenzen und zur Identifizierung weiterer unbekannter Signale führen könnte. ^{[ 161 ]} Aufgrund der Seltenheit der verheerendsten Erdbeben bleibt die Gewinnung repräsentativer Daten problematisch. Daher vermuteten Rouet-Leduc et al. (2019), dass ihr Modell nicht mit Daten von verheerenden Erdbeben trainiert werden müsse, da weitere Forschungen gezeigt hätten, dass die relevanten seismischen Muster bei kleineren Erdbeben ähnlich seien. ^{[ 162 ]}

Deep Learning wurde auch zur Erdbebenvorhersage eingesetzt. Obwohl das Bath-Gesetz und das Omori-Gesetz die Stärke von Erdbebennachbeben und deren zeitliche Eigenschaften beschreiben, bleibt die Vorhersage der räumlichen Verteilung von Nachbeben ein ungelöstes Forschungsproblem. Mithilfe der Softwarebibliotheken Theano und TensorFlow trainierten DeVries et al. (2018) ein neuronales Netzwerk , das eine höhere Genauigkeit bei der Vorhersage der räumlichen Verteilung von Erdbebennachbeben erreichte als die zuvor etablierte Methode der Coulombschen Spannungsänderung. DeVries et al. (2018) berichteten, dass ihr Modell keine Annahmen über die Ausrichtung oder Geometrie der Empfängerebene traf und die Änderung der Scherspannung , die Summe der Absolutwerte der unabhängigen Komponenten des Spannungsänderungstensors sowie das von-Mises-Fließkriterium stark gewichtete. DeVries et al. (2018) postulierten, dass die Abhängigkeit ihres Modells von diesen physikalischen Größen darauf hindeutet, dass diese die Erdbebenauslösung während der aktivsten Phase des seismischen Zyklus steuern könnten. Für Validierungstests behielten DeVries et al. (2018) 10 % der positiven Trainingsdatensätze von Erdbeben und eine gleiche Anzahl zufällig ausgewählter negativer Datensätze bei. ^{[ 163 ]}

Arnaud Mignan und Marco Broccardo analysierten ebenfalls die Anwendung künstlicher neuronaler Netze zur Erdbebenvorhersage. In einer Literaturübersicht stellten sie fest, dass die Forschung zur Erdbebenvorhersage mithilfe künstlicher neuronaler Netze angesichts des gestiegenen Interesses an diesem Gebiet zunehmend komplexere Modelle entwickelt hat. Sie fanden außerdem heraus, dass neuronale Netze mit bemerkenswerten Erfolgsraten in der Erdbebenvorhersage durch einfachere Modelle in ihrer Leistungsfähigkeit erreicht werden konnten. Weiterhin befassten sie sich mit der Problematik der Gewinnung geeigneter Daten für das Training neuronaler Netze zur Erdbebenvorhersage und schrieben, dass die „strukturierte, tabellarische Natur von Erdbebenkatalogen“ transparente Modelle des maschinellen Lernens gegenüber künstlichen neuronalen Netzen wünschenswerter mache. ^{[ 164 ]}

Hochenergetische elektromagnetische Impulse können innerhalb von 2–6 Tagen nach ihrer Aussendung durch EMP-Generatoren Erdbeben auslösen . ^{[ 165 ]} Es wurde vorgeschlagen, dass starke elektromagnetische Impulse die Seismizität beeinflussen könnten, da die darauf folgende seismische Dynamik deutlich regelmäßiger zu sein scheint als üblich. ^{[ 166 ] [ 167 ]}

Hierbei handelt es sich um Vorhersagen oder Behauptungen von Vorhersagen, die entweder aus wissenschaftlicher Sicht oder aufgrund ihrer öffentlichen Bekanntheit bemerkenswert sind und eine wissenschaftliche oder quasi-wissenschaftliche Grundlage beanspruchen. Da viele Vorhersagen vertraulich behandelt oder an schwer zugänglichen Orten veröffentlicht werden und erst durch ihre Behauptung Beachtung finden, kann eine Selektionsverzerrung vorliegen, da Treffer mehr Aufmerksamkeit erhalten als Fehlschläge. Die hier aufgeführten Vorhersagen werden in Houghs Buch ^{[ 51 ]} und Gellers Aufsatz ^{[ 168 ]} diskutiert .

Das Erdbeben von Haicheng 1975 mit einer Magnitude von 7,3 gilt als das am häufigsten zitierte Beispiel für einen „Erfolg“ der Erdbebenvorhersage. ^{[ 169 ]} Der offiziellen Erklärung zufolge veranlassten Untersuchungen der seismischen Aktivität in der Region die chinesischen Behörden im Juni 1974 zu einer mittelfristigen Vorhersage. Daraufhin ordneten die politischen Entscheidungsträger verschiedene Maßnahmen an, darunter die Zwangsevakuierung von Häusern, den Bau einfacher Schutzbauten im Freien und die Vorführung von Filmen unter freiem Himmel. Das Beben, das sich um 19:36 Uhr ereignete, war so stark, dass etwa die Hälfte der Häuser zerstört oder schwer beschädigt wurde. Die „wirksamen Präventivmaßnahmen“ sollen jedoch die Zahl der Todesopfer in einem Gebiet mit rund 1,6 Millionen Einwohnern unter 300 gehalten haben, wo andernfalls Zehntausende Tote zu erwarten gewesen wären. ^{[ 170 ]}

Obwohl es zu einem schweren Erdbeben kam, bestehen Zweifel an der Darstellung der Maßnahmen, die aufgrund einer rechtzeitigen Vorhersage ergriffen wurden. Dieses Ereignis ereignete sich während der Kulturrevolution , als der Glaube an Erdbebenvorhersagen zu einem Bestandteil der ideologischen Orthodoxie wurde, der die wahren Parteigänger von den rechtsgerichteten Abweichlern unterschied. ^{[ 171 ]} Die Dokumentation war lückenhaft, was die Überprüfung von Details erschwerte, insbesondere die Frage, ob eine Evakuierung angeordnet wurde. Die Methode, die für die mittel- oder kurzfristigen Vorhersagen verwendet wurde (abgesehen von der „revolutionären Linie des Vorsitzenden Mao“ ^{[ 172 ]} ), wurde nicht spezifiziert. ^{[ q ]} Die Evakuierung könnte spontan erfolgt sein, infolge des starken Vorbebens (M 4,7) am Vortag. ^{[ 174 ] [ r ]}

Eine Studie aus dem Jahr 2006, die auf umfangreiche Aufzeichnungen zurückgriff, kam zu dem Schluss, dass die Vorhersagen fehlerhaft waren. „Insbesondere gab es keine offizielle Kurzfristprognose, obwohl einzelne Wissenschaftler solche Prognosen abgaben.“ ^{[ 175 ]} Weiterhin hieß es: „Erst die Vorbeben lösten die endgültigen Entscheidungen zu Warnung und Evakuierung aus.“ Die Studie schätzte die Zahl der Todesopfer auf 2.041. Dass nicht noch mehr Menschen starben, wurde mehreren glücklichen Umständen zugeschrieben, darunter die Erdbebenaufklärung in den Vormonaten (angestoßen durch erhöhte seismische Aktivität), lokale Initiativen, der Zeitpunkt (das Beben ereignete sich, als die Menschen weder arbeiteten noch schliefen) und die lokale Bauweise. Die Autoren schlussfolgern, dass die Vorhersage zwar unbefriedigend war, aber „erstmals der Versuch, ein schweres Erdbeben vorherzusagen, der nicht in einem praktischen Fehlschlag endete.“ ^{[ 175 ]}

1976 schloss Brian Brady, ein Physiker, damals beim US Bureau of Mines tätig, wo er die Bruchvorgänge von Gesteinen erforschte, eine Reihe von vier Artikeln zur Erdbebentheorie mit der Schlussfolgerung ab, dass sich in der Subduktionszone vor der Küste Perus Spannungen aufbauen und innerhalb von sieben bis vierzehn Jahren ab Mitte November 1974 ein starkes Erdbeben auslösen könnte. ^{[ 176 ]} In einem internen Memo vom Juni 1978 präzisierte er den Zeitraum auf Oktober bis November 1981 mit einer Magnitude von 9,2 ± 0,2. ^{[ 177 ]} In einem Memo von 1980 soll er Mitte September 1980 als Zeitpunkt angegeben haben. ^{[ 178 ]} Dies wurde im Oktober 1980 auf einem wissenschaftlichen Seminar in San Juan, Argentinien, diskutiert, wo Bradys Kollege W. Spence einen Vortrag hielt. Brady und Spence trafen sich daraufhin am 29. Oktober mit Regierungsbeamten der USA und Perus und sagten eine Reihe starker Erdbeben in der zweiten Jahreshälfte 1981 voraus. ^{[ 176 ]} Diese Vorhersage erlangte in Peru weite Bekanntheit, nachdem die US-Botschaft am 26. Januar 1981 in den meisten Tageszeitungen Limas mit reißerischen Schlagzeilen auf der Titelseite darüber berichtet hatte. ^{[ 179 ]}

Am 27. Januar 1981 erklärte der US-amerikanische Nationale Rat für die Bewertung von Erdbebenvorhersagen (NEPEC) nach Prüfung der Brady-Spence-Vorhersage, er sei „von der wissenschaftlichen Gültigkeit“ der Vorhersage „nicht überzeugt“ und habe „weder in den beobachteten seismischen Daten noch in der vorliegenden Theorie etwas gefunden, was die vorhergesagten Zeitpunkte, Orte und Stärken der Erdbeben untermauern würde“. Weiter hieß es, die Wahrscheinlichkeit für schwere Erdbeben zu den vorhergesagten Zeitpunkten sei zwar vorhanden, aber gering, und man empfahl, „der Vorhersage keine ernsthafte Beachtung zu schenken“. ^{[ 180 ]}

Unbeirrt revidierte ^{Brady daraufhin seine Prognose und sagte voraus, dass es am oder um den} 6. Juli, 18. August und 24. September 1981 mindestens drei Erdbeben geben würde. ^{[ 182 ] Daraufhin} beschwerte sich ein Beamter des USGS: „Wenn man ihn dieses Spiel weiterspielen lässt … wird er irgendwann Erfolg haben, und seine Theorien werden von vielen als gültig angesehen werden.“ ^{[ 183 ]}

Am 28. Juni (dem Datum, das allgemein als Datum des ersten vorhergesagten Erdbebens gilt) wurde berichtet: „Die Bevölkerung von Lima verbrachte einen ruhigen Sonntag.“ ^{[ 184 ]} Die Schlagzeile einer peruanischen Zeitung lautete: „NO PASÓ NADA“ („Nichts geschah“). ^{[ 185 ]}

Im Juli zog Brady seine Vorhersage offiziell zurück, da die erforderlichen seismischen Aktivitäten nicht eingetreten waren. ^{[ 186 ]} Die wirtschaftlichen Verluste aufgrund des rückläufigen Tourismus während dieser Phase wurden auf etwa einhundert Millionen Dollar geschätzt. ^{[ 187 ]}

Das „ Parkfield-Erdbebenvorhersageexperiment “ war die bekannteste wissenschaftliche Erdbebenvorhersage aller Zeiten. ^{[ 188 ] [ t ]} Es basierte auf der Beobachtung, dass der Parkfield-Abschnitt der San-Andreas-Verwerfung ^{[ u ]} regelmäßig alle paar Jahrzehnte mit einem moderaten Erdbeben der Stärke 6 bricht: 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 und 1966. ^{[ 189 ]} Bakun & Lindh (1985) wiesen insbesondere darauf hin, dass diese Beben – wenn man das Beben von 1934 ausklammert – alle 22 Jahre ± 4,3 Jahre auftreten. Ausgehend von 1966 sagten sie eine Wahrscheinlichkeit von 95 % voraus, dass das nächste Erdbeben um 1988 oder spätestens 1993 auftreten würde. Der National Earthquake Prediction Evaluation Council (NEPEC) bestätigte diese Vorhersage. ^{[ 190 ]} Der US Geological Survey und der Staat Kalifornien errichteten daher eines der „modernsten und dichtesten Netze von Überwachungsinstrumenten weltweit“ ^{[ 191 ]} , unter anderem um mögliche Vorboten des Bebens zu erkennen. Man war sich so sicher, dass detaillierte Pläne zur Alarmierung der Katastrophenschutzbehörden erstellt wurden, falls Anzeichen für ein unmittelbar bevorstehendes Erdbeben auftraten. ^{[ 192 ]} Der Economist schrieb dazu : „Nie zuvor wurde ein solcher Notfall so sorgfältig vorbereitet.“ ^{[ 193 ]}

Das Jahr 1993 verging, ohne dass sich die Vorhersage erfüllte. Schließlich ereignete sich am 28. September 2004 ein Erdbeben der Stärke 6,0 im Parkfield-Abschnitt der Verwerfung – ohne Vorwarnung oder offensichtliche Vorzeichen. ^{[ 194 ]} Obwohl das Experiment , ein Erdbeben vorherzusagen, von vielen Wissenschaftlern als erfolgreich angesehen wird, ^{[ 195 ]} war die Vorhersage insofern erfolglos, als das Ereignis ein Jahrzehnt später eintrat. ^{[ v ]}

1981 gab die von Panayiotis Varotsos geleitete „VAN“-Gruppe bekannt, einen Zusammenhang zwischen Erdbeben und seismischen elektrischen Signalen (SES) festgestellt zu haben. 1984 präsentierten sie eine Tabelle mit 23 Erdbeben aus dem Zeitraum vom 19. Januar bis zum 19. September 1983, von denen sie behaupteten, 18 korrekt vorhergesagt zu haben. ^{[ 197 ]} Es folgten weitere Listen, wie beispielsweise ihre Behauptung von 1991, sechs von sieben Erdbeben mit einer Magnitude M _{_s} ≥ 5,5 im Zeitraum vom 1. April 1987 bis zum 10. August 1989 oder fünf von sieben Erdbeben mit einer Magnitude M _{_s} ≥ 5,3 im Überschneidungszeitraum vom 15. Mai 1988 bis zum 10. August 1989 vorhergesagt zu haben. ^{[ w ]} 1996 veröffentlichten sie eine „Zusammenfassung aller Vorhersagen vom 1. Januar 1987 bis zum 15. Juni 1995“ ^{[ 198 ]} , die insgesamt 94 Vorhersagen umfasste. ^{[ 199 ]} Ein Vergleich dieser Liste mit „Allen Erdbeben mit einer Magnitude M _{_s} (ATH)“ ^{[ 200 ] [ x ]} innerhalb eines geografischen Gebiets, das den größten Teil Griechenlands einschloss, ^{[ y ]} ergab eine Liste von 14 Erdbeben, die sie hätten vorhersagen müssen. Hier geben sie zehn Erfolge an, was einer Erfolgsquote von 70 % entspricht. ^{[ 202 ] [ z ]}

Die VAN-Vorhersagen wurden aus verschiedenen Gründen kritisiert, unter anderem wegen ihrer geophysikalischen Unplausibilität ^{[ 203 ]} , ihrer „vagen und mehrdeutigen“ Formulierung ^{[ 204 ]} , der Nichterfüllung der Vorhersagekriterien ^{[ 205 ] und der nachträglichen Anpassung der Parameter [ 206 ]} . Eine kritische Überprüfung von 14 Fällen, in denen VAN 10 Treffer verzeichnete, zeigte nur einen Fall, in dem ein Erdbeben innerhalb der Vorhersageparameter auftrat ^{[ 207 ] . Laut Mulargia und Gasperini [ 208 ]} sind die VAN-Vorhersagen nicht nur schlechter als der Zufall, sondern weisen auch „eine deutlich bessere Übereinstimmung mit den vorangegangenen Ereignissen“ auf. Andere frühere Untersuchungen kamen zu dem Ergebnis, dass die VAN-Ergebnisse bei Verwendung festgelegter Parameter statistisch signifikant sind. ^{[ 209 ] [ 210 ]} Sowohl positive als auch negative Ansichten zu den VAN-Vorhersagen aus dieser Zeit wurden in dem 1996 von Sir James Lighthill herausgegebenen Buch „A Critical Review of VAN“ ^{[ 211 ]} sowie in einer Sonderausgabe der Zeitschrift „Geophysical Research Letters“ zusammengefasst , die sich mit der statistischen Signifikanz der VAN-Methode befasste. ^{[ 212 ]} VAN hatte in diesen Publikationen die Möglichkeit, auf die Kritik zu antworten. ^{[ 213 ]} Im Jahr 2011 überprüfte das ICEF die Debatte von 1996 und kam zu dem Schluss, dass die von VAN behauptete optimistische Vorhersagekraft für seismische Ereignisse nicht bestätigt werden konnte. ^{[ 87 ]} Im Jahr 2013 wurde festgestellt, dass die Aktivitäten seismischer Ereignisse ^{[ 214 ]} mit den Minima der Schwankungen des Ordnungsparameters der Seismizität zusammenfallen, die sich mittels Ereigniskoinzidenzanalyse als statistisch signifikante Vorläufer erwiesen haben ^. [ ^{215 ] [ 216 ]}

Ein entscheidendes Problem sind die großen und oft unbestimmten Parameter der Vorhersagen ^{[ 217 ]} , sodass einige Kritiker behaupten, es handele sich nicht um Vorhersagen und sie sollten nicht als solche anerkannt werden ^{[ 218 ]} . Ein Großteil der Kontroverse um VAN rührt von dieser unzureichenden Spezifizierung dieser Parameter her. Einige ihrer Telegramme enthalten Vorhersagen von zwei getrennten Erdbebenereignissen, beispielsweise (typischerweise) ein Erdbeben 300 km nordwestlich von Athen und ein weiteres 240 km westlich mit Magnituden von ^5,3 und 5,8, ohne Angabe eines Zeitlimits ^{[ 219 ] . Die Schätzung des} Zeitparameters mittels natürlicher Zeit wurde 2001 in die VAN-Methode eingeführt ^{[ 89 ] .} VAN hat die „pessimistischen“ Schlussfolgerungen seiner Kritiker zurückgewiesen, diese haben jedoch nicht nachgegeben. ^{[ 220 ]} Es wurde vermutet, dass VAN die Häufung von Erdbeben nicht berücksichtigte ^{[ 206 ]} oder dass die Daten in Zeiten erhöhter seismischer Aktivität anders interpretiert wurden. ^{[ 221 ]}

VAN wurde mehrfach dafür kritisiert, Panik in der Bevölkerung und weitverbreitete Unruhen ausgelöst zu haben. ^{[ 222 ]} Verschärft wurde dies durch die grobe Auslegung ihrer Vorhersagen, die große Gebiete Griechenlands umfassen (bis zu 240 Kilometer Durchmesser, oft auch Gebietspaare) ^{[ ab ]} , deutlich größer als die tatsächlich von Erdbeben der vorhergesagten Stärke betroffenen Gebiete (in der Regel mehrere zehn Kilometer Durchmesser). ^{[ 223 ] [ ac ]} Auch die Stärkeangaben sind sehr ungenau: Eine vorhergesagte Stärke von „6,0“ umfasst einen Bereich von einer harmlosen Stärke von 5,3 bis zu einer stark zerstörerischen Stärke von 6,7. ^{[ ad ]} In Verbindung mit unbestimmten Zeitfenstern von einem Monat oder mehr ^{[ 224 ]} sind solche Vorhersagen „praktisch nicht nutzbar“ ^{[ 225 ]} , um ein angemessenes Maß an Vorsorge festzulegen, über Einschränkungen des öffentlichen Lebens zu entscheiden oder öffentliche Warnungen auszusprechen. ^{[ ae ]}

Nach 2006 behauptet VAN, alle Warnungen im Zusammenhang mit SES-Aktivität durch Veröffentlichung auf arxiv.org öffentlich gemacht zu haben . Diese SES-Aktivität wird anhand einer neuen Methode, der sogenannten „natürlichen Zeit“, bewertet. Ein solcher Bericht wurde am 1. Februar 2008 veröffentlicht, zwei Wochen vor dem stärksten Erdbeben in Griechenland im Zeitraum 1983–2011. Dieses Erdbeben ereignete sich am 14. Februar 2008 mit einer Magnitude (Mw) von 6,9. Der VAN-Bericht wurde auch in einem Artikel der Zeitung Ethnos vom 10. Februar 2008 beschrieben. ^{[ 227 ]} Gerassimos Papadopoulos kommentierte jedoch, die VAN-Berichte seien verwirrend und mehrdeutig, und „keine der Behauptungen über erfolgreiche VAN-Vorhersagen ist gerechtfertigt“. ^{[ 228 ]} Eine Antwort auf diesen Kommentar, in der die Genauigkeit der Vorhersage bekräftigt wurde, erschien in derselben Ausgabe. ^{[ 229 ]}

Das Loma-Prieta-Erdbeben von 1989 (Epizentrum in den Santa Cruz Mountains nordwestlich von San Juan Bautista, Kalifornien ) verursachte erhebliche Schäden in der San Francisco Bay Area . ^{[ 230 ]} Der United States Geological Survey (USGS) behauptete Berichten zufolge zwölf Stunden nach dem Beben, er habe dieses Erdbeben in einem Bericht aus dem Vorjahr „vorhergesagt“. ^{[ 231 ]} Mitarbeiter des USGS gaben später an, das Beben sei „antizipiert“ worden; ^{[ 232 ]} auch verschiedene andere Behauptungen über angebliche Vorhersagen wurden aufgestellt. ^{[ 233 ]}

Ruth Harris ( Harris (1998) ) analysierte 18 Veröffentlichungen (mit 26 Prognosen) aus dem Jahr 1910, die wissenschaftliche Vorhersagen zum Loma-Prieta-Erdbeben von 1989 enthielten oder sich darauf bezogen. (Dabei wird nicht zwischen einer Prognose , die lediglich eine Wahrscheinlichkeitsschätzung für das Eintreten eines Erdbebens innerhalb eines bestimmten Zeitraums darstellt, und einer präziseren Vorhersage unterschieden . ^{[ 234 ]} ) Aufgrund mangelnder Präzision lassen sich diese Prognosen nicht zuverlässig überprüfen. ^{[ 235 ]} Selbst wenn eine Prognose den korrekten Zeitpunkt und Ort eingrenzte, war der Prognosezeitraum so breit (z. B. umfasste er den größten Teil Kaliforniens über fünf Jahre), dass die Vorhersagen jeglichen Wert verloren. Prognosen, die nahe am Ziel lagen (allerdings mit einer Wahrscheinlichkeit von nur 30 %), hatten einen Zeitraum von zehn oder zwanzig Jahren. ^{[ 236 ]}

Eine umstrittene Vorhersage stammte vom M8-Algorithmus, den Keilis-Borok und Kollegen in vier Prognosen verwendeten. ^{[ 237 ]} Die erste dieser Prognosen verfehlte sowohl die Magnitude (M 7,5) als auch den Zeitpunkt (ein Fünfjahreszeitraum vom 1. Januar 1984 bis zum 31. Dezember 1988). Die Lokalisierung stimmte jedoch, da der größte Teil Kaliforniens und die Hälfte Nevadas einbezogen wurden. ^{[ 238 ]} Eine spätere, dem NEPEC vorgelegte Überarbeitung erweiterte den Zeitraum bis zum 1. Juli 1992 und beschränkte die Lokalisierung auf Zentral-Kalifornien; die Magnitude blieb unverändert. Eine von ihnen präsentierte Abbildung enthielt zwei weitere Überarbeitungen für Erdbeben mit einer Magnitude von M ≥ 7,0 in Zentral-Kalifornien. Der Fünfjahreszeitraum für eine dieser Überarbeitungen endete im Juli 1989 und erfasste somit nicht das Loma-Prieta-Erdbeben; die zweite Überarbeitung erstreckte sich bis 1990 und schloss Loma Prieta ein. ^{[ 239 ]}

Bei der Diskussion über den Erfolg oder Misserfolg der Vorhersage des Loma-Prieta-Erdbebens argumentieren einige Wissenschaftler, dass es nicht an der San-Andreas-Verwerfung (dem Schwerpunkt der meisten Prognosen) stattfand und eine vertikale ( Abschiebung ) anstatt einer horizontalen ( Blattverschiebung ) Bewegung beinhaltete, weshalb es nicht vorhergesagt wurde. ^{[ 240 ]}

Andere Wissenschaftler argumentieren, dass das Beben tatsächlich in der San-Andreas- Verwerfungszone stattfand und einen Großteil der seit dem Erdbeben von San Francisco 1906 angesammelten Spannungen freisetzte; daher seien einige der Vorhersagen zutreffend gewesen. ^{[ 241 ]} Hough stellt fest, dass die meisten Seismologen nicht glauben, dass dieses Beben „per se“ vorhergesagt wurde . ^{[ 242 ]} Genau genommen gab es keine Vorhersagen, sondern nur Prognosen, die sich nur teilweise als richtig erwiesen.

Iben Browning behauptete, das Loma-Prieta-Ereignis vorhergesagt zu haben, aber (wie im nächsten Abschnitt zu sehen sein wird) wurde diese Behauptung zurückgewiesen.

Iben Browning (ein Wissenschaftler mit einem Doktortitel in Zoologie und einer Ausbildung zum Biophysiker, aber ohne Erfahrung in Geologie, Geophysik oder Seismologie) war ein unabhängiger Unternehmensberater, der langfristige Klimatrends für Unternehmen prognostizierte. ^{[ af ]} Er vertrat die (wissenschaftlich unbewiesene) Ansicht, dass Vulkane und Erdbeben mit höherer Wahrscheinlichkeit ausgelöst werden, wenn die Gezeitenkräfte von Sonne und Mond zusammentreffen ( Syzygie ) und dadurch die Erdkruste maximal belasten . ^{[ ag ]} Nachdem er berechnet hatte, wann diese Gezeitenkräfte maximal sind, „projizierte“ Browning ^{[ 244 ]} die Gebiete mit dem höchsten Risiko für ein starkes Erdbeben. Ein Gebiet, das er häufig erwähnte, war die New-Madrid-Erdbebenzone im Südosten des Bundesstaates Missouri , wo es 1811/12 drei sehr starke Erdbeben gab, die er mit dem Datum des 3. Dezember 1990 in Verbindung brachte.

^{Brownings Ruf und seine Glaubwürdigkeit wurden gestärkt ,} als er in verschiedenen Werbeflyern und Anzeigen behauptete, unter anderem das Loma-Prieta-Erdbeben vom 17. Oktober 1989 vorhergesagt zu haben. ^[ 246 ^{] Der National Earthquake} Prediction Evaluation Council (NEPEC) bildete eine Ad-hoc -Arbeitsgruppe (AHWG), um Brownings Vorhersage zu bewerten. In ihrem Bericht (veröffentlicht am 18. Oktober 1990) wies die Behauptung einer erfolgreichen Vorhersage des Loma-Prieta-Erdbebens ausdrücklich zurück. ^{[ 247 ]} Aus einem Transkript seines Vortrags in San Francisco vom 10. Oktober geht hervor, dass er sagte: „Es wird wahrscheinlich mehrere Erdbeben weltweit geben, mit einer Stärke von 6 oder höher auf der Richterskala, und möglicherweise auch ein oder zwei Vulkanausbrüche“ – was global betrachtet etwa dem Durchschnitt für eine Woche entspricht –, ohne jedoch ein Erdbeben in Kalifornien zu erwähnen. ^{[ 248 ]}

Obwohl der AHWG-Bericht sowohl Brownings Behauptungen über frühere Erfolge als auch die Grundlage seiner „Prognose“ widerlegte, blieb er nach einem Jahr anhaltender Behauptungen einer erfolgreichen Vorhersage weitgehend unbeachtet. Brownings Vorhersage erhielt die Unterstützung des Geophysikers David Stewart ^{[ ai ]} und die stillschweigende Billigung vieler Behörden in ihren Vorbereitungen auf eine große Katastrophe, was durch die massive Berichterstattung in den Medien noch verstärkt wurde. ^{[ 251 ]} Am 3. Dezember geschah nichts, ^{[ 252 ]} und Browning starb sieben Monate später an einem Herzinfarkt. ^{[ 253 ]}

Der M8- Algorithmus (entwickelt unter der Leitung von Vladimir Keilis-Borok an der UCLA ) erlangte Anerkennung durch die scheinbar erfolgreichen Vorhersagen der Erdbeben von San Simeon und Hokkaido im Jahr 2003. ^{[ 254 ]} Großes Interesse weckte daher die Vorhersage Anfang 2004 eines Erdbebens der Magnitude M ≥ 6,4, das sich in einem Gebiet von etwa 12.000 Quadratmeilen im südlichen Kalifornien am oder vor dem 5. September 2004 ereignen sollte. ^{[ 148 ]} Bei der Bewertung dieser Vorhersage stellte der California Earthquake Prediction Evaluation Council (CEPEC) fest, dass diese Methode noch nicht genügend Vorhersagen für eine statistische Validierung getroffen hatte und empfindlich auf die Eingangsannahmen reagierte. Daher kam er zu dem Schluss, dass keine besonderen Maßnahmen der öffentlichen Hand erforderlich seien, erinnerte aber alle Kalifornier an die erheblichen seismischen Gefahren im gesamten Bundesstaat. ^{[ 148 ]} Das vorhergesagte Erdbeben trat nicht ein.

Eine sehr ähnliche Vorhersage wurde für ein Erdbeben am oder vor dem 14. August 2005 in etwa demselben Gebiet Südkaliforniens getroffen. Die Bewertung und Empfehlung des CEPEC waren im Wesentlichen identisch; diesmal wurde jedoch festgestellt, dass die vorherige Vorhersage und zwei weitere nicht eingetroffen waren. ^{[ 255 ]} Auch diese Vorhersage traf nicht ein.

Am 6. April 2009 um 3:32 Uhr wurde die Region Abruzzen in Mittelitalien von einem Erdbeben der Stärke 6,3 erschüttert. ^{[ 256 ]} In der Stadt L’Aquila und Umgebung stürzten rund 60.000 Gebäude ein oder wurden schwer beschädigt. 308 Menschen starben, und 67.500 wurden obdachlos. ^{[ 257 ]} Etwa zur gleichen Zeit wurde berichtet, dass Giampaolo Giuliani das Erdbeben vorhergesagt und versucht hatte, die Öffentlichkeit zu warnen, aber von der italienischen Regierung zum Schweigen gebracht worden war. ^{[ 258 ]}

Giampaolo Giuliani war Labortechniker an den Laboratori Nazionali del Gran Sasso . Seit einigen Jahren überwachte er als Hobby Radon mithilfe von Instrumenten, die er selbst entworfen und gebaut hatte. Vor dem Erdbeben von L’Aquila war er der wissenschaftlichen Gemeinschaft unbekannt und hatte keine wissenschaftlichen Arbeiten veröffentlicht. ^{[ 259 ]} Am 24. März wurde er von dem italienischsprachigen Blog „ Donne Democratiche“ zu einer Serie schwacher Erdbeben in der Region Abruzzen interviewt, die im Dezember des Vorjahres begonnen hatte. Er erklärte, diese Serie sei normal und werde bis Ende März abklingen. Am 30. März wurde L’Aquila von einem Beben der Stärke 4,0 erschüttert – dem bis dahin stärksten. ^{[ 260 ]}

Am 27. März warnte Giuliani den Bürgermeister von L’Aquila vor einem möglichen Erdbeben innerhalb von 24 Stunden. Tatsächlich ereignete sich ein Erdbeben der Stärke 2,3. ^{[ 261 ]} Am 29. März machte er eine zweite Vorhersage. ^{[ 262 ]} Er rief den Bürgermeister der Stadt Sulmona, etwa 55 Kilometer südöstlich von L’Aquila, an und kündigte ein „schädliches“ – oder gar „katastrophales“ – Erdbeben innerhalb von 6 bis 24 Stunden an. Lautsprecherwagen wurden eingesetzt, um die Einwohner von Sulmona zur Evakuierung aufzufordern, was Panik auslöste. Es kam jedoch zu keinem Beben, und Giuliani wurde wegen Anstiftung zur Panik in der Bevölkerung angezeigt und ihm wurde untersagt, künftig öffentliche Vorhersagen zu treffen. ^{[ 263 ]}

Nach dem Erdbeben in L’Aquila behauptete Giuliani, er habe nur wenige Stunden zuvor einen alarmierenden Anstieg der Radonkonzentration festgestellt. ^{[ 264 ]} Er gab an, Verwandte, Freunde und Kollegen am Abend vor dem Beben gewarnt zu haben. ^{[ 265 ]} Er wurde daraufhin von der Internationalen Kommission für Erdbebenvorhersage im Katastrophenschutz befragt. Diese stellte fest, dass Giuliani den Katastrophenschutzbehörden vor dem Beben keine gültige Vorhersage übermittelt hatte. ^{[ 266 ]}

Wie die vorangegangenen Beispiele zeigen, war die Bilanz der Erdbebenvorhersage enttäuschend. ^{[ 267 ]} Der Optimismus der 1970er Jahre, dass die routinemäßige Vorhersage von Erdbeben „bald“, vielleicht innerhalb von zehn Jahren, möglich sein würde, ^{[ 268 ]} erwies sich in den 1990er Jahren als ernüchternd ^{[ 269 ]} , und viele Wissenschaftler begannen sich zu fragen, warum. 1997 wurde schließlich festgestellt, dass Erdbeben nicht vorhergesagt werden können, ^{[ 150 ]} was 1999 zu einer bemerkenswerten Debatte darüber führte, ob die Vorhersage einzelner Erdbeben ein realistisches wissenschaftliches Ziel darstellt. ^{[ 270 ]}

Die Erdbebenvorhersage ist möglicherweise nur deshalb gescheitert, weil sie „unglaublich schwierig“ ist ^{[ 271 ]} und nach wie vor außerhalb der Kompetenzgrenzen der Wissenschaft liegt. Trotz der vor vier Jahrzehnten verkündeten Zuversicht, die Seismologie stehe kurz davor, zuverlässige Vorhersagen treffen zu können ^{[ 53 ]} , werden die Schwierigkeiten möglicherweise noch immer unterschätzt. Bereits 1978 wurde berichtet, dass Erdbebenbrüche durch die „heterogene Verteilung der mechanischen Eigenschaften entlang der Verwerfung“ ^{[ 272 ]} kompliziert werden könnten, und 1986 wurde festgestellt, dass geometrische Unregelmäßigkeiten an der Verwerfungsoberfläche „einen wesentlichen Einfluss auf den Beginn und das Ende von Brüchen zu haben scheinen“ ^{[ 273 ]} . Eine weitere Studie führte signifikante Unterschiede im Verwerfungsverhalten auf den Reifegrad der Verwerfung zurück ^{[ aj ]} . Diese Komplexitäten spiegeln sich in den aktuellen Vorhersagemethoden nicht wider ^{[ 275 ] .}

Die Seismologie hat möglicherweise noch immer kein ausreichendes Verständnis ihres zentralsten Konzepts, der elastischen Rückpralltheorie . Eine Simulation, die Annahmen bezüglich der Gleitverteilung untersuchte, lieferte Ergebnisse, die „nicht mit der klassischen Auffassung der elastischen Rückpralltheorie übereinstimmen“. (Dies wurde auf Details der Heterogenität von Verwerfungen zurückgeführt, die in der Theorie nicht berücksichtigt wurden. ^{[ 276 ]} )

Die Vorhersage von Erdbeben ist möglicherweise prinzipiell unmöglich. 1997 wurde argumentiert, dass sich die Erde in einem Zustand selbstorganisierter Kritikalität befindet , „in dem jedes kleine Erdbeben eine gewisse Wahrscheinlichkeit hat, sich zu einem großen Ereignis auszuweiten“ ^{[ 277 ]} . Auch aus entscheidungstheoretischer Sicht wurde argumentiert, dass „die Vorhersage großer Erdbeben praktisch unmöglich ist“ ^{[ 278 ]} . Im Jahr 2021 berichteten zahlreiche Autoren verschiedener Universitäten und Forschungsinstitute, die den chinesischen seismoelektromagnetischen Satelliten untersuchten ^{[ 279 ]} , dass die auf selbstorganisierter Kritikalität basierenden Behauptungen, wonach jedes kleine Erdbeben jederzeit zu einem großen Ereignis führen kann, angesichts der bisherigen Ergebnisse der natürlichen Zeitanalyse nicht haltbar sind ^{[ 280 ]} .

Die Annahme, Erdbebenvorhersagen seien prinzipiell unmöglich, ist stark umstritten ^{[ 281 ]} , doch der beste Beweis gegen die Unmöglichkeit – eine effektive Erdbebenvorhersage – steht noch aus. ^{[ ak ]}

• Robbins, Stuart (1. September 2012). „Wahnsinnige Erdbeben: Verursachen Gezeiten Erdbeben?“ . Exposing PseudoAstronomy Podcast.– Erörterung der Gründe, warum die Behauptung, Erdbeben seien vorhersagbar, falsch ist.
• Kurzfristige Erdbebengefährdungsanalyse für die San-Andreas-Verwerfung in Südkalifornien (PDF) (Bericht). United States Geological Survey. 1991. Open-File Report 91-32.
• Hough, Susan Elizabeth (2007). Richterskala: Maß des Erdbebens, Maß des Menschen . Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12807-8Die
• Langer, James S. (2008). „ Richter-Skala: Maß eines Erdbebens, Maß eines Menschen“ , Susan Elizabeth Hough, Princeton University Press, Princeton, NJ, 2007. (335 S.). ISBN 978-0-691-12807-8. Physics Today . 61 (1): 60–62 . Bibcode : 2008PhT....61a..60H . doi : 10.1063/1.2835157 .
• G.-P. Ostermeyer, V.L. Popov, E. Shilko, O. Vasiljeva (2021). Multiskalige Biomechanik und Tribologie anorganischer und organischer Systeme . In Gedenken an Professor Sergey Psakhie. Springer International Publishing. doi : 10.1007/978-3-030-60124-9

• US Geological Survey: Themen zur Erdbebenvorhersage
• US Geological Survey: Erdbebenstatistik
• Die Wissenschaft der Erdbeben