지진 예측과 확률 예측

 지진을 예측하기 위해서는 측정 기기로 지속적인 관측을 하는 게 중요하다. 날씨 변화를 예측할 수 있는 방정식이 있는 기상학과는 다르게 지진학은 관측 데이터를 사용하여 예측할 수 있는 어떤 공식이 확립되어 있지 않다. 하지만 1990년대로 들어와서 GPS가 도입됨에 따라 변동 관측 기술에 큰 발전이 있었다. 즉 어느 지점의 위치를 정밀하게 파악할 수 있게 된 것이다. 그 결과 지진 예지에 필요한 지각 변동 데이터가 급증하고, 그러한 데이터를 토대로 지진을 일으키는 그러한 땅의 상태를 해석하려고 시도하고 있다. 하지만 지진 예지가 어렵다고 하는 이유는 해석한 땅의 상태로부터 지진이 언제, 어느 정도 크기로 일어날지 장래를 예측 힘들다는 점이다. 아직까진 장래 예측은 학문적으로 미지의 분야로 알려져 있다.

 지진에 관한 행정업무 조사를 맡은 일본의 문부과학성 지진 조사 위원회는 효고 현 남부 지진 이후 1996년부터 지진 발생 시기에 대한 확률 예측을 발표하고 있다. 그러던 중 2003년 도카치 앞바다 지진이 발생했고 당시 위원회는 앞으로 30년간 그곳에 지진이 발생할 확률이 60%로 예측했다. 실제 그러한 확률은 예상했던 장소, 규모로 발생했다. 이때 장소와 규모는 지난 기록을 근거로 예측할 수 있다. 하지만 가장 어려운 시기는 장기, 단기로 구분된다. 확률 예측은 장기 예지에 포함된다. 확률 예측은 가정이 필요하다. 대지진은 어떠한 법칙에 따라 같은 장소, 같은 시간에 발생한다는 것이다. 그리고 이 법칙에 포함되지 않는 불규칙성은 같은 장소에서 3회 이상 발생한 지진 데이터의 평균 분산 값으로 구할 수 있다. 반복 간격의 불규칙성은 평균 반복 간격의 1/2에서 2배의 범위를 보인다. 확률을 계산할 때 이러한 것들을 고려한다. 많이 사용하는 방식이 조건부 확률인데 어느 지점을 정하고 그로부터 30년 또는 50년간 지진이 발생할 확률이다. 조사 위원회가 지금까지 발표한 주요 지진의 확률에 의하면 해구형 지진의 경우는 수십 퍼센트라 주의가 꼭 필요하다. 하지만 그에 반해 활단층으로 인한 내륙지진은 확률 값이 작기에 해구형 보단 덜 위험해 보인다. 또한 확률이 보도될 때 예를 들어 1~5%의 확률이라면 최대치로 뉴스에 나오는 경우가 많다. 이러한 상황도 주의가 필요하다. 

 확률 예측을 할 때는 지진의 반복 모델이 필요하다. 이때 고유 지진 모델과 시간 예측 모델이 있다. 고유 지진 모델은 같은 크기의 지진이 같은 장소에서 같은 시간 간격으로 일어난다는 뜻이다. 하지만 이러한 동일성을 충족시키기 어려운 모델들이 많고 특히 반복 간격이 어긋나는 사례가 있기에 시간 예측 모델을 고안했다. 현재 세계적인 지진 반복 데이터는 시간 예측 모델과 잘 맞기에 확률 예측을 더해서 시간 예측 모델을 사용하고 있다. 시간 예측 모델은 지진 발생 직전의 단층 파괴 강도가 언제나 일정한 것으로 본다. 변위량이 크다는 것은 에너지 감소가 크다는 것으로 감소된 에너지가 파괴 강도까지 축지의 간격이 길고, 작은 지진 뒤에는 간격이 짧아져 전회지진에서의 변위량과 시간 간격이 비례하게 된다. 즉 전회 지진의 변위량을 알 수 있다면 다음 지진의 발생 시간을 예측할 수 있게 된다. 이처럼 지진 예측과 확률 예측은 아직 미비한 수준이라는 것을 알 수 있다. 하지만 확률의 정확성은 떨어져도 지진이 일어나면 위험한 경우가 많기에 지역의 지진 발생 환경을 잘 알고 대비하는 것이 중요하다.