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作为“地震可预测性合作研究”(Collaboratory for the Study of Earthquake Predictabiliy, CSEP)计划中国南北地震带试验区的准备工作,本论文选取研究范围为21°～41.5°N,97.50～107.5°E的区域,包括甘肃、四川、云南以及周边地区,分析了研究区以及各子区域的统计地震学特征。分析了研究区内完整性震级随时间变化的规律,结果显示1970年以来研究区整体的完整性震级可取作3.0。分析了1990年以来研究区地震活动的各态遍历性特征,发现不同子区域具有不同的各态遍历性特,这种各态遍历性明显受到2008年汶川地震序列的影响。作为基于Triple-S (Simple Smoothing Seismicity model)方法进行预测分析工作的发展,同时考虑在一个统一的物理背景下考虑地震活动的“涨落”和“平静”,使用PI算法来进行预测分析,其中预测时间为5年尺度,目标震级取6.0级。作为以往利用PI算法进行回溯性检验工作的发展,论文尝试利用PI算法开展向前预测检验。参数设置如下：截止震级3.0,目标震级6.0,空间网格0.2°×0.2°,“背景时间窗”10年,“异常学习时间窗”和“预测时间窗”5年。利用ROC(Recerver Operating Chracteristic)方法对结果进行统计检验,结果显示PI算法的预测效果均优于随机预测和仅考虑丛集性的“相对强度"RI算法。作为PI算法应用的发展,在理论方面,利用PI算法讨论了在一个具有自组织临界性(SOC)的系统中模型地震活动的可预测性问题。发展了基于砂堆原理的元胞自动机(CA)模型,并用在二维时空中分析地震危险性的退化PI算法进行分析。结果显示PI算法的预测效果优于随机预测。在实践方面,针对年度会商中危险区虚报率过高的问题,采用前兆反向追踪(RTP)技术的思路,结合2004年-2012年南北地震带的年度会商工作,利用PI算法和RI算法作为长期地震危险性的评估。结果显示在不降低正确预报的情况下,采用RTP算法的理论,通过PI/RI算法可以有效去除虚报的危险区,从而降低虚报率,表明最初被用来进行短期预报的RTP技术也可以为年度会商工作作出一定的贡献。