面向《仙台框架》多灾害风险信息可审计性的物理信息模型评估框架:基于POSEIDON三头模型的实证研究

《Sustainability》:An Audit Framework for Physics-Informed Multi-Hazard Seismic Models: Gradient-Verified Coupling, Protocol- Dependent Constants, and Baseline-Anchored Operating Envelopes for Municipal Disaster Risk Reduction

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月24日 来源:Sustainability 4.1

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   摘要

  

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《仙台框架》目标 G 和可持续发展目标指标 11.b.2 要求提供可供地方政府写入且能够为其负责的规程中使用的多灾害风险信息,而这进而要求模型的结论能够接受审计。我们提出了一个基于三个问题的审计框架——物理项是否传递到了网络、所学常数属于地震学特性还是属于协议特性,以及评分在哪些决策中相对于哪一基准可用——并将其应用于一个物理信息驱动的三头模型 POSEIDON,在 2010–2024 年间 27,100 次 M ≥ 5 的 ComCat 地震事件上进行了时序且带封锁期的数据划分,并在同一划分上使用经过调优的表格基线模型。自动微分表明,耦合的物理项确实到达了编码器(梯度范数为 50.94),而平行的似然项给出的梯度恰好为零;然而,解耦的消融实验能够复现所学常数,误差在 0.02 以内。两种协议之间常数偏移了 131–317 个种子标准差,但始终"可被接受",对于有区间约束的常数而言,这一点是先验可保证的。余震预测头在 r ∈ [0.325, 0.850] 范围内具有正的成本–损失价值,在 Peirce 技能分数为 0.441 时达到峰值;而海啸预测头在任何 r 值下均无此价值,因此在其置信范围内不存在关乎生命安全的有效决策。每一项定量结论都标注了支持该结论的推理依据。该框架为《仙台框架》目标 G 中"可用且相关"这一表述提供了可操作的定义,使采购方能够在普通硬件上进行验证。
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