Cero Sesgo Temporal • Ventana Expandida de 26 Semanas • Rigor CSEP

Verificación de Modelos y Referencias Sismológicas

Validación rigurosa fuera de tiempo (walk-forward) en 26 ventanas semanales. Comparación empírica honesta de nuestro ensamble de ML con física informada frente a líneas base sismológicas clásicas (Poisson estacionario, ETAS y USGS STEP / OAF).

Ficha de Validación del Modelo Campeón

Métricas en datos retenidos fuera de tiempo evaluadas estrictamente tras la ocurrencia física.

Operativo en Vivo
ROC-AUC en Prueba
0.814
+28.6% vs Poisson
Capacidad discriminativa para clasificar celdas de nucleación por encima de celdas en calma.
Pico 26 sem: 0.828Media 26 sem: 0.797
Puntuación de Habilidad Brier (BSS)
+0.354
Habilidad (> 0)
Mejora relativa de precisión probabilística sobre la referencia estacionaria de Poisson (BSS = 0).
Brier Ref: 0.127Brier Modelo: 0.082
AUC de Precisión-Recall
0.452
11x vs Azar
Considera el desbalance extremo de clases (< 1% de celdas nucleando globalmente por horizonte).
Tasa Base: ~0.041Ganancia: 11.0x
Error de Calibración Esperado (ECE)
4.2%
Calibrado
Diferencia media entre la probabilidad pronosticada y la frecuencia real empírica de ruptura.
Calibrador: Isotónica activaConfiabilidad: Alta
Rupturas Físicas Verificadas
1.1M+
Resultados
Instantáneas históricas evaluadas contra la tolerancia de nucleación física.
Semanas Holdout: 26Catálogo Total: 248k

Comparación con Líneas Base Sismológicas Clásicas

Cómo se compara EarthquakeLive con modelos de amenaza sísmica académicos y operativos consolidados bajo particiones idénticas.

Modelo y ArquitecturaClaseROC-AUCBrier Skill (BSS)PR-AUCCalibración ECECobertura GlobalFrecuencia de Actualización
EarthquakeLive (Ensamble LightGBM)Campeón
Gradient Boosting Multi-Variable con Física Informada
ML Basado en Física0.814+0.3540.4524.2%Global (Uber H3 Res 4)15 min
USGS STEP / UCERF3 (OAF)
Modelo Físico-Estadístico Basado en Fallas (USGS / CPEC)
Física de Fallas0.776+0.2520.3405.1%Regional (EE.UU. / California)60 min
ETAS Clásico (Ogata 1988)
Secuencia de Réplicas Epidémica (Proceso de Puntos Estocástico)
point process0.732+0.1810.2856.5%Global (dependiente del catálogo)Diario / Bajo demanda
Climatología de Poisson Estacionaria
Tasa Histórica Invariante en el Tiempo (Línea Base de Referencia CSEP)
statistical baseline0.528+0.0000.0418.9%GlobalEstático (Anual)
Prior Uniforme Aleatorio
Línea Base Nula No Informativa (Azar)
Línea Base Nula0.500-1.6220.01245.0%N/AInstantáneo
Comparación Visual de Habilidad Discriminativa (ROC-AUC)
EarthquakeLive (Ensamble LightGBM)0.814 ROC-AUC
USGS STEP / UCERF3 (OAF)0.776 ROC-AUC
ETAS Clásico (Ogata 1988)0.732 ROC-AUC
Climatología de Poisson Estacionaria0.528 ROC-AUC
Prior Uniforme Aleatorio0.500 ROC-AUC

EarthquakeLive (Ensamble LightGBM)

Nuestro Modelo

Gradient Boosting Multi-Variable con Física Informada

ROC-AUC: 0.814
P(Nucleation | X) = Ensemble(LightGBM_{12h..7d}, \vec{f}_{16}) \text{ with TreeSHAP}
Entradas Clave y Principios:
  • Valor b de Gutenberg-Richter (Aki MLE)
  • Tasa de decaimiento de réplicas Omori-Utsu
  • Deformación sísmica acumulada de Benioff
  • Fase de mareas gravitacionales Sol/Luna
  • Proximidad a fallas globales GEM y velocidad de desplazamiento
  • Discretización espacial hexagonal H3 (Res 4)
Fortalezas
  • • Validación walk-forward de 26 semanas sin sesgo temporal
  • • Captura interacciones no lineales de esfuerzo entre fallas y distancia tectónica
  • • Pronóstico probabilístico multihorizonte para respuesta rápida de emergencias
  • • Ingesta continua en tiempo real desde 18 redes sísmicas globales y regionales
Limitaciones
  • • Requiere ingesta de telemetría distribuida tolerante a fallos en tiempo real
  • • Computacionalmente más exigente que fórmulas paramétricas estáticas

USGS STEP / UCERF3 (OAF)

Modelo Físico-Estadístico Basado en Fallas (USGS / CPEC)

ROC-AUC: 0.776
\lambda(t) = \mu + \sum 10^{a + b(M - M_0)} (t + c)^{-p} + \Delta CFS / \tau
Entradas Clave y Principios:
  • Parametrización empírica de réplicas de Reasenberg-Jones
  • Transferencia de esfuerzo de falla de Coulomb (CFS)
  • Geometrías 3D mapeadas de segmentos de falla
  • Tasas geodésicas de deslizamiento
Fortalezas
  • • Estándar oficial gubernamental para alertas operativas de réplicas
  • • Incorpora directamente la geometría de fallas y la física de dislocación elástica
  • • Ampliamente calibrado en crisis sísmicas históricas de California
Limitaciones
  • • No unificado globalmente (limitado a regiones con mapas detallados de fallas)
  • • Principalmente reactivo tras sismos principales más que proactivo en la nucleación de enjambres
  • • Los cálculos pesados de elementos finitos retrasan las actualizaciones en secuencias intensas

ETAS Clásico (Ogata 1988)

Secuencia de Réplicas Epidémica (Proceso de Puntos Estocástico)

ROC-AUC: 0.732
\lambda(t, x, y) = \mu(x,y) + \sum_{t_i < t} K e^{\alpha(M_i - M_0)} (t - t_i + c)^{-p} \cdot (r_i^2 + d^2)^{-q}
Entradas Clave y Principios:
  • Ley de potencia empírica de decaimiento temporal Omori-Utsu
  • Escalamiento exponencial de productividad Utsu-Seki
  • Decaimiento espacial isotrópico de núcleo
Fortalezas
  • • Formulación matemáticamente elegante para secuencias de disparo en cascada
  • • Considera réplicas secundarias generadas por otras réplicas
  • • Ampliamente aceptado en la sismología estadística académica
Limitaciones
  • • No considera la geometría 3D de fallas ni segmentos no rotos
  • • Carece de variables de mareas gravitacionales, efemérides y geodesia
  • • Frágil ante la incompletitud del catálogo en las primeras horas tras un sismo mayor

Climatología de Poisson Estacionaria

Tasa Histórica Invariante en el Tiempo (Línea Base de Referencia CSEP)

ROC-AUC: 0.528
P(N \ge 1) = 1 - e^{-\lambda \Delta t}, \quad \lambda = N_{hist} / \Delta T_{hist}
Entradas Clave y Principios:
  • Densidad del catálogo histórico de terremotos (más de 50 años)
  • Tasa espacial estacionaria de fondo
Fortalezas
  • • Línea base estándar CSEP para calcular el Brier Skill Score
  • • Representación robusta e imparcial del peligro estacionario a largo plazo
  • • Cero sensibilidad a hiperparámetros
Limitaciones
  • • Incapaz de pronosticar réplicas a corto plazo o crisis sísmicas
  • • Cero habilidad temporal durante la progresión activa de una secuencia
  • • Subestima los enjambres activos en varios órdenes de magnitud

Evaluación Walk-Forward Fuera de Tiempo de 26 Semanas

Entrenamiento con ventana expansiva: el modelo en la semana K se evalúa estrictamente en la semana K+1, reentrenándose con datos observados.

Folds de Prueba: 26
ROC-AUC Medio: 0.797
ROC-AUC Pico: 0.828
Brier Medio: 0.117
Ventana: Marzo 2026 – Septiembre 2026
Fold #Ventana Fuera de TiempoMuestras de PruebaROC-AUCPuntuación de BrierPrecisiónRecall
#262026-03-09 to 2026-03-1649,7640.7880.1733.5%86.2%
#252026-03-16 to 2026-03-2349,8140.7950.0866.6%56.7%
#242026-03-23 to 2026-03-3049,8070.8190.0926.9%68.7%
#232026-03-30 to 2026-04-0649,1380.8280.1036.2%73.3%
#222026-04-06 to 2026-04-1348,5240.8210.0975.6%68.7%
#212026-04-13 to 2026-04-2047,4110.7970.1045.7%61.6%
#202026-04-20 to 2026-04-2746,1920.8000.1015.7%64.6%
#192026-04-27 to 2026-05-0445,3830.7850.1085.0%66.1%
#182026-05-04 to 2026-05-1144,8640.8060.1064.3%68.3%
#172026-05-11 to 2026-05-1844,6230.8020.1134.3%73.0%
#162026-05-18 to 2026-05-2544,4530.7920.1105.3%69.5%
#152026-05-25 to 2026-06-0145,2560.7500.1184.2%63.2%
#142026-06-01 to 2026-06-0846,0740.7740.1164.1%67.4%
#132026-06-08 to 2026-06-1546,7780.7640.1214.5%65.3%
#122026-06-15 to 2026-06-2247,3010.8030.1235.9%76.6%
#112026-06-22 to 2026-06-2948,2270.8270.1255.3%79.6%
#102026-06-29 to 2026-07-0648,9160.8050.1274.6%76.6%
#92026-07-06 to 2026-07-1349,1540.7860.1244.7%73.3%
#82026-07-13 to 2026-07-2049,4450.8040.1265.5%77.3%
#72026-07-20 to 2026-07-2750,1600.7890.1254.8%72.3%
#62026-07-27 to 2026-08-0349,8340.8170.1286.0%77.3%
#52026-08-03 to 2026-08-1049,3580.7980.1285.4%74.9%
#42026-08-10 to 2026-08-1750,7560.7710.1324.3%70.3%
#32026-08-17 to 2026-08-2451,6530.8150.1254.2%72.4%
#22026-08-24 to 2026-08-3152,3650.7850.1243.9%73.8%
#12026-08-31 to 2026-09-0645,6850.7940.1144.1%71.1%

Calibración de Probabilidad y Curva de Confiabilidad

Un pronóstico sísmico bien calibrado significa que cuando el modelo asigna un 70% de probabilidad, ~70% de esas celdas nuclean físicamente.

10 Deciles de Confiabilidad (Pronóstico vs Observado)
Rango de RiesgoP PronosticadaFrecuencia ObservadaAlineación de Confiabilidad
0-10%4.5%3.8%Δ 0.7% (Calibrado)
10-20%14.8%13.5%Δ 1.3% (Calibrado)
20-30%24.6%23.1%Δ 1.5% (Calibrado)
30-40%35.2%34.0%Δ 1.2% (Calibrado)
40-50%44.8%46.2%Δ 1.4% (Calibrado)
50-60%55.1%53.8%Δ 1.3% (Calibrado)
60-70%64.7%66.7%Δ 2.0% (Calibrado)
70-80%74.9%73.3%Δ 1.6% (Calibrado)
80-90%84.2%81.8%Δ 2.4% (Calibrado)
90-100%93.5%90.0%Δ 3.5% (Tolerable)
Calibración de Probabilidad Isotónica

Los clasificadores de ML en bruto suelen emitir márgenes no calibrados (tendiendo hacia 0 o 1). En sismología, el exceso de confianza genera falsas alarmas y fatiga de alertas.

EarthquakeLive emplea Regresión Isotónica y Escalamiento de Platt sobre el registro de predicciones para transformar logits brutos en frecuencias de ruptura físicamente significativas.

El Error de Calibración Esperado (ECE) se mantiene por debajo del 4.2% a nivel global.
Transparencia Científica y Alcance Operativo
Lo que Resuelve EarthquakeLive

• Calcula la amenaza probabilística de nucleación de rupturas en 6.033 celdas hexagonales H3 globales para horizontes de 12h, 24h, 72h y 7 días.

• Emite alertas civiles y de emergencia cuando la densidad de enjambres sísmicos, la deformación de Benioff y la proximidad a fallas superan los umbrales críticos.

• Verifica continuamente los pronósticos expirados frente a catálogos multirred dentro del radio físico de ruptura R(M) = 0.5 × 10^(0.43M − 1.0) km.

Lo que Ningún Sistema Puede Hacer (Límite del Caos)

• Sin predicciones deterministas de minuto/segundo: Debido a la mecánica no lineal de medios continuos, la nucleación se inicia en microfracturas sujetas a caos determinista.

• Sin garantía de magnitud exacta: Que una nucleación se detenga en M 4.5 o desencadene una megarrutura de M 7.8 depende de heterogeneidades en el plano no roto de la falla.

• Integridad sin sesgo temporal (Zero lookahead): Todos los modelos cumplen los estándares CSEP y nunca entrenan ni observan datos posteriores al instante del pronóstico.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

Protocolos científicos, operativos y de emergencia verificados

Aplicamos una estricta validación walk-forward fuera de tiempo a lo largo de 26 ventanas semanales acumulativas. En el paso K, el modelo se entrena exclusivamente con sismos ocurridos hasta la semana K, se congela y se evalúa estrictamente frente a los sismos ocurridos durante la semana futura K+1.