A Hybrid Deep Learning Approach with LSTM and CNN for Enhanced Earthquake Prediction

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.5194/egusphere-egu25-15124
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Predicting earthquakes remains a challenging task due to the implicit and nonlinear nature of seismic activity. Traditional methods often struggle to capture the complex patterns underlying seismic events. This study investigates the application of deep learning techniques, specifically a hybrid model combining Long Short-Term Memory (LSTM) and Convolutional Neural Networks (CNN), to enhance earthquake prediction accuracy.The proposed approach involves six key stages: (1) collection of historical seismic activity data, (2) comprehensive data preprocessing, (3) exploratory data analysis to identify underlying patterns, (4) characterization using seismicity indicators, (5) implementation of the hybrid neural network model, and (6) evaluation of the model's performance in recognizing significant seismic trends. The model leverages diverse datasets encompassing geological and seismic characteristics to enhance its robustness.Experimental results reveal that the hybrid LSTM-CNN model achieves superior predictive accuracy, evidenced by a Mean Squared Error (MSE) of 0.62 and a Coefficient of Determination (R²) of 0.91. The LSTM component effectively captures temporal dependencies in the time-series data, while the CNN component identifies spatial features and seismic patterns. This dual capability significantly outperforms conventional approaches and provides deeper insights into earthquake dynamics.The findings of this study not only contribute to advancing earthquake prediction methodologies but also highlight the potential for transitioning towards image-based seismic data analysis. Such advancements open new opportunities for integrating machine learning with geophysical sciences to improve disaster preparedness and mitigation efforts.