5.2 - redes sísmicas
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5.2 - redes sísmicas
5.2 - REDES SÍSMICAS 5 - REDES SISMICAS 5.1 - Redes de cobertura mundial, regional y local+Arreglos 5.2 - Redes sísmicas de México 5.3 - Boletines de sismicidad 5.4 - Catálogos de sismicidad y su utilidad 5.5 - Criterios de selección de instrumentación sísmica 5.6 - Estudios de niveles de ruido ARREGLOS: REDES SÍSMICAS CON ALTA COHERENCIA ENTRE SEÑALES ARCES (N Noruega): 4 anillos concéntricos 150, 325, 700 y 1500 m (3) (5) (7) (9) 24 SP Z + BB centro Tamaño o apertura: máxima distancia entre 2 estaciones Diferencia red - arreglo: técnicas usadas en procesado (red ↔ arreglo ↔ estación). “una red puede utilizarse como un arreglo o un arreglo como una red “. MÉTODOS DE ARREGLOS • Método establecidos. Por datos nuevos es muy “de moda”. • Desarrollado para hacer detecciones y localizaciones muy precisas de explosiones nucleares. • Unos nuevos aplicaciones son estudios de temblores grandes y localización de tremor no-volcánicos. MÉTODOS DE ARREGLOS: PARA AMPLIFICAR LA SEÑAL Y DETECTAR LA DIRECCIÓN Ventajas: - detección señales muy débiles, mal identificables 1 sitio (detección nuclear) - mejora localización epicentral: ‘orientación’ del array como antena (prueba ≠ vapp y Φ) - identificación de fases (≠ vpropagación) Condiciones: NORSAR (Noruega): 60 km Ø 42 sitios 7 subarreglos: 6 SP Z, ~ 3 km Ø aproximación ondas planas - r >> 20·Øarreglo “ “ “ - r > 10·λ - r suficientemente pequeña comportamiento no puntual - alta precisión medida t relativos entre estaciones - uso técnicas específicas: - filtrado en velocidad o formación de haz (i: beam forming) - apilado (i: stacking) - análisis f-k supresión ruido y mejora ratio s/n ↑↑ volumen datos tratamiento automático - detección (filtros STA/LTA, formación de haz) - procesado - atributos de la señal (f-k, tllegada, T, amplitud, polarización) Yellowknife (Canadá): SP (azul y rojo) + BB (verde) Conceptos básicos: rj: vector posición sitio j respecto sitio referencia Φ: azimut (realmente back-azimut) Θ: dirección de propagación del frente de ondas resp. N Θ = Φ ± 180º i: ángulo incidencia (≤ 90º) vapp: velocidad aparente con que frente ‘barre’ arreglo [vc, ∞) -↑,→ f(i, vc) s = 1/vapp: lentitud (constante para un rayo específico) s/km local o regional s/º telesísmico –parám. rayo: 1/(vapp·p), p = 6371π/180º ≈ 111.19 km/º- k = ω·s = ω/vapp = 2π/λ número de onda (km-1) τj: tiempo de retraso de sitio j respecto sitio de referencia >0: llegada antes a j que a sitio referencia El tiempo de retraso entre estaciones depende de la velocidad aparente y el back azimut τ2 = t2-t1 = L/vc retraso sitio 2 resp. a 1 vapp = d/(t2-t1) = vc/sen i i) Si diferencias altitud entre sitios << no corrección (sup. vapp,z = ∞ y sz = 0) Para sitio j (xj,yj): ii) Si diferencias altitud entre sitios imp. (p.ej., pozos) corrección: Apilado (stacking) si no existe gran atenuación local entre sitios arreglo distancia entre sitios próximos sftem. pequeña registros en fase sftem. grande ruido no común en cada sitio ruido más incoherente que la señal mejora ratio s/n por suma (apilado) señal observada: w(t) = S(t) + n(t) obteniendo el registro suma o haz (beam) de las trazas de los M sitios del arreglo: Apilado (stacking) Suponiendo n(t) distribución normal de amplitudes valor medio 0 varianza = σ2 para todos los sitios Al sumar las trazas la varianza del ruido queda σs2 = M·σ2 σs = √M · σ ruido apilado α √M señal apilada α M ganancia o mejora en la ganancia G2 = M vapp = 10 km/s, Φ = 158º, evento en Grecia fase PcP sismo mar Tierreno, 9.6º Una de las mayores dificultades: detección de señales diferentes del ruido de fondo uso algoritmo STA/LTA Función de transferencia de un arreglo: describe sensibilidad y resolución arreglo = f (sfase observada, kfase observada, geometría arreglo) arreglo óptimo para detectar señales con lentitud s0 (señales con otra s: supresión parcial) Influencia de los distintos parámetros del arreglo: apertura: define resolución para k pequeños + apertura menor k medible (mayor λ) λ máxima analizable ~ apertura nº sitios arreglo (M): controla habilidad arreglo para suprimir energía que cruza arreglo al mismo tiempo que señal y con diferente s (≡ filtro en k) distancia entre sitios: define mayor k que puede resolverse (menor λ) menor distancia menor k para una velocidad dada geometría: define dependencia de los puntos anteriores con azimut ej. geometría muy diferente función transferencia muy distinta distinta resolución a la s (lentitud) de un frente Yellowknife: gran apertura alta resolución para medir vapp pobre resolución azimutal ARCES: pequeña apertura incapacidad para resolver ondas con peq. difs en k resolución azimutal perfecta Análisis f-k dominio f empleado para estimar s de una fase red de 51x51 puntos equiespaciados de s entre -0.4 y 0.4 s/km para cada punto se evalúa potencia del haz: máxima potencia define s de la fase ARREGLOS Y ESTRUCTURA MASE Arreglos 2D (lineares) o 3D más útiles donde los cambios en estructura son más grande en una dimensión que otra usados en experimentos de reflexión y refracción Iglesias et al 2010 TEMBLOR DE SUMATRA 2004 • Empezar con una localización de prueba • Alinear los registros • Estimar la coherencia entre sismogramas para la localización de prueba para una ventana de tiempo pequeña (aquí 30 segundos). • Repetir para todas las localizaciones en un mapa. • Desafortunadamente funciona mejor para temblores muy grandes. • Difícil interpretar (qué significan los colores?) • En el caso de Sumatra 2004, los colores fueron interpretados como deslizamiento Ishii et al 2007 TEMBLOR DE SUMATRA 2004 • Empezar con una localización de prueba • Alinear los registros • Estimar la coherencia entre sismogramas para la localización de prueba para una ventana de tiempo pequeña (aquí 30 segundos). • Repetir para todas las localizaciones en un mapa. • Desafortunadamente funciona mejor para temblores muy grandes. • Difícil interpretar (qué significan los colores?) • En el caso de Sumatra 2004, los colores fueron interpretados como deslizamiento Ishii et al 2007 TEMBLOR DE SUMATRA 2004 • Empezar con una localización de prueba • Alinear los registros • Estimar la coherencia entre sismogramas para la localización de prueba para una ventana de tiempo pequeña (aquí 30 segundos). • Repetir para todas las localizaciones en un mapa. • Desafortunadamente funciona mejor para temblores muy grandes. • Difícil interpretar (qué significan los colores?) • En el caso de Sumatra 2004, los colores fueron interpretados como deslizamiento Ishii et al 2007 TEMBLOR DE SUMATRA 2004 • Empezar con una localización de prueba • Alinear los registros • Estimar la coherencia entre sismogramas para la localización de prueba para una ventana de tiempo pequeña (aquí 30 segundos). • Repetir para todas las localizaciones en un mapa. • Desafortunadamente funciona mejor para temblores muy grandes. • Difícil interpretar (qué significan los colores?) • En el caso de Sumatra 2004, los colores fueron interpretados como deslizamiento Ishii et al 2007 TEMBLOR DE JAPON 2011 Ishii, Harvard Meng y Ampuero, Caltech SISMOGRAMAS, USANDO MULTIPLE VENTANAS Ji, UCSB • Los circulos y rectangulos son las localizaciones de los altas frecuencias, uno usando el arreglo de los estaciones en Europa y el otro con los de USArray • El superficie de colores es el deslizamiento en derivado por datos de GPS. Simons et al 2011 ESTUDIOS DE TREMOR NOVOLCANICO “The million dollar question”: El tremor no-volcanico es causado por (a) deslizamiento en el interface (b) por movimiento de fluidos en la corteza arriba de el interface (c) otro Para contestar es escencial saber las localizaciones de los tremores. •T Kostoglodov G-GAP Kostoglodov Parte del proyecto son studios de tremor no-volcanico en la zona de subducción de Guerrero Una localización muy precisa es esencial para entender el proceso físico que causa los tremores