Tema 2: Manejo y procesamiento de señales sísmicas

Lectura:

Havskov & Alguacil (Instrumentation in Earthquake Seismology, 2010):

• Capítulos 2, 3, 4, 5 y 6.

Havskov & Ottemöller (Routing data processing in Earthquake Seismology, 2010):

• Capítulos 3 y 4.

Referencias adicionales:

Stein & Wysession (An introduction to Seismology, earthquakes and Earth structure, 2003):

• Capítulo 6.
• Apéndice.

IASPEI (International Handbook of Earthquake and Engineering, Volume A, 2003).

Proyecto 2

Fecha de entrega: 25 de febrero de 2019

Objetivo:

Familiarizarse con el procesamiento y manejo de las señales sísmicas: corrección por respuesta instrumental, polarización, curvas de ruido.

Datos:

Locales: Datos seleccionados previamente, registrados en una estación, con tres componentes (Norte-Sur, Este-Oeste, Vertical).

Telesísmicos: Datos del sismo más grande , bajar datos de IRIS de las tres componentes (Norte-Sur, Este-Oeste, Vertical).

Actividades:

1. Dentro del programa SAC genere una función rampa con un tiempo de subida de 5 s. Genere la función con una duración de 100 s y un muestreo de al menos 50 muestras por segundo. Con esta función estudie la respuesta de los siguientes instrumentos al desplazamiento:
   1. Wiechert
   2. Wood Anderson.
   3. WWSSN período corto.

Busque información sobre cada uno de estos instrumentos y agregue una pequeña descripción (magnificación, tipo de sensor, período natural, etc.) de cada uno de ellos.

1. Repita el ejercicio anterior utilizando una función pulso (delta de Dirac).
2. En un registro analógico de papel de unos 30 cm de ancho (estándar en la mayoría de los laboratorios) la mínima doble amplitud que puede resolverse es de cerca de 1 mm, y la máxima amplitud que puede registrarse sin saturación de señal es 300 mm. ¿Cuál es el rango dinámico de este instrumento? ¿Cuál sería la amplitud máxima equivalente que se registraría en un aparato con un rango dinámico de 144 dB?
3. En todos sus archivos de datos de los sismos:
   • Corrija por línea base.
   • Aplique un taper coseno al 5%.
   • Corrija por respuesta del instrumento.
   • Genere un archivo adicional de sus datos locales, añadiendo la respuesta instrumental de un Wood Anderson.
   • Seleccione una ventana alrededor del arribo de P y haga un análisis de polarización.
   • Seleccione un minuto de ruido en la estación HPIG y grafique la curva de ruido para aceleración en dB contra período. Compare sus resultados con la curvas de referencia de alto y bajo ruido (nhnm.dat y nlnm.dat).
4. Discuta sobre las diferencias que observa entre el registro con respuesta instrumental, sin respuesta instrumental y con respuesta de un Wood Anderson. En cuanto a la polarización, discuta sobre la dirección y ángulo de incidencia. En cuanto al ruido, ¿es un buen sitio?

Reporte escrito:

Entregar las actividades 1, 2 y 3 por separado. Es decir, no forman parte de su mini-proyecto, pero formarán parte de su calificación final del tema.

Para el mini-proyecto, entregar las gráficas y el listado de instrucciones, funciones propias (o corrida) que empleó para las actividades en el punto 4.

Seguir el formato descrito en el Tema 0

Documentos y archivos útiles

Pole-zeros to transfer functions in matlab: http://www.mathworks.com/help/signal/ref/zp2tf.html

Los siguientes textos fueron compilados por el Dr. Javier Pacheco y editados por mí. Están basados en Havkov y Alguacil (2010).

Artículos de posible interés:

• Auffret, Y., Pelleau, P., Klingelhoefer, F., Geli, L., Crozon, J., Lin, J. Y., & Sibuet, J. C. (2004). MicrOBS: A new generation of ocean bottom seismometer. First Break, 22(7), 41-47.
• Brisbourne & Horleston, 2007. Instrument response removal and the derivation of Wood-Anderson filters for SHM. http://www.le.ac.uk/seis-uk/downloads/seisuk_instrument_resp_removal.pdf
• Díaz, J., Ruiz, M., Sánchez-Pastor, P. S., & Romero, P. (2017). Urban Seismology: on the origin of earth vibrations within a city. Scientific Reports, 7(1), 15296.
• Ekström, G., & Busby, R. W. (2008). Measurements of seismometer orientation at USArray transportable array and backbone stations. Seismological Research Letters, 79(4), 554-561.
• Rosat, S., Calvo, M., Hinderer, J., Riccardi, U., Arnoso, J., & Zürn, W. (2015). Comparison of the performances of different spring and superconducting gravimeters and STS-2 seismometer at the Gravimetric Observatory of Strasbourg, France. Studia Geophysica et Geodaetica, 59(1), 58-82.

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