Segnali da sensori SP, extended-band o broad-band Un sensore broad-band, a differenza di un corto periodo, ha la stessa risposta su un ampio range di frequenze. In particolare, la risposta è piatta sia per frequenze intorno a Hz (dove massimo è leffetto dei microsismi marini) che per frequenze da 1 a 20 Hz, tipiche di un terremoto locale. E per questo che spesso è più facile riconoscere a prima vista un terremoto locale sui corto periodo che sui broad-band. Risposte in frequenza di sensore+digitalizzatore Rosso: S13 + filtri modulatori (canali SH) Nero: sensori EB o BB - Lennartz le3d-5s (canali EH) - Trillium 40s - STS2 - Trillium 240s (canali HH o BH)

Qualche definizione: - SP (Short period): frequenze > 0.1 Hz, di solito 1 Hz - LP (Long Period): frequenze < 0.1 Hz - VLP (Very Long Period): frequenze inferiori a 0.01 Hz - BB (Broad Band): sovrapposizione di SP e LP - VBB (Very Broad Band): sovrapposizione di SP e VLP Allungando il periodo del sensore, divengono via via più critiche le condizioni ambientali (temperatura, pressione atmosferica, stabilità campo magnetico)

Confronto tra strumentazione vecchia (WWSSN) e moderna (STS1 e 2)

Mettiamoci anche i terremoti (e cambiamo sensori) (notare linversione periodo - frequenza e il passaggio acc - vel) Registro bene i terremoti lontani, mentre i vicini se troppo forti saturano. Per ovviare, metto anche il sensore strong-motion

Confronto di dinamica tra trillium e episensor a diverso fondo scala

Anche con il fondo scala a 2g ce una buona sovrapposizione tra trillium e Episensor --> posso ricostruire laccelerogramma dei segnali più deboli, potenzialmente al limite di risoluzione dellEpisensor, dal Trillium --> e non rischio di saturare lEpisensor per terremoti forti e vicini Ma funziona?

How Trillium works: Strong motion: Ml distance 25 km Trillium Vel (m/s) Episensor m/s**2 Accel. from Trillium m/s**2

Comparison of EW components Comparison of spectra

Questo è un terremoto di magnitudo 1.4 registrato a una stazione BB a circa 25 km di distanza. Il segnale a alta frequenza è riconoscibile, ma nettamente inferiore in ampiezza ai microsismi Per inciso, la parte di pre-evento è il segnale normale in un sito di buona qualità (i microsismi marini devono essere il segnale nettamente prevalente) Evento 23/11/ :54 UTC Stazione MCEL

In realtà, confrontando lo spettro del pre-evento (grigio) con quello del terremoto (nero), si nota che nella banda 2-20 Hz il rapporto segnale-disturbo è molto maggiore di 1. Per inciso, notare la variazione di livello tra microsismi e rumore di fondo (ecco perche servono acquisitori a alta dinamica con questi sensori) Se il mio target è la micro sismicità, un sensore broad- band non mi serve

A cosa serve un sensore broad-band? 1- maggiore dinamica su una banda più estesa: - minori rischi saturazione e/o distorsione - calcolo magnitudo più facile e sicura 2- migliore risoluzione a bassa frequenza - modellazione sorgenti di terremoti regionali - vedo molto di più da terremoti lontani (receiver function,....)

I sensori BB e (soprattutto) VBB sono molto sensibili alle variazioni di pressione e temperatura, per cui, soprattutto in siti non ottimali, possono presentare derive lente anche molto ampie (che possono portare a riduzioni di dinamica). Queste derive sono assolutamente normali allaccensione del sensore, per cui non devono spaventare ad un controllo appena dopo una nuova installazione o unoperazione di manutenzione che ha comportato lo spegnimento della strumentazione. In più, i sensori BB sono molto sensibili al tilt, per cui se in un'installazione di campagna il sensore si inclina, rischiamo di perdere tutto il segnale.

6 ore di registrazione a CERT (sensore non ben coibentato)

Rete mobile in emergenza e per esperimenti Acquisitori disponibili - Reftek Taurus - Gaia2 Sensori disponibili al momento: - Lennartz 1s - Lennartz 5s - Trillium 120c - Episensor Soluzione ottimale: doppio sensore. Criticità: - costi (possiamo permetterci il doppio sensore su tutte?) - maggiore occupazione di memoria - compat. hardware (e per i Taurus upgrade parecchio costoso) - trasmissione su sistemi a banda limitata - UHF - GPRS/UMTS - WiFi critici

Dovendo scegliere: Accelerometro: pro - sicura non saturazione per eventi forti - migliore risposta ad alta frequenza - contro - minor risoluzione per piccoli movimenti - minor risposta a bassa frequenza - segnale meno abituale - rischio di maggiore effetto FIR se campionato a basso rate Velocimetro corto periodo: pro - migliore risoluzione per piccoli movimenti - segnale più abituale per interpretatori -contro - saturazione per eventi forti - limitazione di banda Velocimetro broad-band: pro - banda passante maggiore - dinamica (leggermente) maggiore saturazione più alta - contro - costo - criticità installazione, derive termiche, più sensibile al tilting

Esempio: Ml 1.8, sequenza Emilia 2012 ( ) T0813 Le-1s T0813 Episen. T0825 Le-5s T0826 Episens.

Come prima, filtrato b.p. 4-20Hz (ossia buttiamo via soprattutto la parte in più del 5s) T0813 Le-1s T0813 Episen. T0825 Le-5s T0826 Episens.

Confronto di T0826 (rosso) con alcune stazioni con velocimetro circostanti (nere), basato sui risultati del picker automatico. Comportamento medio sulle P, buono sulle S. Tener conto che T0826 è ai margini Ovest della rete, per cui è sfavorita per i terremoti ad Est (come NOVE, in verde).

Quanto possiamo scendere in magnitudo con un Episensor? Terremoto Ml 0.6, stazione FEMA (Episensor) a circa 20 km, stazione MC2 (Lennartz 1s) a circa 23 km). Siti su roccia.

Anche con un Episensor, potremmo scendere ancora in magnitudo, ma vogliamo farlo davvero durante una sequenza? Terremoto di Ml 0.0 a 11 km (distanza ipocentrale) da FEMA. Qualità non eccelsa, le fasi sono comunque riconoscibili.

Riassumendo: - in emergenza, può essere valida anche la scelta dell'installazione del solo accelerometro, soprattutto in area epicentrale o in siti a rumorosità non molto bassa; preferibile accoppiamento con sistemi di trasmissione che permettono campionamenti abbastanza alti - per esperimenti mirati a micro-sismicità, i sensori corto periodo sono i più adatti; il doppio sensore ovviamente dà garanzie di non saturazione - per esperimenti con altre finalità, un sensore BB dà maggiore flessibilità (e a volte è indispensabile), ma occhio all'installazione per non rovinare tutto