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.

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1 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 0.1-0.2 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)

2 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)

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

4 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

5 Confronto di dinamica tra trillium e episensor a diverso fondo scala

6 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?

7 How Trillium works: Strong motion: Ml 4.5 - distance 25 km Trillium Vel (m/s) Episensor m/s**2 Accel. from Trillium m/s**2

8 Comparison of EW components Comparison of spectra

9 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 23/11/2006 20:54 UTC Stazione MCEL

10 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

11 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,....)

12 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.

13 6 ore di registrazione a CERT (sensore non ben coibentato)

14 Rete mobile in emergenza e per esperimenti Acquisitori disponibili - Reftek 130 - 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

15 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

16 Esempio: Ml 1.8, sequenza Emilia 2012 (120530140446) T0813 Le-1s T0813 Episen. T0825 Le-5s T0826 Episens.

17 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.

18 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).

19 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.

20 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.

21 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