Segnali da sensori extended-band o broad-band

Presentazione sul tema: "Segnali da sensori extended-band o broad-band"— Transcript della presentazione:

1 Segnali da sensori extended-band o broad-band
Un sensore broad-band, a differenza di un corto periodo, ha la stessa risposta sia per frequenze intorno a Hz (dove massimo è l’effetto 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. Rosso: S13 + filtri modulatori Nero: sensori EB o BB Lennartz le3d-5s Trillium 40s STS2 Trillium 240s

2 Questo è un terremoto di magnitudo 1
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 Evento 23/11/2006 20:54 UTC Stazione MCEL 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)

3 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

4 Se filtriamo il segnale in questa banda, il terremoto diventa molto più evidente, e si
nota anche un evento di magnitudo minore pochi secondi prima, praticamente indistinguibile sul segnale originale

5 Non sempre a prima vista si capisce cosa abbiamo davanti: questi potrebbero sembrare
due eventi simili ai precedenti: proviamo a filtrare. Stazione DOI 23/11/2006 6:00 UTC

6 Il segnale filtrato ci deve insospettire molto: abbiamo due “eventi” identici, ognuno
composto da 7 sub-eventi a alta frequenza praticamente identici tra loro, di grande ampiezza e bassa durata. Sono le campane del vicino campanile (6 UTC = 7 locali). Se guardiamo 1 ora dopo vedremo 8 rintocchi Ovviamente è improbabile (ma non impossibile) che questo segnale vada in coincidenza con qualcosa in altre stazioni

7 Ci sono anche segnali naturali molto simili a terremoti: questo è uno scoppio sommitale
dell’Etna 20/11/2006 19:42 UTC

8 Confrontiamo lo scoppio con un terremoto tettonico avvenuto pochi minuti prima,
alla stazione MMME (circa alla stessa distanza) Il contenuto in frequenza e la durata sono completamente diversi

9 La differenza è confermata dagli spettri: l’evento vulcanico (rosso) ha uno spettro a banda
molto limitata

10 Caso sfortunato: due eventi contemporanei, uno nelle Marche e uno in Sicilia, generano
una localizzazione a metà strada, con magnitudo critica (Ml 3.4) Guardiamo le forme d’onda

11 Caso particolarmente sfortunato, sovrapposizione di uno scoppio dell’Etna e di uno scoppio di cava di Avenale. Perchè l’etneo è uno scoppio l’abbiamo già visto: vediamo il marchigiano

12 Stazione più vicina CING: fase S a inizio vago, coda quasi monocromatica

13 Ancora più evidente dallo spettro (nero), confrontato con un terremoto (rosso):
spettro a banda troppo stretta

14 Altro caso critico: terremoto di Ml 3
Altro caso critico: terremoto di Ml 3.2, in mare davanti alla Sardegna, in teoria da comunicare. Primi campanelli di allarme: strana distribuzione di stazioni, e localizzazione solo su un sistema (niente sull’altro). Errori grossi, ma potrebbe essere la geometria.

15 Guardando le forme d’onda si capisce tutto: c’e’ stata un’interruzione sul flusso dati
satellitare (riavvio dell’acquisizione) che ha provocato un trigger contemporaneo su molte stazioni. Si capisce perché è solo su un sistema (riavvii mai contemporanei)

16 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 Vediamo un esempio, con anche un confronto tra Broad-Band (BB) e Very Broad Band (VBB)

17 Terremoto Kurili 15/11/2006 Mw 8.3. Stazione STV con Trillium 240s, DOI con
Trillium 40s. Notare le fasi a bassa frequenza in coda (R2, L2) visibili su STV

18 Spettro raw delle componenti verticali. Quasi coincidenti fino a 0
Spettro raw delle componenti verticali. Quasi coincidenti fino a Hz (40s), poi differenza crescente fino a Hz (250s), poi spettri paralleli. C’e’ segnale almeno fino a 500 s (0.002 Hz) a DOI, e fino a 1000 s (0.001 Hz) a STV Nero = DOI-Z Rosso=STV-Z

19 Risposte di trillium 40 (nero) e trillium240 (rosso) ottenute da poli e zeri

20 Dopo la deconvoluzione della risposta dei due sensori, gli spettri sono sovrapposti fino
a circa Hz (500 s) .Siti distanti circa 30 km, quindi segnali non identici Nero = DOI-Z Rosso=STV-Z

21 Deconvolvendo tutte le componenti, le forme d’onda divengono molto più simili, e si
notano le componenti a bassa frequenza anche a DOI

22 Ma allora a cosa serve un VBB. Torniamo alle risposte: a 0
Ma allora a cosa serve un VBB? Torniamo alle risposte: a Hz il Trillium40 attenua di un fattore circa 1000, mentre il Trillium240 attenua solo di un fattore circa 30. Se il segnale non è abbastanza forte, sul Trillium40 rischia di uscire dalla dinamica, mentre sul 240 no.