Pregunta:
¿Cómo distinguir las ondas P, S, Love y Rayleigh en un sismograma?
Paul
2014-04-19 10:35:02 UTC
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¿Qué características debo buscar para determinar cada uno de estos tipos de ondas en un sismograma? ¿Qué métodos de procesamiento de señales (filtros, transformaciones, etc.) debo utilizar para determinarlos?

http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/reading.html sería un buen lugar para comenzar. Sugiero, para leer más, este libro: http: //www.amazon.com/Introduction-Seismology-Earthquakes-Earth-Structure/dp/0865420785
Estoy de acuerdo con Neo en que un poco más de investigación ayudaría a hacer una pregunta más precisa. Responderlo correctamente resultaría en un libro.
Tres respuestas:
#1
+20
kwinkunks
2014-04-19 16:17:07 UTC
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Hay dos formas importantes de reconocer diferentes tipos de ondas en los registros sísmicos:

  1. Su velocidad. Estas ondas viajan a diferentes velocidades: P- las ondas son las más rápidas, luego las ondas S, luego las ondas de amor y luego las Rayleigh. Dado que los registros sísmicos son medidas del desplazamiento de la tierra, la velocidad de las partículas o la presión del agua durante el tiempo transcurrido, esto significa que las ondas aparecen en diferentes momentos del registro. Si conocemos o adivinamos sus velocidades, entonces podemos modelar los tiempos de llegada en varias estaciones e intentar reconocer los diferentes frentes de onda. Aquí hay un ejemplo de un registro de disparo (distancia x en el eje horizontal, tiempo t en la vertical) donde se pueden ver ondas P reflejadas y ondas de Rayleigh: la pendiente de las llegadas es función de la velocidad de la onda. Una vez que podamos discriminarlos en algún dominio (comúnmente t - x , f - x o tau - p ), podemos diseñar filtros que aprovechen este hecho.
  2. Su modo de oscilación. Las ondas se distinguen por diferentes tipos de movimiento de partículas. Por ejemplo, las ondas P son longitudinales, las ondas S son transversales y las ondas de Rayleigh son circulares. Entonces, si tenemos un sensor que puede detectar el movimiento de partículas en tres dimensiones, podemos reconocer formas de onda de esa manera. En la industria del gas de petróleo &, donde los datos de reflexión sísmica son una herramienta importante, los llamados sensores de múltiples componentes (o tres componentes, o 3C) están ahora muy extendidos; aquí hay un ejemplo. Me temo que está fuera de mi alcance, pero sé que uno de los métodos que utilizan para descomponer las diferentes polarizaciones de forma de onda es la descomposición de valores singulares.

La reconciliación de los reflejos de las ondas P y S es uno de los grandes problemas de la sismología de reflexión actual. Todo se complica más por el hecho de que estas ondas pueden pasar de una a otra. Por ejemplo, cuando las ondas P se reflejan en una interfaz elástica, como los bordes de las rocas, algo de energía se convierte en ondas S. Además, algunos equipos de grabación son más sensibles al movimiento vertical del suelo que al horizontal (por ejemplo, geófonos de un solo componente), por lo que nuestros registros suelen estar fuertemente filtrados. El resultado es que eliminar varios tipos de olas no es fácil.

#2
+8
Candid Lunch
2014-04-22 03:57:18 UTC
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Puedes detectar automáticamente las ondas P y S de un evento, pero no conozco una forma de extraer automáticamente las ondas Rayleigh y Love directamente de los sismogramas.

Como señala @kwinkunks. son complicados en el mundo real. Comprender un evento es un proceso de arranque iterativo que se realiza mejor observando grabaciones de varias estaciones y, preferiblemente, con grabaciones de varios componentes.

Mi experiencia es con sismología de terremotos a escala regional, donde la amplitud de la señal también es un poderoso discriminador: la onda P rápida y de baja amplitud llega primero. Luego, la onda S más lenta y de mayor amplitud llega más tarde. Puede ver que esto sucede en el sismograma al que se vinculó originalmente o puede ver este video de un perro algo relevante.

Es cierto que la llegada de la onda S suele ser más fuerte que la onda P; las ondas superficiales suelen ser aún más fuertes. Pero esto no siempre es cierto (por ejemplo, [este registro] (http://chuma.cas.usf.edu/~juster/A2/first%20motion%20seismogram.gif) y [este registro] (http: // www .okgeosurvey1.gov / level2 / ok.grams / R990703.bhz.gif)), por lo que la amplitud no es un indicador fiable del modo de onda. Las amplitudes absolutas y relativas dependen de muchas otras cosas: el tipo de fuente, su mecanismo focal, la distancia y dirección del sensor, el medio y las impedancias elásticas de cualquier reflector.
#3
+7
Neo
2014-04-26 03:58:17 UTC
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Para complementar las respuestas actuales y muy buenas, podemos mirar un sismograma:

enter image description here

de ( http://www.bgs.ac .uk / discoveringGeology / peligros / terremotos / images / dia_seismogram.jpg)

Como puede ver, sabemos que las ondas P (compresionales) generalmente llegan antes que las ondas S (cizalla) . Además, en general, las ondas S llegarán antes que las ondas corporales de respuesta mucho más fuertes. Para distinguir qué ondas son cuáles, usamos un sismómetro de tres direcciones, que registrará tres sismogramas diferentes: Radial, Norte-Sur y Este-Oeste. Observe que todas estas direcciones son perpendiculares entre sí. El movimiento de onda característico de la onda específica que está analizando provocará perturbaciones más fuertes o más débiles en cada uno de los diferentes sismógrafos direccionales, dependiendo de cómo llegue la onda. Por ejemplo, si una onda de corte llega directamente debajo del sismómetro, debido al movimiento de la onda, aparecerá más en los sismogramas Este-Oeste y Norte-Sur y menos en el sismograma radial donde no hay deformación causada en ese dirección.

Baste decir que hay muchos factores y "trucos" que los sismólogos utilizan para distinguir estas ondas entre sí. Convertirse en un maestro en esto lleva años haciendo esto, y ser bueno en esto también podría resultar en un cheque de pago muy bueno.



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