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.

Segnali da sensori SP, extended-band o broad-bandUn sensore broad-band, a differenza di un corto periodo, ha la stessa rispostasu un ampio range di frequenze. In particolare, la risposta è piatta sia per frequenzeintorno a 0.1-0.2 Hz (dove massimo è l’effetto dei microsismi marini) che perfrequenze da 1 a 20 Hz, tipiche di un terremoto locale. E’ per questo che spessoè più facile riconoscere a prima vista un terremoto locale sui corto periodo chesui broad-band.

Risposte in frequenzadi 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 piùcritiche le condizioni ambientali (temperatura, pressioneatmosferica, stabilità campo magnetico)

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

Mettiamoci anche i terremoti (e cambiamo sensori)(notare l’inversione periodo - frequenza e il passaggio acc - vel)

Registro bene i terremotilontani, mentre i vicinise troppo forti saturano.Per ovviare, metto ancheil sensore strong-motion

Confronto di dinamica tra trillium e episensor a diverso fondo scala

Anche con il fondo scala a 2g c’e’ una buona sovrapposizionetra trillium e Episensor--> posso ricostruire l’accelerogramma dei segnali più deboli,potenzialmente al limite di risoluzione dell’Episensor, dal Trillium--> e non rischio di saturare l’Episensor per terremoti forti evicini

Ma funziona?

How Trillium works:“Strong” motion:Ml 4.5 - distance 25 km

TrilliumVel (m/s)

Episensorm/s**2

Accel.fromTrilliumm/s**2

Comparisonof EW components

Comparisonof spectra

Questo è un terremoto di magnitudo 1.4 registrato a una stazione BB a circa 25 kmdi distanza. Il segnale a alta frequenza è riconoscibile, ma nettamente inferiore inampiezza ai microsismi

Per inciso, la partedi pre-evento è ilsegnale normale inun sito di buonaqualità (i microsismimarini devono essere il segnale nettamenteprevalente)

Evento 23/11/200620:54 UTCStazione 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 aalta dinamica conquesti 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 dipressione e temperatura, per cui, soprattutto in siti non ottimali, possonopresentare derive lente anche molto ampie (che possono portare a riduzionidi dinamica).Queste derive sono assolutamente normali all’accensione del sensore, per cui non devono spaventare ad un controllo appena dopo una nuova installazione o un’operazione 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 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

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 (120530140446)

T0813Le-1s

T0813Episen.

T0825Le-5s

T0826Episens.

Come prima, filtrato b.p. 4-20Hz (ossia buttiamo via soprattutto la parte in più del 5s)

T0813Le-1s

T0813Episen.

T0825Le-5s

T0826Episens.

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