Cambios en la velocidad de la onda S detectados mediante ACROSS
Se descubrió un cambio en el tiempo de viaje de las ondas S directas durante un período de observación de 10 años mediante el funcionamiento continuo de una fuente sísmica artificial y estable, llamada Sistema de Señal de Operación Rutinaria de Control Preciso (ACROSS - Accurately Controlled Routinely Operated Signal System), que se despliega en el parte central de Japón a lo largo de la fosa de Nankai, explica el Dr. Shuhei Tsuji de la Graduate School of Environmental Studies, Nagoya University, Japón
Se utilizaron 13 estaciones de una red de sismógrafos de alta sensibilidad de Japón (Hi-net) alrededor de la fuente ACROSS para monitorear la variación temporal del tiempo de viaje. Las funciones de Green se calcularon para cada estación diariamente desde el 29 de marzo de 2007 hasta el 30 de octubre de 2017.
Se observó un avance secular en la variación temporal en el tiempo de viaje para todo el período de operación, además de un retraso escalonado asociado con el terremoto de Tohoku de 2011.
Se estimó la razón de cambio secular y la cantidad del nivel cosísmico modelando la función de transferencia de ondas S con una tendencia lineal y el nivel cosísmico del terremoto de Tohoku de 2011.
La dependencia a la distancia de los cambios de tiempo de viaje pueden explicarse como una combinación del sesgo común y la dispersión para cada estación, tanto para los cambios seculares como cosísmicos.
Esto puede interpretarse como un cambio distribuido aleatoriamente en la velocidad sísmica sobre el rango de la región de observación. Existe una dependencia azimutal para ambos cambios y muestra cambios más grandes en la dirección NE-SW que en la dirección NW-SE a partir de la fuente ACROSS, concluye el Dr. Tsuji.
Experimento
Fuente ACROSS y funciones de transferencia
En este estudio, se utilizó una fuente ACROSS desplegada en Morimachi en la región de Tokai, parte central de Japón (Fig. 1). La fuente ACROSS se instaló de modo que su eje de rotación se orientó verticalmente para producir fuerza horizontal.
Estaciones sísmicas y calibración
Se utilizaron estaciones de Alta Sensibilidad de la Red de Sismógrafos de Japón (Hi-net) alrededor de la fuente de ACROSS como receptores. Hi-net es una red densa de observación de terremotos, con una tasa de muestreo de 100 Hz. Se seleccionaron 13 estaciones basadas en la relación señal/ruido de la señal de la fuente ACROSS (Fig. 1).
Análisis
Se calcularon las funciones de transferencia que se utilizaron como referencia en el análisis de la variación temporal al promediar todas las funciones de transferencia diarias disponibles en el período de operación.
Resultados y discusión
Cambios estimados en el tiempo de viaje
En la mayoría de las estaciones se observaron tasas positivas de cambio secular a lo largo del período de observación y retrasos cosísmicos en el momento del terremoto de Tohoku (Figura 4). Los cambios de tiempo de viaje trazados son la media de las dos componentes horizontales con excitación de fuente radial.
Distancia y dependencia azimutal
Para aclarar la naturaleza de los cambios de tiempo de viaje que observados, se examinaron sus dependencias a la distancia. Si el cambio ocurre uniformemente en el espacio de esta área, se esperaría que los cambios de tiempo de viaje aumenten o disminuyan linealmente con la distancia.
Posibles causas de los cambios cosísmicos y seculares
Los retrasos cosísmicos se observan ampliamente en el momento de un terremoto y se interpretan con respecto a varios mecanismos, cambio de presión de poro, cambio de esfuerzos y la rotura de rocas. Teniendo en cuenta estos resultados, el cambio cosísmico detectado en este estudio puede ser causado por el cambio de esfuerzos y/o la rotura de la roca por el terremoto de Tohoku. La posibilidad de que aumente la presión de los poros puede excluirse porque el escalón cosísmico permaneció durante un largo tiempo durante el período de observación.
Shuhei Tsuji. Secular and coseismic changes in S-wave velocity detected using ACROSS in the Tokai region. https://doi.org/10.1186/s40623-018-0917-2
Se utilizaron 13 estaciones de una red de sismógrafos de alta sensibilidad de Japón (Hi-net) alrededor de la fuente ACROSS para monitorear la variación temporal del tiempo de viaje. Las funciones de Green se calcularon para cada estación diariamente desde el 29 de marzo de 2007 hasta el 30 de octubre de 2017.
Se observó un avance secular en la variación temporal en el tiempo de viaje para todo el período de operación, además de un retraso escalonado asociado con el terremoto de Tohoku de 2011.
Se estimó la razón de cambio secular y la cantidad del nivel cosísmico modelando la función de transferencia de ondas S con una tendencia lineal y el nivel cosísmico del terremoto de Tohoku de 2011.
La dependencia a la distancia de los cambios de tiempo de viaje pueden explicarse como una combinación del sesgo común y la dispersión para cada estación, tanto para los cambios seculares como cosísmicos.
Esto puede interpretarse como un cambio distribuido aleatoriamente en la velocidad sísmica sobre el rango de la región de observación. Existe una dependencia azimutal para ambos cambios y muestra cambios más grandes en la dirección NE-SW que en la dirección NW-SE a partir de la fuente ACROSS, concluye el Dr. Tsuji.
Experimento
Fuente ACROSS y funciones de transferencia
En este estudio, se utilizó una fuente ACROSS desplegada en Morimachi en la región de Tokai, parte central de Japón (Fig. 1). La fuente ACROSS se instaló de modo que su eje de rotación se orientó verticalmente para producir fuerza horizontal.
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| Fig. 1. Ubicación de fuente ACROSS y las estaciones sísmicas. La estrella amarilla denota la fuente ACROSS utilizada en este estudio. Los círculos verdes representan las estaciones Hi-net utilizadas en este estudio. El mapa identifica el área principal. |
Se utilizaron estaciones de Alta Sensibilidad de la Red de Sismógrafos de Japón (Hi-net) alrededor de la fuente de ACROSS como receptores. Hi-net es una red densa de observación de terremotos, con una tasa de muestreo de 100 Hz. Se seleccionaron 13 estaciones basadas en la relación señal/ruido de la señal de la fuente ACROSS (Fig. 1).
Análisis
Se calcularon las funciones de transferencia que se utilizaron como referencia en el análisis de la variación temporal al promediar todas las funciones de transferencia diarias disponibles en el período de operación.
Resultados y discusión
Cambios estimados en el tiempo de viaje
En la mayoría de las estaciones se observaron tasas positivas de cambio secular a lo largo del período de observación y retrasos cosísmicos en el momento del terremoto de Tohoku (Figura 4). Los cambios de tiempo de viaje trazados son la media de las dos componentes horizontales con excitación de fuente radial.
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| Fig. 4. Cambio secular y cosísmico estimado. Tasa de cambio secular (a) y escalón cosismíco (b) estimados por el ajuste del modelo a las funciones de transferencia diarias. Los círculos azules y rojos indican retraso y avance, respectivamente. Las magnitudes relativas del escalón cosísmico y el cambio secular están representados por el área de los círculos sólidos. El círculo discontinuo adjunto a cada círculo sólido muestra el error de estimación. |
Distancia y dependencia azimutal
Para aclarar la naturaleza de los cambios de tiempo de viaje que observados, se examinaron sus dependencias a la distancia. Si el cambio ocurre uniformemente en el espacio de esta área, se esperaría que los cambios de tiempo de viaje aumenten o disminuyan linealmente con la distancia.
Posibles causas de los cambios cosísmicos y seculares
Los retrasos cosísmicos se observan ampliamente en el momento de un terremoto y se interpretan con respecto a varios mecanismos, cambio de presión de poro, cambio de esfuerzos y la rotura de rocas. Teniendo en cuenta estos resultados, el cambio cosísmico detectado en este estudio puede ser causado por el cambio de esfuerzos y/o la rotura de la roca por el terremoto de Tohoku. La posibilidad de que aumente la presión de los poros puede excluirse porque el escalón cosísmico permaneció durante un largo tiempo durante el período de observación.
Shuhei Tsuji. Secular and coseismic changes in S-wave velocity detected using ACROSS in the Tokai region. https://doi.org/10.1186/s40623-018-0917-2
