Expanding seismic surface waves measurements towards low periods with gravity measurements

• Autorzy: Wilde-Piórko M. , Dykowski P. , Polkowski M. , Olszak T. , Grad M. , Kryński J. , Sękowski M. , Krankowski A. , Rajner M.

Warianty tytułu

PL

Rejestracje długookresowych powierzchniowych fal sejsmicznych za pomocą grawimetrów pływowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Seismic events in gravity measurements are considered as disturbances and are usually removed from the records. However, the physical properties of tidal gravimetric instruments allow researchers to record seismic surface waves of very long periods. In the case of a superconducting gravimeter, periods of even up to 400 s can be determined. Simultaneous seismic and gravity records at the same locations allow the study of a wider response for incoming seismic waves by using two quite different instruments. For test purposes 4 seismometer-gravimeter pairs were temporarily deployed in Poland at three locations: Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory (BG), Jozefoslaw Astro-Geodetic Observatory (JO), and Lamkowko Satellite Observatory (LA). During the test period from December 2016 to May 2017 several large teleseismic events were observed with well-formed surface waves. Group velocity dispersion curves for long surface waves, as well as periods of free oscillations are presented for selected events. The correlation of a broadband seismometer signal with different types of gravimetric sensors signals gives the opportunity to analyse gravimeter noise components, in the instrumental and micro-seismic domains.

PL

Zjawiska sejsmiczne w pomiarach grawimetrycznych są traktowane jako zakłócenia i zwykle ich efekty są usuwane z zapisów grawimetrycznych. Jednakże, grawimetry dzięki swojej konstrukcji umożliwiają rejestrację sejsmicznych fal powierzchniowych o bardzo długich okresach. W przypadku grawimetru nadprzewodnikowego, możliwe jest zaobserwowanie fal powierzchniowych, generowanych przez trzęsienia ziemi, o okresach nawet do 400 s. Przeprowadzenie równoczesnych rejestracji sejsmicznych i grawimetrycznych instrumentami zlokalizowanymi w tym samym miejscu, powinno umożliwić przeanalizowanie szerszego zakresu częstości sygnału sejsmicznego niż w przypadku użycia tylko jednego typu instrumentu. W celu sprawdzenia prawdziwości powyższego stwierdzenia, 4 pary instrumentów: sejsmometrów i grawimetrów zostały zainstalowane w Polsce w trzech lokalizacjach, w Obserwatorium Geodezyjno-Geofizycznym Borowa Góra (BG), Obserwatorium Astronomiczno-Geodezyjnym Józefosław (JO) oraz Obserwatorium Satelitarnym Lamkówko (LA). W czasie projektu pilotażowego, trwającego od grudnia 2016 do maja 2017 roku, zarejestrowano kilka dużych trzęsień ziemi z dobrze wykształconymi falami powierzchniowymi. W pracy zaprezentowano krzywe dyspersji grupowych prędkości fal powierzchniowych, jak również okresy oscylacji swobodnych dla wybranych zjawisk. Korelacja szerokopasmowego sygnału sejsmicznego z sygnałem zarejestrowanym przez różnego typu grawimetry umożliwi analizę szumu grawimetrycznego w zakresie częstości pływowych instrumentów, jak i w zakresie mikrosejsmicznym.

Słowa kluczowe

EN

gravity; seismometer; earthquake; dispersion curve; surface wave

PL

grawimetr pływowy; sejsmometr; trzęsienie ziemi; krzywa dyspersji; fala powierzchniowa

• Wydawca: Instytut Geodezji i Kartografii
• Czasopismo: Geoinformation Issues
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 9, no. 1(9)
• Strony: 5--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wilde-Piórko M.

• Institute of Geodesy and Cartography, 27 Jacka Kaczmarskiego St., 02-679 Warsaw, Poland, Tel.: [phone], Fax: [phone]

autor

Dykowski P.

• Institute of Geodesy and Cartography, 27 Jacka Kaczmarskiego St., 02-679 Warsaw, Poland, Tel.: [phone], Fax: [phone]

autor

Polkowski M.

• Faculty of Physics, University of Warsaw, 5 Pasteura St., 02-093 Warsaw, Poland, Tel.: [phone]

autor

Olszak T.

• Faculty of Geodesy and Cartography, Warsaw University of Technology, 1 Plac Politechniki, 00-661 Warsaw, Poland, Tel.: [phone], Fax: [phone]

autor

Grad M.

• Faculty of Physics, University of Warsaw, 5 Pasteura St., 02-093 Warsaw, Poland, Tel.: + 48 22 5532007

autor

Kryński J.

• Institute of Geodesy and Cartography, 27 Jacka Kaczmarskiego St., 02-679 Warsaw, Poland, Tel.: [phone], Fax: [phone]

autor

Sękowski M.

• Institute of Geodesy and Cartography, 27 Jacka Kaczmarskiego St., 02-679 Warsaw, Poland, Tel.: [phone], Fax: [phone]

autor

Krankowski A.

• Space Radio-Diagnostics Research Centre, University of Warmia and Mazury, 9 Prawochenskiego St., 10-719 Olsztyn, Poland, Tel.: [phone]

autor

Rajner M.

• Faculty of Geodesy and Cartography, Warsaw University of Technology, 1 Plac Politechniki, 00-661 Warsaw, Poland; Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, Fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Banka D., Crossley D., (1999): Noise level of superconducting gravimeters at seismic frequencies, Geophysical Journal International, 139, 87–97.
• [2] Beyreuther M., Barsch R., Krischer L., Megies T., Behr Y., Wasseremann J., (2010): ObsPy: A Python Toolbox for Seismology, Seismological Research Letters, 81, 530–533.
• [3] Bogusz J., (2002): New tidal gravimetric laboratory in Jozefoslaw, Reports on Geodesy, 61, 153–159.
• [4] Dehant V., Defraigne P., Wahr J., (1999): Tides for a convective Earth, Journal of Geophysical Research, 104, 1035–1058.
• [5] Dykowski P., Sekowski M., (2014): Tidal investigations at Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory, Geophysical Research Abstracts, Vol. 14, EGU2014-14072, EGU General Assembly 2014, Vienna, Austria.
• [6] Dziewonski A., Anderson D., (1981): Preliminary reference Earth model, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 25, 297–356.
• [7] Dziewonski A., Bloch S., Landisman M., (1969): A technique for the analysis of transient seismic signals, Bulletin of Seismological Society of America, 59, 427–444.
• [8] Hinderer J., Crossley D., Warburton R., (2015): Superconducting Gravimetry, In: G. Schubert (ed) Treatese of Geophysics, 2nd edition, Elsevier, 59–115.
• [9] Imanishi Y., Tamura Y., Ikeda H., Okubo S., (2007): Permanent gravity changes recorded on superconducting gravimeters from earthquakes in central Japan — the Noto Hantou and Niigataken Chuetsu-oki events in 2007, Journal of Geodynamics, 48, 260–268.
• [10] Imanishi Y., Sato T., Sun W., Okubo S., (2004): A network of superconducting gravimeters detects submicrogal coseismic gravity changes, Science, 308, 476–478.
• [11] Kolı́nský P., (2004): Surface waves dispersion curves of Euroasian earthquakes: the SVAL program, Acta Geodynamica et Geomaterialia, 1, 165–185.
• [12] Kolı́nský P., Málek J., Brokešová J., (2011): Shear wave crustal velocity model of the Western Bohemian Massif from Love wave phase velocity dispersion, Journal of Seismology, 15, 81–104.
• [13] Levshin A., Yanovskaya T., Lander A., Bukchin B., Barmin M., Ratnikova L., (1989): Interpretation of surface wave observations — frequency-time analysis, In: V. Kril-Borok (ed) Seismic surface waves in a laterally inhomogeneous Earth, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 153–163.
• [14] McNamara D.E., Buland R.P., (2004): Ambient Noise Levels in the Continental United States, Bulletin of the Seismological Society of America, 94, 1517–1527.
• [15] Peterson J., (1993): Observations and Modeling of Seismic Background Noise, U.S. Geological Survey open-file report, 93–322, Albuquerque, N.M.
• [16] Rajner M., Rogowski J., (2011): Earth free oscillation measurements with LCR-ET 26 spring gravimeter, Reports on Geodesy, 91, 89–95.
• [17] Richert B., Wenzel H.-G., Zürn W., Klopping F., (1995): From Chandler wobble to free oscillations: comparison of cryogenic gravimeters and other instruments in a wide period range, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 91, 131–148.
• [18] Sekowski M., Dykowski P., Krynski J., (2016): New iGrav superconducting gravimeter station in Central Europe at the Borowa Gora Geodetic-Geophysical Observatory, Geoinformation Issues, Vol. 8, No 1, 5–17.
• [19] Tamura Y., (1987): A harmonic development of the tide-generating potential, Bulletin d’Informations des Marées Terrestres, 99, 6813–6855.
• [20] Van Camp M., Vauterin P., (2005): TSoft: graphical and interactive software for the analysis of time series and Earth tides, Computers in Geosciences, 31, 631–640.
• [21] Van Camp M., Wenzel H., Schott P., Vauterin P., Francis O., (2000): Accurate transfer function determination for superconducting gravimeters, Geophysical Research Letters, 27, 37–40.
• [22] Wessel P., Smith W., (1998): New, improved version of generic mapping tools released, EOS Transactions AGU, 79, 579.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).