Laboratorio de Ingeniería Sísmica
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2014-03-01 12:02:13
Método de localización del LIS

Generalidades del procedimiento de localización utiliizado por el

Laboratorio de Ingeniería Sísmica de la Universidad de Costa Rica

El Laboratorio de Ingeniería Sísmica utiliza el siguiente procedimiento en su determinación de los parámetros de ubicación y tamaño de un sismo. El procedimiento empleado fue desarrollado con programas de código libre que fueron adecuados al formato de datos del LIS para llevar a cabo los cálculos correspondientes.

El conjunto de programas se llama sisloc8 y consta de dos tipos de controles . La primera figura muestra el panel de control primario. Este se haya en la carpeta de localización y está escrito en lenguaje Python. La interfase muestra todas las estaciones de campo libre que hay en el LIS. En este, se seleccionan las estaciones que el opeador quiere usar para que se calcule el epicentro y la intensidad. 

Se escoge la fecha y hora de ocurrencia del evento. En este ejemplo se trata de un sismo que se registró alrededor de las 4:17 am del 1 de marzo del 2014. Según la página web del LIS, el sismo fue registrado bastante bien en las estaciones que se muestran seleccionadas.

Esto hacen los botones de abajo:

Crear archivo: Escribe en un archivo de texto llamado "parametros.dat" las estaciones seleccionadas mostradas en la interfase gráfica. También la fecha y hora.

Enviar parámetros: Envía el archivo de texto al servidor

Ejecutar en xterm: Ejecuta el programa de extracción y cálculo de intensidad sísmica en el servidor. Para esto, se extraen los datos de los registros (los acelerogramas propiamente dichos) que se guardan en otro archivo y que se descargan para procesarlos en el laboratorio.

 

Una vez que el programa se esta "Ejecutando en el servidor" se accesa el segundo panel de control que se muestra en la siguiente imagen y se llama "EpiMapa"

 

Al ejecutar este programa, se bajan los datos del último sismo que se está procesando en el servidor (es decir, el del 1 de marzo en este caso). A continuación, se oprime el botón "Procesar" para convertir los datos escogidos del formato del acelerógrafo al del Seismic Analysis Code (SAC).

En EpiMapa se pueden seleccionar más estaciones de las que se escogieron en la primera parte. Esto es muy común y sirve para afinar el dato de la localización si el número inicial de estaciones es pequeño. En este caso, se escogieron estaciones adicionales como PJAC y SPCL que no fueron incluidas en la primera parte del análisis. La fecha y hora se ignoran en este paso, al igual que el botón "Extraer" que no cumple ninguna función cuando se trata de acceso remoto como en este ejemplo.

Luego del botón "Procesar" se ejecuta el "APK" que es un algoritmo de SAC que localiza de manera automática el arribo de la onda P en los registros sísmicos.  Para ver el resultado, se ejecuta "Onda P" que despliega una a una las formas de onda de cada estación. Por ejemplo, puede que una señal sea muy ruidosa o que no se vea bien la llegada de la onda P. En ese caso se deselecciona y el sistema no la toma en cuenta para el procesado.

Al oprimir "Epicentro" se calculan los parámetros de localización usando tres métodos distintos: Básico , Hyp1.3 y NLLOC.  El métido Básico es el que ha sido empleado por el LIS en la determinación automática y es el "default" que se ha usado desde el 2010.  El método Hyp1.3 es el HypoInverse 2000 del Servicio Geológico de Estados Unidos y que forma parte, según se indica en la página de donde se descarga este software, del Earthworm.  El tercero es el método del NLLOC (localización no linear) que utiliza métodos de búsqueda por regiones con base en el cálculo de probabilidades. Este último es usado en sistemas tales como ObsPy, un poderoso software para análisis sísmico de código libre escrito en Python.

Los tres programas fueron modificados para trabajar en forma secuencial dentro de la plataforma del LIS. Cada vez que se oprime el botón "Epicentro", los tres programas se ejecutan de manera simultánea y muestran el cálculo del epicentro en un mapa.Como el dato de magnitud no ha sido estimado, este aparece como "---".

 

El resultado del método básico se muestra en esta imagen:

 

El resultado del métido Hyp1.3 se muestra en la siguiente imagen:

 

El método NLLOC es el siguiente:

 

Este último, además, muestra los perfiles de profundiad a lo largo de la longitud y la latitud de la siguiente forma que también son mostrados al operario de turno. Nuevamente el valor de la magnitud no se ha calculado, por lo cual se da un valor ficticio.

¿Cuál es el cálculo que se toma? Según sea el criterio del operario, se puede seleccionar el cálculo de dos o tres métodos indicados por los botones "NLLoc + Basico", "Hyp1.3 + Basico", NLLoc + Hyp1.3". Por lo general, se selecciona el promedio de los 3 resultados cuando estos son muy similares usando el botón "NLLoc + Hyp1.3 + Basico".

Al oprimir cualquiera de esos botones, se obtiene un mapa como el siguiente:

 También aparece este otro mapa de la zona de detalle.  En el se muestran tres estrellas de diferente color: negra, verde y azul, cada una corresponde a uno de los métodos usados. La estrella roja es el promedio de las tres localizaciones y es la que se toma como definitiva.

 También aparece "a priori" el gráfico de las distancias epicentrales a los 10 sitios más cercanos así como el origen del sismo en el plano tectónico.

 

Por último, se calcula la magnitud oprimiendo el botón "Magnitud": La ventana de tiempo para el cálculo es de 40 segundos, pero puede ser ajustada por el operario. Un sismo muy fuerte y lejano, requerirá una ventana de tiempo mayor. Este gráfico muestra el promedio del espectro de amplitud de fourier de las componentes horizontales de todas las estaciones (color azul). En verde, se ve el nivel de ruido o interferencia. La señal azul de este ejemplo es "buena" a partir de 1.0 Hz que es a partir de donde se lleva a cabo el cálculo de la magnitud momento. En este caso, el resultado es de 3.4 Mw.

 

 

El resultado de este procedimiento se resume aun único archivo de texto que es enviado nuevamente al servidor central. El servidor vuelve a generar estos gráficos, acutaliza la página principal e incluye en la base de datos el nuevo evento recién procesado.

El sistema permite también incluir las ondas S en la localización, si fuera necesario, así como también quitarlas del cálculo. Además permite fijar la profundidad si se deseara.