Terremoto de magnitud 4.0 en el norte de Melbourne

El terremoto de magnitud 4.0 ocurrido el 28 de mayo 2023 a 11:41pm, cuyo epicentro se localizó cerca del suburbio de Craigieburn, en las afueras del norte de Melbourne, fue registrado por decenas de sismómetros y acelerómetros en todo el estado, proporcionando una gran cantidad de datos para que los sismólogos analicen cómo cambia el movimiento del suelo con la distancia.

La estación de monitoreo sísmico más cercana en Greenvale estaba a solo 4km del epicentro; una estación operada por Geoscience Australia, pero establecida originalmente en ese lugar por el SRC, con registros que se remontan a 1976 Los datos en vivo de las estaciones de GA se transmiten a 40 muestras por segundo (sps), pero se registran localmente con una resolución más alta a 200sps.
La publicación en redes sociales mostrada por el científico jefe de SRC, Adam Pascale, muestra cómo una diferencia en la frecuencia de muestreo puede resultar en un valor máximo de movimiento del suelo que podría subestimarse por un factor de casi x2.

Grabaciones desde nuestra sede central.

En la oficina del SRC en Richmond, a unos 30km del epicentro, teníamos varios instrumentos de prueba registrando datos de forma continua en el momento del terremoto, incluidos dos acelerómetros triaxiales (uno de tipo MEMS de bajo coste y otro de tipo IEPE de bajo ruido), así como un sismómetro de banda ancha GaiaCode Alpha Light de 120 segundos que estaba siendo probado antes de su entrega a una organización de investigación gubernamental.

El acelerómetro MEMS de bajo costo se ubicó en la planta baja de concreto, cerca del sismómetro, mientras que el acelerómetro IEPE de bajo ruido se encontraba un piso más arriba, sobre una mesa. Las siguientes formas de onda muestran los registros comparativos de los canales verticales de estos acelerómetros, ya que el movimiento horizontal del sensor del piso superior fue amplificado artificialmente por la mesa.

Muestreo 100Hz ≠ datos 100Hz

La primera imagen a continuación muestra el registro del terremoto de magnitud 4.0 en los dos acelerómetros. El acelerómetro MEMS de bajo costo se muestreó a 100sps, mientras que el acelerómetro IEPE de menor ruido se muestreó a 250sps muestras por segundo.

Cabría pensar que un sistema que toma muestras de datos 100 veces por segundo podría mostrar datos de movimiento del suelo de hasta 100Hz, pero la teoría de Nyqvist y los filtros de muestreo digital implican que solo las señales de hasta aproximadamente 40% de la frecuencia de muestreo son visibles en los datos resultantes.

La línea punteada blanca en los espectrogramas a continuación está dibujada a 40Hz, por lo que puede ver que hay muy poca energía de señal registrada por encima de este nivel en el acelerograma 100sps, pero el terremoto sí contenía energía de mayor frecuencia, como se ve en el registro 250sps. Esa energía de alta frecuencia produjo una aceleración máxima del suelo (PGA) aproximadamente 2x mayor que la observada en el registro 100sps. La línea punteada más tenue en el registro superior muestra 100Hz, que es 40% de 250sps. Si estuviéramos muestreando a 500sps, podríamos haber visto energía de frecuencia y valores de PGA aún mayores, pero muestrear más rápido también aumenta los niveles de ruido de la señal.

Ruido Sensor y del digitalizador

Como ya hemos comentado, los registradores de datos digitales y sensores sísmicos tienen un rango de grabación limitado, por lo que encontrar el equilibrio entre el volumen de datos, el ruido de muestreo, el coste sensor y el ruido del sensor no es tarea fácil. La imagen inferior muestra la réplica de magnitud 2.8 que se produjo 9 minutos después del sismo de magnitud 4.0 mencionado anteriormente. Esta réplica es aproximadamente 20 veces menor que el sismo principal, por lo que el ruido de fondo previo al terremoto es relativamente prominente.

La réplica es claramente visible en el acelerómetro de bajo costo, pero debido al elevado nivel de ruido propio de dicho sensor (alrededor de 200µg, el evento resulta muy difícil de detectar si solo se observa la forma de onda. Visualizar el espectrograma permite distinguir las frecuencias del terremoto de las frecuencias del ruido ambiental.

El acelerómetro de bajo ruido (abajo, arriba) sigue registrando alrededor de 50µg de ruido, pero se trata de niveles de ruido ambiental urbano, no de ruido propio del sensor. En la ubicación adecuada, este sensor puede detectar señales de hasta 2µg (2 millonésimas de la aceleración debida a la gravedad).

Para obtener información sobre registradores de datos digitales y sensores consulte las hojas de datos SRC aquí o póngase en contacto con nosotros