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Background scientifico

Il momento sismico è un tensore simmetrico del secondo ordine che fornisce una rappresentazione matematica completa della sorgente sismica. Per analizzare la sismicità locale e regionale con ML ≥ 3.6,  rilevata dalla rete a larga banda dell'Italia NE,  utilizziamo  presso il CRS, il codice di inversione di forme d'onda a lungo periodo (mtpackagev1.1) sviluppato da Douglas Dreger del Berkeley Seismological Laboratory, che utilizza funzioni di Green calcolate con il software FKRPROG (Saikia, 1994) scritto da Chandan Saikia dell' URS.

L'intervallo di frequenza in cui invertire è selezionato basandosi sulla stima inziale della magnitudo dell'evento effettuata dal CRS. Selezioniamo l'intervallo di frequenza 0.02–0.05 Hz  per  terremoti con  3.5< ML< 5.0, e l'intervallo 0.01–0.05 Hz  per terremoti di magnitudo 5.0< Ml<6.5. In questi intervalli di frequenza, l'influenza delle etorogeneità crostali sui risultati dell'inversione è abbastanza ridotta.

Il Time-Domain Moment Tensor INVerse Code (TDMT_INVC) è stato già applicato e discusso in molti  articoli  (e.g. Fukuyama & Dreger, 2000; Dreger  & Kaverina, 2000; Dreger 2003). E' ampiamente impiegato in molti centri sismologici (e.g. Berkeley Seismological Lab., INGV, ETH, NIED) per la determinazione automatica del tensore momento.

Sono stati realizzati alcuni tests, utlizzando dati sintetici e reali, per controllare la sensibilità  della geometria delle stazioni e l'influenza di un modello strutturale 1D rappresentativo dell'area in esame (Saraò, 2007). Tali test hanno rivelato che sebbene il minimo numero di stationi richieste per l'inversione  dipenda dalla posizione dell'epicentro e dal profilo di radiazionie della sorgente, non è necessaria una copertura azimutale completa quando si utilizzano stazioni tre componenti e anche due sole stazioni  possono essere efficaci in molti casi.  L'orientazione della miglior doppia coppia e la magnitudo momento Mw determinata tramite questa procedura, risultano essere stime robuste sebbene la risoluzione della profondità, dipendendo dal modello strutturale, dalla geometria delle stazioni e dal profilo di radiazione della sorgente può essere instabile (Saraò, 2007).

Successivamente al calcolo del tensore momento un grafico mostra il confronto tra i le forme d'onda registrate (linea piena) e i sintetici  calcolati dall'inversione (linea tratteggiata).  Il tensore momento viene rappresentato con una proiezione dell'emisfero inferiore.  In ogni grafico il meccanismo focale è dato in termini di strike, dip e rake dei due piani nodali. Anche la profondità focale, il momento sismico scalare e la percentuale di doppia-coppia (DC) viene indicato. La magnitudo momento (Mw) è calcolata dal momento sismico  seguendo la relazione di  Hanks e Kanamori (1979).

La profondità della sorgente è trovata iterativamente trovando la soluzione che  comporta la maggiore riduzione di varianza  (VarRed). VarRed è un indice del confronto tra il dato osservato e i sismogrammi calcolati ed è uguale alla somma del quadrato delle differenze in ampiezza normalizzate da quelle delle forme d'onda registrate (100% è la soluzione ottimale). Un'altra misura utile per determinare  la profondità della sorgente in regioni dove eventi esplosivi sono inaspettati, è la RES/Pdc, ossia la varianza divisa per la percentuale di doppia coppia (DC).

 

Bibliografia

  • Dreger, D., and A. Kaverina (2000). Seismic remote sensing for the earthquake source process and near-source strong shaking: A case study of the October 16, 1999 Hector Mine earthquake, Geophys. Res. Lett., 27, 1941-1944.
  • Dreger, D. S. (2003). TDMT_INV: Time Domain Seismic Moment Tensor INVersion. In: W. K. Lee, H. Kanamori, P. C. Jennings, C. Kisslinger (Eds). International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, Volume 81B, 1627.
  • Fukuyama E., Dreger D. S., (2000). Performance test for automated moment tensor determination system by using synthetic waveforms of the future Tokai earthquake. Earth Planet. Space, 52, 383-392.
  • Saikia C.K., (1994). Modified frequency-wavenumber algorithm for regional seismograms using Filon’s Quadrature-Modeling of Lg waves in eastern North America. Geophys. J. Int. 118, 142–158.
  • Saraò, A. (2007). Seismic moment tensor determination at CRS: feasibility study, Open Report, OGS 2007/60-CRS/16. Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale, Trieste, 43 pp.