Szeizmogram: a földrengés mozgásának időbeli rögzítése

Szeizmogram: részletes, időbeli felvétel a földrengés mozgásáról — hogyan készítik szeizmométerekkel, papíron és ma digitálisan.

A szeizmogram egy mérőállomáson a földrengés által kiváltott mozgást rögzíti az idő függvényében. A szeizmogramokat általában szeizmométerek készítik. A szeizmométerek három kartéziális tengelyen (x, y és z) rögzítik a mozgásokat, a z tengely a Föld felszínére merőleges, az x- és y- tengely pedig a felszínnel párhuzamos.

Mi látható egy szeizmogramon?

Egy szeizmogram időben rendezett jel, amely a talaj mozgásának amplitúdóját mutatja. Néhány fontos jellemző, amelyet a szeizmogram alapján lehet megállapítani:

• Érkezési idők: a P-hullám (első, gyorsabb, nyomóhullám) és az S-hullám (lassabb, eltolódási hullám) érkezése külön-külön észlelhető, ezek időeltérése segít a rengés epicentrumának meghatározásában.
• Amplitúdó: a jel csúcsai a talaj legnagyobb elmozdulását/sebességét/gyorsulását jelzik, a műszer típusától függően.
• Tartam és haló (coda): a rengés utáni elhalkulás, visszhangok, helyi geológiai viszonyok által befolyásolt hosszú lecsengés.
• Frekvenciatartalom: rövid periódusú (nagy frekvenciás) és hosszú periódusú (kis frekvenciás) összetevők adnak információt a forrásról és a talajrétegekről.

Hogyan készültek és készülnek ma a szeizmogramok?

A szeizmogramokat régen forgó dobokhoz rögzített papírra készítették: mechanikus toll vagy fénysugaras eljárás exponálta a fényérzékeny papír felületét. Ezek az analóg felvételek vizuálisan is értékelhetők voltak, de korlátozott a pontosságuk és a feldolgozhatóságuk.

Ma a legtöbb szeizmogramot digitálisan rögzítik. A szenzorok analóg jelet szolgáltatnak, amelyet adatgyűjtők (digitizálók) mintavételeznek és tárolnak. A digitális adatok előnyei:

• magas mintavételi frekvencia és pontos időbélyegzés (GPS-alapú időszinkronizáció);
• azonnali távátvitel valós idejű monitorozáshoz és riadó rendszerekhez;
• műszerkarakterisztika (instrument response) visszaállítható, szűrhető és numerikusan elemezhető;
• automatikus eseményfelismerés, hullámok szelektálása és spektrelemzés.

Milyen információk nyerhetők ki?

Szeizmogramok alapján lehet:

• meghatározni egy rengés magnitúdóját (például a Richter-skála szerinti vagy más, modern magnitúdó-eljárásokkal);
• lokalizálni az epicentrumot több állomás érkezési idejeinek kombinálásával (trianguláció);
• megvizsgálni a forrásmechanizmust (földmozgás iránya, törés típusa) és a földtani közeg jellemzőit;
• épületek és infrastruktúra szeizmikus válaszának vizsgálatára felhasználni a mért gyorsulásokat (például szerkezetdiagnosztika, tervezés);
• tudományos célokra spektrális elemzést, reverzión és hullámterjedési modellezést végezni.

Műszaki és gyakorlati szempontok

• Mérési mennyiségek: a szenzor lehet elmozdulás-, sebesség- vagy gyorsulásérzékelő; a feldolgozás során ezeket át lehet számítani egymásba integrálással vagy deriválással.
• Mintavételezés: a mintavételi frekvencia határozza meg, hogy milyen frekvenciatartományig mérünk megbízhatóan (gyors rengésekhez nagyobb frekvencia szükséges).
• Zaj és interferencia: emberi tevékenység, forgalom, szél és helyi geológiai sajátosságok zajt adnak, amelyeket először ki kell szűrni vagy figyelembe venni az értelmezésnél.
• Teljesítési határok: nagy rengéseknél a műszer telítődik (clipping), ami torzítja a mérést; ezért hálózatokban gyakran több típusú szenzort kombinálnak.

Alkalmazások és jelentőség

A szeizmogramok alapvetőek a földrengések tudományos vizsgálatában és a gyakorlati földrengés-monitorozásban. Használják őket:

• regionális és globális szeizmikus hálózatok valós idejű eseménykövetésére,
• készenléti és korai riasztó rendszerekben a veszély csökkentésére,
• épület- és infrastrukturális tervezésnél a tervezési földrengés-karakterisztikák meghatározására,
• kutatási célokra a földkéreg és a mélyebb szerkezetek szerkezetének feltárására.

Hogyan olvassuk a szeizmogramot röviden?

Egy gyakorlati olvasási sor: azonosítsuk a P-hullám első jelét (első kitörés), majd az S-hullám kezdetét; mérjük az időeltérést; olvassuk le az amplitúdót a megfelelő komponenstől; alkalmazzuk a hálózat és a műszer kalibrációját a pontos magnitúdó és forráshely becsléséhez.

Összefoglalva: a szeizmogram a földrengések időbeli „lenyomata”, amelyből meghatározható a rengés helye, ereje és jellemzői — a mai digitális technológiáknak köszönhetően gyorsan és pontosan dolgozható fel, ami alapvető a kutatáshoz és a veszélycsökkentéshez.

Keresés betűvel