Rozlišení vzdálených záznamů přirozených zemětřesení a explozí na příkladu severokorejských jaderných testů
Vol.24,No.1-2(2017)
Severní Korea je jedinou zemí, která po roce 2000 uskutečnila jaderné exploze. Na své jaderné střelnici Punggye-ri v sv. části země provedla Severní Korea v letech 2006 až 2016 celkem pět pokusných jaderných explozí. Magnitudo mb počítané z objemových vln dosáhlo v případě posledního testu, ze dne 9. 9. 2016, hodnoty 5,1 (podle IDC CTBTO) až 5,3 (podle NEIC a NDC Brno). Zatím poslední jaderná exploze uskutečněná na území KLDR byla tedy nejsilnější z diskutovaných pěti událostí. Seismický signál odpovídající severokorejským jaderným testům byl registrován mnoha seismickými stanicemi, včetně širokopásmových stanic Ústavu fyziky Země (ÚFZ). Jedna z těchto stanic (stanice VRAC) je součástí Mezinárodního monitorovacího systému CTBTO zaměřeného na verifikaci dodržování Smlouvy CTBT. Pro tento účel je ovšem nezbytné seismické jevy nejen detekovat a lokalizovat, ale je nutné také rozlišit záznamy přirozených zemětřesení a explozí. Vzhledem k obrovskému množství dat (Mezinárodní datové centrum CTBTO lokalizovalo v roce 2016 více než 37.000 seismických jevů) je zapotřebí, aby metody aplikované rutinně pro toto rozlišení byly jednoduché a automatizované. První rozlišení může být provedeno již jen na základě lokace a hypocentrální hloubky. Další široce používanou metodou je metoda založená na porovnání magnitud Ms a mb. Třetí metodou diskutovanou v tomto článku je metoda využívající kvantifikaci tzv. komplexity (poměr energie cody a počáteční sekvence signálu). Severokorejské jaderné testy vykazují vyšší hodnoty Ms (s ohledem na magnituda mb), než je běžné u jaderných explozí. Naopak předběžně vypočtené hodnoty komplexity jsou v případě severokorejských testů typicky nízké. Výpočet hodnot komplexity ovšem silně závisí na poměru amplitud signálu a šumu. V případě identifikace jevů typu severokorejských jaderných testů se tak jeví jako vhodný postup kombinovat obě diskutované metody (poměry magnitud Ms:mb a výpočty komplexity).
seismické monitorování; CTBTO; jaderné exploze; diskriminační metody
Basham P. W. – Horner R. B. (1973): Seismic magnitudes of underground nuclear explosions. – Bulletin of the Seismological Society of America, 63, 105-131.
Bonner J. – Herrmann R. B. – Harkrider D. – Pasyanos M. (2008): The surface wave magbnitude of the 9 October 2006 North Korean Nuclear Explosion. – Bulletin of the Seismological Society of America, 98, 5, 2498-2506.
Bowers D. – Selby N. D. (2009): Forensic Seismology and the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty. – Annu. Rev. Earth Planet Sci., 37, 209-236. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.36.031207.124143
Dahy A. S. – Hassib H. G. (2009): Discriminating Nuclear Explosions from Earthquakes at teleseismic Distances. – European Journal of Applied Sciences, 1, 4, 47-52.
Fisk M. D. – Jepsen D. – Murphy J. R. (2002): Experimental Seismic Event-screening Criteria at the Prototype International Data Center. – Pure and Applied Geophysics, 159, 865-888. https://doi.org/10.1007/s00024-002-8662-6
Gupta H. K. – Sitaram M. V. D. – Narain H. (1972): Surface-wave and body-wave magnitudes of some sino-soviet nuclear explosions and earthquakes. – Bulletin of the Seismological Society of America, 62, 2, 509-517.
Havíř J. (2016): Nový severokorejský jaderný test a role stanice VRAC v rámci Mezinárodního monitorovacího systému CTBTO. – Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku, 23, 1-2, 97-101.
Hoffmann W. – Kebeasy R. – Firbas P. (1999): Introduction to the verification regime of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty. – Physics of the Earth and Planetary Interiors, 113, 1-4, 5-9.
Lay T. – Welc J. L. (1987): Analysis of near-source contributions to early P-wave coda for underground explosions. I. Waveform complexity. – Bulletin of the Seismological Society of America, 77, 3, 1017=1040.
Pomeroy P. W, - Best W. J. – McEvilly T. V. (1982): Test Ban Treaty verification with regional data – a review. – Bulletin of the Seismological Society of America, 72, 6, S89-S129.
Selby N. D. – Marshall P. D. – Bowers D. (2012): mb:Ms Event Screening Revisited. – Bulletin of the Seismological Society of America, 102, 1, 88-97. https://doi.org/10.1785/0120100349
Taylor S. R. – Anderson D. N. (2009): Rediscovering Signal Complexity as a Teleseismic Discriminant. – Pure and Applied Geophysics, 166, 325-337. https://doi.org/10.1007/s00024-008-0449-y
Weichert D. H. – Basham P. W. (1973): Deterrence and false alarms in seismic dicsrimination. Bulletin of the Seismological Society of America, 63, 1119-1132.
U.S. Congress, Office of Technology Assessment (1988): Seismic Verification of Nuclear Testing Treaties. – OTA-ISC-361, U.S. Government Printing Office, Washington D.C.
