Rozlišení vzdálených záznamů přirozených zemětřesení a explozí na příkladu severokorejských jaderných testů

HAVÍŘ, Josef. Rozlišení vzdálených záznamů přirozených zemětřesení a explozí na příkladu severokorejských jaderných testů (Teleseismic records discrimination of natural earthquakes and explosions on the example of the North Korean nuclear tests). Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku. Brno: Masarykova univerzita, 2017, vol. 24, 1-2, p. 57-63. ISSN 1212-6209.

Basic information

• Original name: Rozlišení vzdálených záznamů přirozených zemětřesení a explozí na příkladu severokorejských jaderných testů
• Name (in English): Teleseismic records discrimination of natural earthquakes and explosions on the example of the North Korean nuclear tests
• Authors: HAVÍŘ, Josef (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
• Edition: Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku, Brno, Masarykova univerzita, 2017, 1212-6209.

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10507 Volcanology
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/17:00098664
• Organization unit: Faculty of Science
• Keywords in English: seismic monitoring; CTBTO; nuclear explosions; discrimination methods
• Tags: CTBTO, nuclear explosions, NZ, rivok, seismic monitoring, station VRAC
• Tags: Reviewed

Abstract

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).

Abstract (in English)

North Korea is only one country conducting nuclear explosions after year 2000. In the period 2006–2016, there are five nuclear explosions conducted at the nuclear test site Punggye-ri in the NE part of the North Korea. Body wave magnitude mb of last event reaches value 5.3 according U.S. National Earthquake Information Centre NEIC and NDC Brno. It shows, that the last event is strongest explosion up to now. Many seismic stations registered signal related to North Korean nuclear tests, including broadband seismic stations operated by IPE (Institute of Physics of the Earth). One of these stations, station VRAC, is part of the International Monitoring System CTBTO focused on the verification of the compliance with the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty. Not only detection and location of events is sufficient for such verification, the discrimination between records of natural earthquakes and explosions is necessary as well. Considering huge amount of data (more than 37.000 event located in the International Data Centre CTBTO during year 2016), the routinely used discrimination methods have to be simple and self-acting. First discrimination can be simply based on location and hypocentre depth evaluation. Other broadly used method is focused on comparison of Ms:mb magnitudes. Third method discussed in this article is method of quantification of complexity (ratio of coda to signal energy). The North Korean nuclear tests show higher Ms values (regarding to mb) than it is expected for nuclear explosions. On the contrary, the preliminary computed values of complexity are typically low for the North Korean nuclear tests, but their calculation strongly depends on the signal to noise ratio. Thus, combination both methods (Ms:mb magnitudes and complexity evaluation) seems to be more appropriate for discrimination of events like the North Korean explosions rather than individually applied criterions.

Links

• LM2015079, research and development project: Name: Distribuovaný systém observatorních a terénních měření geofyzikálních polí (Acronym: CzechGeo/EPOS)

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR