Vergelijking van coda-golven, de verstrooide golven die arriveren na de directe golven van een seismische gebeurtenis, kan worden gebruikt om de relatieve locaties van twee ondergrondse explosies te bepalen, volgens een nieuwe studie gepubliceerd in het open-access tijdschrift Het seismische record .

De techniek, genaamd coda wave interferometrie, werd getest op explosies die werden uitgevoerd als onderdeel van het Source Physics Experiment (SPE). Lawrence Livermore National Laboratory-onderzoekers Sean Ford en Bill Walter melden dat coda-golfinterferometrie ook een limiet kan stellen aan de omvang van de schade veroorzaakt door een explosie.

De bevindingen suggereren dat de techniek kan worden gebruikt om de schattingen van de relatieve locaties van grotere explosies te verbeteren, zoals de reeks aangekondigde kernproeven die de afgelopen twee decennia door de Democratische Volksrepubliek Korea zijn uitgevoerd.

"Op basis van de schaalgrootte en frequentieschaal die we in de paper konden gebruiken en de successen bij SPE, " zei Ford, "een conclusie is dat deze techniek kan worden gebruikt voor grotere explosies op grotere afstanden die zijn geregistreerd op verder verwijderde stations", zoals die worden gebruikt om Noord-Koreaanse tests te volgen.

In tegenstelling tot de directe en sterke P- en S-seismische golven die worden geproduceerd door een aardbeving of explosiegebeurtenis, coda-golven komen later aan en zijn gevoeliger voor verstrooiing door de rots waar ze doorheen gaan. Elke verandering in de verstrooiingsstructuur - van rotsen die door een explosie worden geduwd of verpletterd, bijvoorbeeld - "zal verschijnen in hoe deze later aankomende golven gedurende een langere tijd in dat medium zijn rondgekaatst, ' legde Ford uit.

In de nieuwe studie Ford en Walter gebruikten gegevens van de SPE, een lopend multi-institutioneel project waarbij Lawrence Livermore betrokken is, Los Alamos en Sandia National Laboratories op de voormalige nucleaire testlocatie in Nevada. De SPE voert chemische explosies uit om de seismische golven die ze produceren beter te begrijpen en om explosiedetectietechnieken te verfijnen, de analyses gebruiken om de monitoring van wereldwijde nucleaire explosies te verbeteren.

De onderzoekers gebruikten coda-golfinterferometrie om de bekende relatieve locatie te bepalen van twee chemische explosies die plaatsvonden tijdens fase I van de SPE. De eerste explosie, SPE-1, was gelijk aan 87,9 kilogram TNT. De tweede explosie, SPE-2, kwam overeen met 997 kilogram TNT.

Hun analyse concludeerde dat de twee explosies zich tussen de 6 en 18 meter van elkaar bevonden, en hoogstwaarschijnlijk 9,2 meter uit elkaar. De bekende scheiding tussen de twee explosies is ongeveer 9,4 meter uit elkaar.

Eerder onderzoek door seismologen David Robinson en collega's, toonde aan dat coda-golfinterferometrie aardbevingen nauwkeurig kon lokaliseren op honderden meters van elkaar. "We waren ervan overtuigd dat de aanpak zou werken voor chemische explosies, maar de vraag voor ons was of het zou kunnen werken voor zulke kleine en dicht bij elkaar gelegen explosies, ' zei Ford.

Ford en Walter gebruikten de techniek ook om de ondergrondse schade veroorzaakt door SPE-2 beter te karakteriseren, het vergelijken van de coda-golven met die geproduceerd door de 905 kilogram TNT-equivalent SPE-3 die later op dezelfde plek als SPE-2 tot ontploffing werd gebracht.

De details van de schade "zijn niet te zien aan de directe golven die aankomen op de [1 kilometer of meer] verre stations die we gewend zijn, dus we dachten dat we het misschien konden zien in deze gevoeliger verspreide golven, de coda-golven, "Ford uitgelegd

Op basis van de analyse, de schade veroorzaakt door SPE-2 moet beperkt zijn geweest tot een bolvormig gebied met een straal van minder dan 10 meter, concludeerden de onderzoekers.

"We dachten dat er veel meer schade zou zijn, of in ieder geval meer effect op de uitgaande golven, maar nu is er bewijs tegen die hypothese, dus dit wijst ons in andere richtingen om de waargenomen P- en S-golven te verklaren, ' zei Ford.

De studie is het eerste onderzoekspaper dat is gepubliceerd in Het seismische record , een nieuwe verkorte vorm, open access tijdschrift van de Seismological Society of America.