Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory hebben momenttensoren berekend voor 130 ondergrondse nucleaire en 10 chemische testexplosies die hebben plaatsgevonden op de Nevada National Security-testsite.

Vaak grafisch weergegeven om te lijken op een gestreepte "strandbal, "momenttensoren" zijn in wezen een wiskundig concept dat wordt gebruikt om krachten te beschrijven die aardbevingen veroorzaken, " zei Andrea Chiang, co-auteur van de nieuwe studie gepubliceerd in de Bulletin van de Seismologische Vereniging van Amerika .

In plaats van de krachten langs een aardbevingsbreuk, het moment dat tensoroplossingen berekend door Chiang en Michael Pasyanos de krachten van implosie vertegenwoordigen, explosie en instorting die plaatsvonden tijdens de ondergrondse tests. Deze berekeningen, de onderzoekers laten zien, kan worden gebruikt om explosies te onderscheiden van aardbevingen, en schat de opbrengst voor de explosies.

Pasyanos en Chiang zeiden dat het samenstellen van een uitgebreide database met moment-tensoroplossingen voor deze unieke reeks zorgvuldig gedocumenteerde explosies nuttig zal zijn voor onderzoekers die belast zijn met explosiebewaking. Hun dataset weerspiegelt nucleaire explosies op de locatie van 1970 tot 1992, en chemische explosies van 1993 tot 2019.

"Vanwege het moratorium op kernproeven, het is belangrijker dan ooit om analyses uit te voeren op verouderde gegevens, " zei Pasyanos. "We hopen dat deze dataset door anderen in de gemeenschap kan worden gebruikt om methoden te testen, valideren en verbeteren."

Vroeger, momenttensoroplossingen waren minder nuttig voor explosiebewaking dan aardbevingsanalyse vanwege aannames in de vergelijkingen - zoals het negeren van eventuele volumeveranderingen tijdens de gebeurtenis - die de belangrijke fysica van explosies omzeilden. Recenter, werk van Chiang en anderen heeft deze vergelijkingen verfijnd om dit type variabele op te nemen.

Bij sommige voorbereidende tests de onderzoekers waren in staat om aspecten van de Nevada moment tensor-oplossingen te gebruiken om seismische gebeurtenissen te categoriseren als aardbevingen of explosies. Ze testten ook of moment - een combinatie van kracht, slip en breukgebied dat seismologen gebruiken om de omvang van de aardbeving te bepalen, kunnen worden gebruikt om de opbrengst voor een explosie te bepalen.

"We hebben als gemeenschap het gevoel dat de grootte van het moment en het moment een soort betere kwantificerende parameter is voor een aardbeving, bijvoorbeeld, dus de natuurlijke vraag is, is het ook beter voor de schatting van de opbrengst?" zei Pasyanos.

De studie suggereert dat moment zich niet altijd direct vertaalt in opbrengst, maar wordt gecompliceerd door het type gesteente dat de explosie omringt, zoals eerdere studies ook hebben aangetoond.

"Als de explosie plaatsvindt in sterk gesteente, dat goed koppelt en een hoog seismisch moment produceert, " legde Pasyanos uit. "Als het in zwak gesteente is, een explosie van dezelfde grootte zou slecht koppelen, en je zou een kleiner seismisch moment krijgen voor dezelfde opbrengst."

De explosie-opnamen in Nevada zijn een mix van analoge en digitale gegevens, en de studie benadrukt het belang van het bewaren van seismische datasets voor toekomstige analyses, merken de onderzoekers op. Vaak, het kan een race tegen de klok zijn om gegevens te bewaren op media die fysiek verslechteren of niet meer kunnen worden gelezen met de huidige technologieën, of een tijdrovende inspanning om papieren dossiers te lezen en te digitaliseren.

Chiang benadrukte ook het belang van de mensen die aan seismische netwerken werkten, en de details die ze kunnen bijdragen over de stations en instrumenten, bij het ontleden van seismische gegevens uit het verleden. "Het is ook belangrijk om hun kennis te behouden, " ze zei.