پایش فعالیت آتشفشان با تحلیل هم‌زمان نسبت دامنه امواج لرزه‌ای و سرعت نسبی داده‌های نوفه‌های لرزه‌ای محیطی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه فیزیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 استادیار، گروه فیزیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

3 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

4 استادیار، گروه فیزیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

5 استادیار، موسسه ملی ژئوفیزیک و آتش فشان شناسی، شعبه کاتانیا، کاتانیا، ایتالیا

doi
10.30499/ijg.2022.351400.1443
چکیده

از تابع همبستگی متقابل نوفه­های لرزه‌ای محیطی به‌کرات برای نظارت بر فعالیت آتشفشان­ها استفاده شده است. این روش معمولاً محدود به آتشفشان­های مجهز به شبکه­های بزرگ و با ایستگاه­های متراکم و باندپهن است. در این مقاله روشی پیشنهاد شده است که می­تواند به‌طور خودکار و بدون نیاز به تجهیزات پیشرفته، تابع همبستگی متقابل نوفه­های لرزه‌ای محیطی را محاسبه کند و با استفاده از آن، تغییرات سرعت نسبی و همچنین تغییرات نسبت دامنه­های لرزه‌ای را به‌عنوان دو پیش­نشانگر فوران، تحلیل و بررسی کند. برای این منظور از داده­های لرزه‌ای پیوسته پنج ایستگاه لرزه­نگاری نزدیک آتشفشان اتنا در ایتالیا استفاده شده است. ابتدا مؤلفه­های قائم داده­های روزانه به نگاشت­های سی دقیقه‌ای تبدیل و پس از حذف میانگین، قسمت­هایی از نگاشت با دامنه بیشتر از سه برابر جذر مربع میانگین حذف شدند. در ادامه، تابع همبستگی متقابل بین جفت­ایستگاه­ها محاسبه و در بازه­های فرکانسی مختلف فیلتر شد. سپس تغییرات سرعت امواج لرزه‌ای با استفاده از بسته پایتون MSNoise و روش پنجره­های متحرک طیف متقابل برای تمام ایستگاه­ها محاسبه شد.در مرحله دوم، تجزیه و تحلیل نسبت دامنه­های لرزه‌ای با روش SARA (Seismic Amplitude Ratio Analysis) انجام و نمودارهای نسبت دامنه­ها رسم شد. در نهایت، با استفاده از آزمون تحلیل روند من- کندال و آزمون تخمین شیب سن، مقدار عددی شیب هر نمودار، جداگانه محاسبه شد. نتایج نشان­دهنده کاهش سرعت نسبی به میزان 2/0 درصد و همچنین افزایش نسبت دامنه­های امواج لرزه‌ای در 90 درصد جفت ایستگاه­ها از چند روز قبل از فوران اصلی است. اندازه‌گیری خودکار و مداوم این دو پیش­نشانگر و تلفیق نتایج آنها، می­تواند پتانسیل این روش را برای بهبود روند نظارت بر آتشفشان­ها به‌خوبی نشان دهد.