Rekonstruktion greenscher Funktionen durch Unruhe-Korrelationen am Gräfenberg-Array und dem deutschen seismologischen Regionalnetz

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Wegler
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 47551118

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Untersuchungen zu den Eigenschaften seismischer Bodenunruhe und zur Rekonstruktion greenscher Funktionen aus seismischer Bodenunruhe wurden durchgeführt. Insbesondere wurde eine neue Methode des Datenprozessings entwickelt und getestet, die nur auf linearen Schritten basiert und die auf die üblicherweise angewandte nichtlineare 1-Bit-Normierung verzichtet. Des Weiteren untersuchten wir die Konvergenz der Noisekorrelationsfunktion zur greenschen Funktion in Abhängigkeit von der Anzahl der zur Mittelung verwendeten Noise-Zeitfenster. Hierbei nutzten wir Daten von zehn Seismometern des Deutschen Seismologischen Regionalnetzes, was es uns ermöglichte Korrelationen aus bis zu 17 Jahren zur Mittelung einzusetzen. Für 45 Stationspaare im Entfernungsbereich zwischen 80 und 500 km zeigte sich, dass das Signal-Rausch-Verhältnis der aus Noise konstruierten greenschen Funktionen durch massive Stapelung mit der Wurzel der Anzahl der Stapelungen verbessert werden konnte, wenn das Rauschlevel im späten Teil der Korrelationsfunktion gemessen wurde. Problematisch hingegen verhält sich die Noise-korrelationsfunktion zu frühen Zeiten. Das hier gemessene Rauschniveau liegt nach einer Stapelzeit von einem Jahr deutlich höher als das Rauschniveau zu späten Zeiten. Darüber hinaus kann in diesem Zeitbereich der Korrelationsfunktion auch durch massives Stapeln keine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses erreicht werden. Zu diesen frühen Zeiten konvergiert die Noise-Korrelationsfunktion also auch bei massiver Stapelung nicht zur greenschen Funktion. Dies hat zur Folge, dass mit den bisher angewandten Methoden am Deutschen Seismologischen Regionalnetz keine Raumwellen aus seismischer Bodenunruhe extrahiert werden können. Die vermutliche Ursache dieses Verhaltens liegt in der ungleichmäßigen Verteilung der Noisequellen auf der Erde, die nicht im Einklang mit der in der Theorie angenommenen Gleichverteilung steht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Green’s function extraction for general linear systems. In American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting, San Francisco, USA, 15.–19.12. 2008
  E. Slob, R. Snieder, K. Wapenaar, and U. Wegler
  
• Noise and Diffuse Wavefields, volume Sonderband II of DGG-Mitteilungen, 2009. Deutsche Geophysikalische Gesellschaft. ISSN 0947-1944
  C. Sens-Schönfelder, J. Ritter, U. Wegler, and C. Grosse, editors
  
• The characteristic of the cross-correlation of ambient noise for some of the stations of the German Regional Seismic Network. In C. Sens-Schönfelder, J. Ritter, U. Wegler, and C. Grosse, editors, Noise and Diffuse Wavefields, volume Sonderband II of DGG-Mitteilungen, pages 89–90. Deutsche Geophysikalische Gesellschaft, 2009. ISSN 0947-1944
  D. Garus and U. Wegler
  
• 1 bit normalization compared to ’window seslction’ for crosscorrelation of ambient seismic noise. In 70th annual meeting of the German Geophysical Society (DGG), Bochum, Germany, 15.–18.03. 2010
  D. Garus and U. Wegler
  
• Dependence of ’signal to noise’ ratio of green’s functions constructed from ambient seismic noise on stacking time using 17 years of data and 10 stations of German Regional Seismic Network (GRSN). In American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting, San Francisco, USA, 13.–17.12. 2010
  D. Garus and U. Wegler
  
• Green’s functions from 17 years of broadband seismic noise recorded at German Regional Seismic Network (GRSN). In European Seismological Commission (ESC) - 32nd General Assembly, Montpellier, France, 06.–10.09. 2010
  U. Wegler and D. Garus
  
• The Green’s function between the stations of the German Regional Seismic Network from ambient noise. In European Geosciences Union (EGU) - General Assembly, Vienna, Austria, 02.–07.05. 2010
  D. Garus and U. Wegler
  
• The Green’s functions constructed from 17 years of ambient seismic noise recorded at ten stations of the German Regional Seismic network. Bull. Seis. Soc. Am., 101(6):2833–2842, 2011
  D. Garus and U. Wegler
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1785/0120110115)