Forenzní seismologie - Forensic seismology

Forenzní seismologie je forenzní použití technik seismologie detekovat a studovat vzdálené jevy, zejména exploze, včetně těch z nukleární zbraně.[1]

Kvůli účinnosti, s jakou se seizmické vlny šíří po Zemi, a kvůli technickým obtížím při oddělení výbuchů, aby se snížilo jejich seismické záření, je forenzní seismologie kritickou technikou při prosazování zákazů podzemní jaderné zkoušky.[2]

Kromě jaderných výbuchů jsou to i podpisy mnoha dalších druhů výbuchů [3] lze také detekovat a analyzovat forenzní seismologií,[1] a dokonce i další jevy, jako jsou oceánské vlny (globální mikroseismus ), pohyb ledovců po mořském dně nebo při srážce s jinými ledovci,[4] nebo výbuchy v ponorkách.[5][6]

Mezi organizace se zkušenostmi v oblasti forenzní seismologie patří AWE Blacknest, Národní laboratoř Los Alamos, Sandia National Laboratory, a Lawrence Livermore National Laboratory.

Seismická detekce jaderných detonací

Forenzní seismologie je jednou z několika dalších metod používaných organizací globální komunita k určení souladu s Smlouva o úplném zákazu jaderných zkoušek (CTBT). Síť přibližně 170 seismických stanic spolu s daty generovanými ze zdrojů, jako je infrazvuk, hydroakustika, a radionuklid Detekce se používá k identifikaci a lokalizaci jaderných detonací.[7] Forenzní seismologie se konkrétně používá k lokalizaci jaderných detonací, ke kterým mohlo dojít pod zemí.

Seismické stanice zaznamenávají podzemní tlakové vlny a přenášejí tato data ke zpracování prostřednictvím zabezpečených komunikačních spojení. Existuje mnoho problémů spojených s pokusem odlišit jaderný výbuch od jiných přírodních a člověkem způsobených jevů, jako jsou zemětřesení, těžební výbuchy a konstrukce.[7] Jaderné výbuchy přesahující 150 kiloton generují tlakové vlny, které primárně procházejí zemským jádrem a pláštěm.[7] Tyto typy výbuchů lze snadno identifikovat, protože směs hornin, kterými signály procházejí, je spravedlivá homogenní a generované signály jsou prosté hluk. Menší jaderné výbuchy je obtížnější identifikovat, protože tlakové vlny primárně procházejí Zemí horní plášť a kůra, což vede k narušení signálu v důsledku heterogenity hornin v této hloubce.[7]

Národy mohou také provádět tajné podzemní testy, které nelze snadno identifikovat. Jeden způsob skrytí podzemní jaderné detonace se nazývá oddělení. To zahrnuje odpálení jaderné hlavice v podzemní dutině, aby se významně tlumila amplituda následných podzemních tlakových vln.[7] Další navrhovaná metoda skrývání jaderných detonací se nazývá maskování dolu. Tato technika využívá větší explozi k maskování menšího jaderného výbuchu.[8] Proveditelnost maskování dolů byla zpochybněna, protože seismické události dostatečně velké na maskování jaderného výbuchu jsou mimořádně vzácné a vzbudily by podezření.[8] Menší výnosy jaderné detonace může být také obtížné zjistit, protože produkují hodnoty podobné malým zemětřesením nebo jiným přírodním událostem.[8]

Při shromažďování seismických dat je nutné je zpracovat, aby poskytly smysluplné informace. Algoritmy se používají k izolaci vzorů, odstranění šumu a generování odhadů. Vývoj účinných algoritmů pro detekci jaderné detonace vedl k mnoha pokrokům v jiných oblastech, jako např kriging, pokročilá metoda interpolace používá se především v geostatistika.[7] Algoritmy se používají k identifikaci klíčových charakteristik vlnových forem, jako je vzdálenost mezi vrcholy, amplituda, fáze, P-vlna amplituda a S-vlna amplituda. P-vlny nebo primární vlny jsou kompresní vlny, které se rychle šíří horninou, a jsou obecně prvními vlnami, které dosáhnou seismických stanic.[7] S-vlny nebo smykové vlny přicházejí po P-vlnách. Poměr vln P k S je jednou z několika důležitých hodnot používaných k charakterizaci seismických událostí. Když byla identifikována jaderná detonace, používají se algoritmy k odhadu detonační doby, výbušnosti a hloubky pohřbu.[9]

Reference

  1. ^ A b J. David Rogers a Keith D. Koper. „Některé praktické aplikace forenzní seismologie“ (PDF). Citováno 2011-09-09.
  2. ^ John J. Zucca (září 1998). „Forenzní seismologie podporuje CTBT“. Lawrence Livermore National Laboratory. Citováno 2011-09-09.
  3. ^ Koper, K. D., T. C. Wallace a R. C. Aster (2003), Seismic recordings of the Carlsbad, New Mexico, pipeline výbuch ze dne 19. srpna 2000, Bulletin of Seismological Society of America, 93 (4), 1427-1432
  4. ^ Martin, S., R. Drucker, R. Aster, F. Davey, E. Okal, T. Scambos a D. MacAyeal (2010), Kinematická a seismická analýza rozpadu obrovských tabulkových ledovců na mysu Adare v Antarktidě, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 115, doi: 10.1029 / 2009 JB006700
  5. ^ Richard A. Lovett (5. března 2009). „Forenzní seismologie“. Časopis COSMOS. Archivovány od originál dne 9. března 2011. Citováno 9. září 2011.
  6. ^ Christina Reed (únor 2001). „Potopení Kurska“. GeoTimes. Citováno 2011-09-09.
  7. ^ A b C d E F G „Forenzní seismologie podporuje CTBT“. str.llnl.gov. Citováno 2017-04-23.
  8. ^ A b C PŘÍLOHA E Řešení únikových podzemních jaderných zkoušek Smlouva o úplném zákazu jaderných zkoušek: technické problémy pro USA Národní akademie Press. 2012. doi:10.17226/12849. hdl:2027 / mdp. 39015041921126. ISBN  978-0-309-14998-3.
  9. ^ Douglas, Alan (2017). Forenzní seismologie a zákazy jaderných zkoušek. Cambridge University Press. ISBN  9781107033948.