Earthquake detection thresholds of broadband seismic networks in South Korea considering background seismic noise levels

신동훈; 신진수

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자료유형: 학술저널

저자정보: 신동훈 (한국지질자원연구원) 신진수 (한국지질자원연구원)

저널정보: 대한지질학회 지질학회지 지질학회지 제46권 제1호(통권 제186호)

발행연도: 2010.2

수록면: 31 - 38 (8page)

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현재 운영중인 광대역 지진관측소의 배경잡음 수준을 측정하고, 각 관측소의 잡음 수준에 따른 국내 광대역 관측망의 지진 관측 능력을 분석하였다. 배경잡음 수준 측정을 위해 2009년 1월부터 9월까지 39개 광대역 지진 관측소의 수직성분에 기록된 상시 배경잡음의 1-8 Hz 구간 주파수 대역 파워스펙트럼밀도의 평균을 구하였다. 주파수 영역에서 측정한 잡음 수준과 시간 영역에서 측정한 최대 진폭과의 비교를 위해, 2009년 1월부터 8월에 발생한 지역규모 2.0 이상 지진을 사용하여 파워스펙트럼밀도와 최대 진폭과의 상관관계를 유도하였다. 이를 이용하여 각 지진관측소에서 관측한 임의 규모 지진의 최대 진폭을 파워스펙트럼밀도로 변환하고 그 관측소의 배경잡음 수준과 비교하였다. 지진에 의한 파워스펙트럼밀도가 배경잡음 수준보다 6배 이상인 경우에 관측소가 지진을 감지한 것으로 가정하고, 6개 이상 관측소가 지진을 감지한 경우에 지진관측망이 지진을 관측한 것으로 판단하였다. 모든 관측소에서 배경잡음 수준이 주간에 비해 야간에 낮게 관찰되었으며, 이로 인해 주간보다 야간에 작은 규모의 지진을 관측할 수 있는 지역이 넓게 나타났다. 주간에 강원 내륙 지역에서는 관측 가능한 지진의 최소 규모가 1.8~2.0 수준이었으며, 비슷한 관측소 밀도를 가진 경기 지역에서는 2.0~2.2로 분석되었다. 관측소가 타 지역보다 밀집해있는 부산-울산 지역은 최소 규모가 2.2~2.4로서 관측 능력이 더 낮게 평가 되었는데, 이는 이 지역에 설치된 관측소의 배경잡음 수준이 상대적으로 높기 때문이다. 새로운 지진관측소를 추가할 경우, 잡음 수준에 따라 지진관측 능력에 미치는 영향은 큰 차이를 보였다. 이를 통해 지진관측소의 분포가 지진관측 능력을 가늠하는 결정적인 요소이지만 관측소의 잡음 수준 또한 중요한 요소로 작용하는 것을 알 수 있었다.

We estimate the earthquake detection threshold by comparing background seismic noise levels of 39 broadband seismic stations currently operating in South Korea. Background seismic noise levels of the vertical component are measured from seismograms recorded during January to September, 2009 and averaged in the frequency range of 1-8 Hz. In order to compare the power spectral density of the noise level measured in the frequency domain and the peak amplitude of seismogram measured in the time domain, we establish the relationship between power spectral density and peak amplitudes of seismograms generated by earthquakes magnitude greater than 2.0 occurring from January to August, 2009. Using this relationship, the peak amplitude observed at a station by a given magnitude earthquake is converted to the power spectral density. We assumed that an earthquake is detected when more than 6 stations observe the power spectral density that is 6 times greater than background noise level of each station. All stations shows that noise level at nighttime is lower than that at daytime, which results in that the area of smallest detection threshold is increased during the nighttime. The detection threshold of Gangwon region is estimated to be from magnitude 1.8 to 2.0 and Gyeongi region, having similar station density of Gangwon region, estimated to be from magnitude 2.0 to 2.2. The region covering Busan and Ulsan with the highest station distribution density shows a high threshold of magnitude 2.2 to 2.4 at the daytime due to high noise levels of stations in the region. The effect of an additional station on the detection ability of earthquakes appears quite differently depending on the noise level of the station. We find that the distribution of seismic stations is a decisive factor of earthquake detection threshold but the noise level of stations is also a significant factor.

#배경잡음 #지진 규모 #최대 진폭 #광대역 지진관측소 #지진 관측 능력 #background seismic noise #earthquake magnitude #peak amplitude #broadband seismic station #earthquake detection threshold

참고문헌 (10)

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2. [학술대회논문] - 신동훈 / 2009 / 지진관측소 배경잡음 수준의 일변화가 지진 관측 능력에 미치는 영향 / 2009 한국지구물리·물리탐사학회 학술대회 : 54 ~ 59

4. [단행본] - 한국지질자원연구원 / 2006 / 지진연구망 구축 및 네트워크 운영 기술 개발 / 기상청 기상지진기술개발사업 : 135 ~

5. [학술지(정기간행물)] - Given, H. K. / 1990 / Variations in broadband seismic noise at IRIS/IDA stations in the USSR with implications for event detection / Bulletin of the Seismological Society of America 80 : 2072 ~ 2088

6. [학술지(정기간행물)] - Marzorati, S. / 2006 / Ambient noise levels in north central Italy / Geochemistry Geophysics Geosystems 7 : Q09010 ~

7. [학술지(정기간행물)] - McNamara, D. E. / 2004 / Ambient noise levels in the continental United States / Bulletin of the Seismological Society of America 94 (4) : 1517 ~ 1527

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