geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2022-1-134geophystech-219Research ArticleСтатьиВыявление дрейфа часов в сейсмических записях и определение временных сдвигов для сети станцийDetection of clock errors in seismic records and estimation of time shifts for a seismic networkБеловежецН. Н.BelovezhetsN. N.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Инженер лаборатории сейсмической томографии Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: шумовая сейсмическая интерферометрия, поверхностно-волновая томография.

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

BelovezhetsNN@ipgg.sbras.ruБережневЯ. М.BerezhnevY. M.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Инженер лаборатории сейсмической томографии Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: пассивная сейсмическая интерферометрия, мониторинг изменений сейсмических скоростей.

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

https://orcid.org/0000-0002-4850-8239ЯковлевА. В.JakovlevA. V.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории сейсмической томографии Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: алгоритмы сейсмической томографии, сейсмология вулканов, геодинамика зон коллизии и субдукции, планирование и установка временных сетей сейсмических станций.

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

АбраменковС. С.AbramenkovS. S.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник лаборатории сейсмической томографии ИНГГ СО РАН. Основные научные интересы: вулканическая сейсмичность, обработка сейсмических данных, анализ когерентности волнового поля.

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

АбкадыровИ. Ф.AbkadyrovI. F.

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Инженер лаборатории сейсмической томографии ИНГГ СО РАН. Основные научные интересы: микросейсмическое зондирование, сейсмология вулканов, планирование и установка временных сетей сейсмических станций.

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН Новосибирский государственный университетРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS Novosibirsk State UniversityRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RASRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наукРоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS Institute of Volcanology and Seismology FB RASRussian Federation20221412202201134142Copyright © Беловежец Н.Н., Бережнев Я.М., Яковлев А.В., Абраменков С.С., Абкадыров И.Ф., 20222022Беловежец Н.Н., Бережнев Я.М., Яковлев А.В., Абраменков С.С., Абкадыров И.Ф.Belovezhets N.N., Berezhnev Y.M., Jakovlev A.V., Abramenkov S.S., Abkadyrov I.F.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/219

В записях автономных сейсмологических станций нередко встречаются некорректные записи их собственного времени, вызванные дрейфом кварцевых часов прибора. В данной работе предложена методика обнаружения подобных ошибок времени для сети сейсмических станций, основанная на анализе кросс-корреляционных функций сейсмического шума с применением инверсии Монте-Карло с цепями Маркова без использования эталонного сигнала. Предложенная методика была апробирована на данных временной сейсмической сети, установленной на острове Парамушир в 2021–2022 гг., для которых были успешно определены временные сдвиги и внесены поправки в кросс-корреляционные функции.

In the records of autonomous seismological observations occurrence of quartz watch clock drift often leads to incorrect time records. This paper presents a method for detecting such errors in a seismic station network based on the analysis of ambient seismic noise cross-correlation functions using Monte-Carlo Markov chain (MCMC) approach without using a reference signal. The proposed method was tested on the seismic data of a temporary seismic network installed on Paramushir Island in 2021-2022 for which time shifts were successfully estimated and corrections to the cross-correlation functions were made.

Шумовая сейсмическая интерферометриядрейф часоввременной сдвиг сейсмических записейAmbient seismic noise interferometryclock errorseismic data time shiftsВыражаем благодарность КФ ФИЦ ЕГС РАН за предоставление данных с постоянной сейсмической станции SKR. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 22-27-00374.ReferencesBensen G.D., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Levshin A.L., Lin F., Moschetti M.P., Shapiro N.M., Yang Y. Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements // Geophysical Journal International. – 2007. – Vol. 169 (3). – P. 1239–1260, doi: 10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x.Bensen G.D., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Levshin A.L., Lin F., Moschetti M.P., Shapiro N.M., Yang Y. Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements // Geophysical Journal International. – 2007. – Vol. 169 (3). – P. 1239–1260, doi: 10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x.Ermert L., Sager K., Afanasiev M., Boehm C., Fichtner A. Ambient seismic source inversion in a heterogeneous Earth: theory and application to the Earth’s hum // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 2017. – Vol. 122 (11). – P. 9184–9207, doi: 10.1002/2017JB014738.Ermert L., Sager K., Afanasiev M., Boehm C., Fichtner A. Ambient seismic source inversion in a heterogeneous Earth: theory and application to the Earth’s hum // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. – 2017. – Vol. 122 (11). – P. 9184–9207, doi: 10.1002/2017JB014738.Hable S., Sigloch K., Barruol G., Stahler S.C., Hadziioannou C. Clock errors in land and ocean bottom seismograms: high-accuracy estimates from multiple-component noise cross-correlations // Geophysical Journal International. – 2018. – Vol. 214. – P. 2014–2034, doi: 10.1093/gji/ggy236.Hable S., Sigloch K., Barruol G., Stahler S.C., Hadziioannou C. Clock errors in land and ocean bottom seismograms: high-accuracy estimates from multiple-component noise cross-correlations // Geophysical Journal International. – 2018. – Vol. 214. – P. 2014–2034, doi: 10.1093/gji/ggy236.Hastings W.K. Monte Carlo sampling methods using Markov Chains and their applications // Biometrika. – 1970. – Vol. 57 (1). – P. 97–109, doi: 10.1093/biomet/57.1.97.Hastings W.K. Monte Carlo sampling methods using Markov Chains and their applications // Biometrika. – 1970. – Vol. 57 (1). – P. 97–109, doi: 10.1093/biomet/57.1.97.Larose E., Derode A., Campillo M., Fink M. Imaging from one-bit correlations of wideband diffuse wave fields // Journal of Applied Physics. – 2004. – Vol. 95 (12). – P. 8393–8399, doi: 10.1063/1.1739529.Larose E., Derode A., Campillo M., Fink M. Imaging from one-bit correlations of wideband diffuse wave fields // Journal of Applied Physics. – 2004. – Vol. 95 (12). – P. 8393–8399, doi: 10.1063/1.1739529.Moreau L., Stehly L., Boué P., Lu Y., Larose E., Campillo M. Improving ambient noise correlation functions with an SVD-based Wiener filter // Geophysical Journal International. – 2017. – Vol. 211. – P. 418–426, doi: 10.1093/gji/ggx306.Moreau L., Stehly L., Boué P., Lu Y., Larose E., Campillo M. Improving ambient noise correlation functions with an SVD-based Wiener filter // Geophysical Journal International. – 2017. – Vol. 211. – P. 418–426, doi: 10.1093/gji/ggx306.Paitz P., Sager K., Fichtner A. Rotation and strain ambient noise interferometry // Geophysical Journal International. – 2019. – Vol. 216. – P. 1938–1952, doi: 10.1093/gji/ggy528.Paitz P., Sager K., Fichtner A. Rotation and strain ambient noise interferometry // Geophysical Journal International. – 2019. – Vol. 216. – P. 1938–1952, doi: 10.1093/gji/ggy528.Sabra K.G., Gerstoft P., Roux P., Kuperman W.A. Surface wave tomography from microseisms in Southern California // Geophysical Research Letters. – 2005. – Vol. 32 (14). – P. L14311, doi: 10.1029/2005GL023155.Sabra K.G., Gerstoft P., Roux P., Kuperman W.A. Surface wave tomography from microseisms in Southern California // Geophysical Research Letters. – 2005. – Vol. 32 (14). – P. L14311, doi: 10.1029/2005GL023155.Sens-Schönfelder C. Synchronizing seismic networks with ambient noise // Geophysical Journal International. – 2008. – Vol. 174 (3). – P. 966–970, doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03842.x.Sens-Schönfelder C. Synchronizing seismic networks with ambient noise // Geophysical Journal International. – 2008. – Vol. 174 (3). – P. 966–970, doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03842.x.Shapiro N.M., Campillo M., Stehly L., Ritzwoller M.H. High-resolution surface-wave tomography from ambient seismic noise // Science. – 2005. – Vol. 307 (5715). – P. 1615–1618, doi: 10.1126/science.110833.Shapiro N.M., Campillo M., Stehly L., Ritzwoller M.H. High-resolution surface-wave tomography from ambient seismic noise // Science. – 2005. – Vol. 307 (5715). – P. 1615–1618, doi: 10.1126/science.110833.Snieder R. Extracting the Green’s function from the correlation of coda waves: A derivation based on stationary phase // Physical Review E. – 2004. – Vol. 69. – P. 046610, doi: 10.1103/PhysRevE.69.046610.Snieder R. Extracting the Green’s function from the correlation of coda waves: A derivation based on stationary phase // Physical Review E. – 2004. – Vol. 69. – P. 046610, doi: 10.1103/PhysRevE.69.046610.Stehly L., Campillo M., Shapiro N.M. Traveltime measurements from noise correlation: stability and detection of instrumental time-shifts // Geophysical Journal International. – 2007. – Vol. 171 (1). – P. 223–230, 10.1111/j.1365-246X.2007.03492.x.Stehly L., Campillo M., Shapiro N.M. Traveltime measurements from noise correlation: stability and detection of instrumental time-shifts // Geophysical Journal International. – 2007. – Vol. 171 (1). – P. 223–230, 10.1111/j.1365-246X.2007.03492.x.Tarantola A. Inverse problem theory and methods for model parameter estimation. – SIAM, Philadelphia, 2005. – 333 p.Tarantola A. Inverse problem theory and methods for model parameter estimation. – SIAM, Philadelphia, 2005. – 333 p.Taylor G., Hillers G. Estimating temporal changes in seismic velocity using a Markov chain Monte Carlo approach // Geophysical Journal International. – 2020. – Vol. 220 (3). – P. 1791–1803, doi: 10.1093/gji/ggz535.Taylor G., Hillers G. Estimating temporal changes in seismic velocity using a Markov chain Monte Carlo approach // Geophysical Journal International. – 2020. – Vol. 220 (3). – P. 1791–1803, doi: 10.1093/gji/ggz535.Wapenaar K. Retrieving the elastodynamic Green’s function of an arbitrary inhomogeneous medium by cross correlation // Physical Review Letters. – 2004. – Vol. 93. – P. 254301, doi: 10.1103/PhysRevLett.93.254301.Wapenaar K. Retrieving the elastodynamic Green’s function of an arbitrary inhomogeneous medium by cross correlation // Physical Review Letters. – 2004. – Vol. 93. – P. 254301, doi: 10.1103/PhysRevLett.93.254301.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.