Study of the GRiD MT method's use for seismic event's detection and characterization : from the regional to the local scale
Étude de l'utilisation de la méthode GRiD MT pour la détection et la caractérisation d'évènements sismiques : de l'échelle régionale à l'échelle locale
Résumé
One of the challenges of the institutes in charge of seismic monitoring is to rapidly detect, locate and characterize seismic events. Here, we study the feasibility of the implementation of a grid-search moment tensor inversion tool called GRiD MT at CEA for earthquake and tsunami warning purposes. With only one algorithm, the method rapidly, and automatically, provides the major information about seismic events (i.e., origin time, location, magnitude, and focal mechanism). We focus our study on the Ibero-Maghreb region for the monitoring of moderate to large earthquakes, and on Southeastern France for moderate earthquakes (in particular on the 2019/11/11 Le Teil Mw4.8 and 2017/04/07 Barcelonnette Mw4.8 earthquakes).For each region of interest, the GRiD MT approach requires an extensive preliminary analysis to select inversion parameters (velocity model, frequency band, and set of stations) and grid size and spacing. The results applied for both regions are close to solutions published by other institutes (USGS, GFZ, OCA, ...). Nonetheless, in order to reduce the very time consuming preliminary parameter selection, an automatic parametrization based on signal to noise ratio is developed and allows us to test various frequency bands and station distributions. Such development is required for an easier implementation of GRiD MT in different regions of interest and/or for different magnitude ranges. Applied to a lower magnitude earthquake in the French Alps, the results are very encouraging.Moreover, because GRiD MT calculates thousands of source solutions over space and time, it becomes possible to determine source uncertainties based on the variance reduction values. Several statistical approaches are considered: from mean and standard deviation values to clustering and mechanism similarities. From a selection of events, the origin times, locations, and moment magnitudes are found stable unlike the depth and focal mechanism determination (especially dip angles). Finally, several improvements are made to GRiD MT in order to provide reliable event detections when used in real time.
L'un des objectifs des instituts en charge de la surveillance sismique est la détection, localisation et caractérisation rapide des évènements sismiques. Nous étudions ici la faisabilité de l'implémentation d'une approche de recherche en grille du tenseur des moments nommée GRiD MT au CEA pour l'alerte séisme et tsunami. Avec un unique algorithme, la méthode fournit rapidement et automatiquement les informations majeures d'un évènement sismique (c'est-à-dire un temps origine, une localisation, une magnitude et un mécanisme au foyer). Nous nous concentrons sur les régions ibéro-maghrébine pour la surveillance de séismes modérés à forts, et à la France sud-est pour la surveillance de séismes modérés (Le Teil Mw4,8 le 11/11/2019 et Barcelonnette Mw4,8 le 07/04/2014). Pour chaque région, l'approche GRiD MT nécessite un important travail préliminaire pour la sélection des paramètres d'inversion (modèle de vitesse, bande de fréquence, jeu de stations) et de la grille. Les résultats appliqués dans les deux régions montrent des solutions proches de celles des autres instituts (USGS, GFZ, OCA, ...). Néanmoins, dans le but de réduire le temps de sélection des paramètres, une approche automatique de paramétrisation basée sur le rapport signal-à-bruit est développée et nous permet de tester différentes bandes de fréquences et distributions de stations. Ce développement est nécessaire pour faciliter l'implémentation de la méthode GRiD MT dans différentes régions d'intérêt et/ou pour différentes gammes de magnitudes. Appliquée à un séisme de magnitude plus faible dans les Alpes françaises, les résultats sont très encourageants.De plus, du fait des milliers de solutions de source calculées par la méthode GRiD MT dans le temps et l'espace, il devient possible de déterminer les incertitudes se basant sur les valeurs de réduction de variance. Plusieurs approches statistiques sont considérées : des valeurs de moyenne et d'écart-type au clustering et à la similarité des mécanismes. Depuis une sélection d'évènements, le temps origine, la localisation, et la magnitude de moment sont montrés stables à l'inverse de la profondeur et du mécanisme au foyer (particulièrement l'angle de pendage). Finalement, plusieurs améliorations sont apportées à la méthode GRiD MT pour fournir des détections fiables d'évènements lors d'une utilisation temps réel.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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