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Renewal of the portable instrument pool at the Institute of Geophysics and Swiss Seismological Service: The mid-period and strong-motion component

English title Renewal of the portable instrument pool at the Institute of Geophysics and Swiss Seismological Service: The mid-period and strong-motion component
Applicant Husen Stephan
Number 133759
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Institut für Geophysik ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Geophysics
Start/End 01.12.2010 - 31.08.2012
Approved amount 260'000.00
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Keywords (10)

Seismology; Seismic instruments; Seismometers; Data loggers; field work; seismic tomography; ambient noise; site characterization; aftershock deployment; glacial seismology

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Der Betrieb von temporären seismologischen Netzen bildet eine wichtige Grundlage in der Seismologie. Temporäre Netze werden entweder in Gebieten eingesetzt, in denen keine permanent installierten Stationen existieren, oder zur Verdichtung von existierenden permanenten Netzwerken bei speziellen wissenschaftlichen Fragestellungen. Das Institut für Geophysik und der Schweizerische Erdbebendienst an der ETH Zürich haben eine lange, erfolgreiche Tradition im Betrieb von temporären seismologischen Netzen. Ein Teil der bisher verwendeten Instrumente ist allerdings mittlerweile technisch veraltet. Diese sollen mit der in diesem Projekt bewilligten Finanzierung ersetzt werden. Ferner soll der bestehende Instrumentenpool mit modernen Instrumenten erweitert werden, um neuen Herausforderungen im Betrieb von temporären seismologischen Netzen zu begegnen. Der so erneuerte Instrumentenpool wird aus zwei Komponenten bestehen: eine Komponente für die Untersuchung von kleinräumigen Prozessen und Strukturen, bestehend aus kurz- und mittelperiodischen Seismometern, sowie eine Komponente für die Untersuchung von grossräumigen Prozessen und Strukturen in der Lithosphäre und Astenosphäre, bestehend aus breitbandigen Seismometern. Beide Komponenten werden in bestehenden Instrumentenpool am Institut für Geophysik und der Schweizerische Erdbebendienst an der ETH Zürich integriert, um eine grösstmögliche Flexibilität beim Einsatz der Instrumente zu gewährleisten.Der neu Instrumentenpool kann in den folgenden zukünftigen Projekten eingesetzt werden: 1. multi-disziplinäre Untersuchungen von dynamischen Prozessen bei der Bewegung von Gletschern durch die Installation von dichten seismologischen Netzen auf Gletschern, 2. Untersuchungen der Struktur und physikalischen Zusammensetzung der Lithosphäre und Asthenosphäre in verschiedenen Gebieten der Erde mit lokalen und regionalen seismologischen Netzen, 3. hoch-präzise Überwachung von lokalen Erdbeben mit Hilfe von lokalen seismologischen Netzen, 4. Überwachung von Nachbebenserien nach signifikanten Erdbeben zum besseren Verständnis der Prozesse, die zu Nachbebenserien führen, und zur Abschätzung der aufgetretenen Erschütterungsintensitäten, 5. Überwachung von Gebäuden und kritischen Infrastrukturen mit Hilfe von Beschleunigungsmessern, 6. Analyse des kompletten seismischen Wellenfeldes der Bodenunruhe zur Abschätzung lokaler Standorteffekte, die zu einer verbesserten Gefährdungsabschätzung und Mikrozonierung führen. Wie in der Vergangenheit, werden die gewonnen Daten die Grundlage für eine Vielzahl von wissenschaftlichen Arbeiten bilden.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Swiss Geoscience Meeting 16.11.2012 Bern
Swiss Geoscience Meeting 11.11.2011 Zurich


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
127197 Subglacial Controls on the Short Term Dynamics at the Margin of the Greenland Ice Sheet 01.02.2010 Project funding

Abstract

This proposal requests funding for the renewal of mid-period and strong-motion component of the portable seismic instrument pool at the Institute of Geophysics (IfG) and the Swiss Seismological Service (SED). The availability of seismic field equipment since 1995 has been of pivotal importance for the funding of a number of research projects, for several PhD theses, and many publications. By close collaboration with other leading groups in seismology, the members and students of the research groups at IfG and SED are engaged in state-of-the-art international research in a very competitive field; they have access to expert knowledge and tutoring in seismic fields otherwise not available at ETH Zurich. This will remain equally important in the future, as it has been in the past. After 15 years of intensive use, some of the existing equipment (in particular the MARS88 digitizers and the six strong-motion stations for rapid deployment missions) are technically outdated and no longer suitable for field use. Moreover, in the intervening years, instruments that offer higher dynamic ranges, consume less power, and are smaller in size have become the standard. These new instruments also allow recording of seismic signals over a wider frequency range and with higher sampling rates than before. Moreover, seismological practise has moved towards deployment of denser arrays consisting of a larger number of stations deployed in more remote sites. The proposed new instrument pool at IfG and SED will therefore consist of modern, state-of-the-art instruments that allow continuation of the successful research program and development of new strategies for the deployment of portable seismometers in the context of national and international projects.Using the new instrument pool IfG and SED plan to continue and intensify research in the following areas: 1) multi-disciplinary studies of dynamic processes related to glacier movement by deploying dense arrays of mid- and mid-period sensors on glaciers, 2) investigations of structure and physical properties of the lithosphere and asthenosphere in different regions of the world using local and regional arrays of mid-period and broadband instruments, 3) high-precision monitoring of local earthquakes using small and dense arrays of mid-period and strong-motion sensors, 4) rapid deployment of dense arrays following significant earthquakes for aftershock studies and evaluation of local shaking intensities, 5) monitoring of building stock and other critical civil infrastructure using strong-motion sensors, 6) analysis of the full ambient wavefield for hazard assessment and microzonation studies by deploying dense arrays of mid-period sensors.Data acquired with the new instrument pool will be integrated in the existing data processing facilities at SED to allow for easy data quality control and data archival. Data will be available to researchers at ETH Zurich as well as to other researchers through ArcLink and the European Integrated waveform Data Archive (EIDA). Instruments of the new pool will be maintained by the experienced technicians at the electronics laboratory operated by IfG and SED. In order to optimize site selection and installation deployment of stations in the field will continue to be performed by a team of technicians and seismologists.The new instrument pool will consist of two components: 1) a mid-period and strong-motion component, and 2) a broadband component. These two components will be integrated into the pool of existing instruments at IfG and SED, which have been constantly added using own funding. Integrating all instruments in one instrument pool ensures maximum flexibility in instrument usage. For example, studies of the lithosphere including detailed studies of local seismicity are optimally served by larger deployments using a combination of broadband and short-period sensors. This proposal only requests funding the short-period and strong-motion component. Funding for the broadband component will be requested by a companion proposal to ETH Zurich.
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