Det internationella övervakningssystemet är det bästa globala seismiska nätverket för övervakning av kärnvapenprov över hela världen. För att utöka systemets upptäcktsmöjligheter, dock, internationella övervakare bör söka information, metoder och expertis för mindre regionala seismiska nätverk.
I en artikel publicerad som en del av ett kommande fokusavsnitt om regionala seismiska nätverk i Seismologiska forskningsbrev , Seismologen Keith Koper vid University of Utah förklarar hur arbetet med regionala seismiska nätverk i Nordamerika bidrar till övervakning av kärnprov, särskilt vid lågavkastningsexplosioner. Koper är chef för University of Utah Seismograph Stations.
Behovet av att upptäcka explosioner med låg avkastning – de med en avkastning som är mindre än 0,5 kiloton och som orsakar seismiska händelser mellan magnituden 1,0 och 3,0 – har blivit mer pressande, givet motstridiga rapporter om ryska lågavkastningstester vid dess arktiska öbas Novaja Zemlja och i Nordkorea, där forskare har diskuterat om en händelse 2010 var en explosion eller en naturlig jordbävning.
"Oavsett om det är en erfaren testare som Ryssland eller en oerfaren testare som Nordkorea, den amerikanska regeringen har ett mycket starkt intresse av dessa små händelser, sa Koper.
Dessa små seismiska händelser skulle sannolikt bara registreras väl på lokala avstånd på 150 till 200 kilometer, och är svåra att skilja från jordbävningar och andra typer av industriella explosioner. Regionala seismiska nätverk, som arbetar över lokala avstånd och rutinmässigt skapar kataloger över små jordbävningar som måste vara oförorenade av icke-jordbävningsseismiskt brus, är väl rustade att hantera dessa utmaningar.
"Det är typ vårt bröd och smör - upptäckten, platsen och uppskattningen av storleken på dessa små händelser, " noterade Koper. "Det är ett sätt som regionala nätverk i Nordamerika kan bidra till denna viktiga globala säkerhetsfråga."
I tidningen SRL, Koper ger flera exempel på hur regionala seismiska nätverk har tillhandahållit data som kan vara användbara för internationell kärnkraftsövervakning. De flesta regionala seismiska nätverk i Nordamerika kretsar kring en speciell "seismo-tektonisk funktion som garanterar extra övervakning jämfört med vad du kan få från ett globalt eller nationellt nätverk, sade Koper, såsom New Madrid Fault Zone i centrala USA eller Cascadia subduktionszon i Pacific Northwest.
Data från flera nordamerikanska regionala nätverk hjälper seismologer att förfina några av de vanliga teknikerna som de använder för att skilja explosioner från naturliga jordbävningar, såsom att jämföra yt- och kroppseismiska vågor och beräkna förhållandet mellan P-vågor och S-vågor. (P-vågor komprimerar sten i samma riktning som vågens rörelse, medan S-vågor rör sig sten vinkelrätt mot vågens riktning.) Även om dessa tekniker kan identifiera jordbävningar på regionalt och globalt avstånd, data som samlats in av regionala nätverk tyder på att dessa tekniker kanske inte fungerar på liknande sätt över lokala avstånd.
Specifika regioner kan tillhandahålla annan viktig information för övervakning. Till exempel, geologin i nordöstra USA liknar mer asiatiska testplatser än geologin i västra Nordamerika. "Om du verkligen är intresserad av att upptäcka saker i, låt oss säga, Nordkorea, nordöstra USA är en bättre geologisk analog, sa Koper.
Bortom IMS, Diskriminering av lågavkastande kärnvapenprov är också ett ämne av intresse för myndigheter som det amerikanska försvarsdepartementet och nationella laboratorier. I Utah, till exempel, Air Force Research Laboratory har tillhandahållit medel för de regionala nätoperatörerna att skapa en katalog över tider, platser och storlekar av gruvsprängningar i Utah. "För de människor som testar nya metoder för diskriminering, kanske baserat på maskininlärning eller något liknande, vi kan ge detta fina, sanningskatalog, sa Koper.
