Jämförelse av coda-vågor, de spridda vågorna som kommer efter de direkta vågorna av en seismisk händelse, kan användas för att bestämma de relativa platserna för två underjordiska explosioner, enligt en ny studie publicerad i tidskriften med öppen tillgång Seismiska rekordet .

Tekniken, kallas coda wave interferometri, testades på explosioner som utfördes som en del av Source Physics Experiment (SPE). Lawrence Livermore National Laboratory-forskare Sean Ford och Bill Walter rapporterar att coda-våginterferometri också kan sätta en gräns för omfattningen av skador orsakade av en explosion.

Fynden tyder på att tekniken kan användas för att förbättra uppskattningarna av de relativa platserna för större explosioner, som serien av tillkännagivna kärnvapenprov som Demokratiska folkrepubliken Korea genomfört under de senaste två decennierna.

"Baserat på storleks- och frekvensskalningen som vi kunde använda i tidningen och framgångarna på SPE, sa Ford, "en slutsats är att den här tekniken skulle kunna användas för större explosioner vid större separationer som registrerats på mer avlägsna stationer", som de som används för att övervaka nordkoreanska tester.

Till skillnad från de direkta och starka P- och S-seismiska vågorna som produceras av en jordbävning eller explosion, codavågor anländer senare och är mer känsliga för spridning av berget som de passerar genom. Eventuella förändringar i spridningsstrukturen - från stenar som trycks ned eller krossas av en explosion, till exempel — "kommer att visa sig i hur dessa senare ankommande vågor har studsat runt i det mediet under en längre tid, " förklarade Ford.

I den nya studien, Ford och Walter använde data från SPE, ett pågående multiinstitutionellt projekt som involverar Lawrence Livermore, Los Alamos och Sandia National Laboratories vid den tidigare kärnvapenprovplatsen i Nevada. SPE:n genomför kemiska explosioner för att bättre förstå de seismiska vågorna de producerar och för att förfina explosionsdetekteringstekniker, använda analyserna för att förbättra övervakningen av globala kärnvapenexplosioner.

Forskarna använde coda-våginterferometri för att bestämma den kända relativa platsen för två kemiska explosioner som ägde rum under Fas I av SPE. Den första explosionen, SPE-1, motsvarade 87,9 kilo TNT. Den andra explosionen, SPE-2, motsvarade 997 kilo TNT.

Deras analys drog slutsatsen att de två explosionerna var belägna mellan 6 och 18 meter från varandra, och troligen 9,2 meter från varandra. Det kända avståndet mellan de två explosionerna är cirka 9,4 meter från varandra.

Tidigare forskning av seismologerna David Robinson och medarbetare, visade att coda-vågsinterferometri exakt kunde lokalisera jordbävningar åtskilda med hundratals meter. "Vi var övertygade om att tillvägagångssättet skulle fungera för kemiska explosioner, men frågan för oss var om det skulle fungera för så små och nära belägna explosioner, sa Ford.

Ford och Walter använde också tekniken för att bättre karakterisera den underjordiska skadan orsakad av SPE-2, jämför dess coda-vågor med de som produceras av den 905 kilo tunga TNT-ekvivalenten SPE-3 som senare detonerades på samma plats som SPE-2.

Detaljerna om skadan "kan inte ses från de direkta vågorna som anländer till de [1-kilometer eller mer] avlägsna stationer som vi är vana vid, så vi tänkte att vi kanske kunde se det i dessa mer känsliga spridda vågor, codavågorna, " förklarade Ford

Baserat på analysen, skadan orsakad av SPE-2 måste ha varit begränsad till ett sfäriskt område med en radie mindre än 10 meter, drog forskarna slutsatsen.

"Vi trodde att det skulle bli mycket mer skada, eller åtminstone mer av en effekt på de utgående vågorna, men nu finns det bevis mot den hypotesen, så detta pekar oss i andra riktningar för att förklara de observerade P- och S-vågorna, " sa Ford.

Studien är den första forskningsartikeln publicerad i Seismiska rekordet , en ny kortform, öppen tidskrift från Seismological Society of America.