مقایسه روش های برآورد مولفه پیچشی جنبش زمین با استفاده از داده های شبکه شتاب نگاری متراکم

به دلیل محدودیت های موجود در ثبت مولفه پیچشی جنبش شدید زمین، سعی براین است که این مولفه برحسب مولفه های انتقالی برآورد شود. به طور عمده سه روش برای برآورد مولفه پیچشی از مولفه های انتقالی وجود دارد که عبارت اند از روش مشتق زمانی تک ایستگاهی، روش تفاضل محدود و روش ژئودتیک به صورت دو یا چندایستگاهی. در برآورد مولفه پیچشی از مولفه انتقالی محدویت هایی از قبیل فواصل جدایش ایستگاه های شتاب نگاری و آرایش شتاب نگارها دخالت دارند. تحقیقات پیشین نشان داده اند که روش ژئودتیک به دلیل استفاده از توابع دارای دقت زیاد و استفاده هم زمان از داده های چندین ایستگاه، قابلیت بهتری در برآورد مولفه پیچشی دارد. هرچند دقت آن تابع مشخصات شبکه نیز خواهد بود.
در این مقاله با استفاده از داده های شبکه شتاب نگاری چیبا، شتاب نگاشت های مولفه پیچشی با استفاده از هر سه روش پیش گفته، برآورد و مقایسه شده اند. همچنین امکان ایجاد رابطه ای بین بیشینه شتاب انتقالی و پیچشی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از داده های ثبت شده در شبکه بسیار متراکم در ژاپن به نام شبکه چیبا استفاده شده است. از میان داده های موجود، داده های شتاب نگاری 9 زمین لرزه که دارای نسبت سیگنال به نوفه بالاتری بودند، انتخاب شدند. شبکه شتاب نگاری متراکم چیبا یکی از شبکه های منحصر به فرد شتاب نگاری است که امکان برآورد مولفه های واقعی پیچشی زمین و در نتیجه امکان مقایسه نتایج روش های گوناگون را میسر می سازد. در این شبکه شتاب نگاری، دستگاه های شتاب نگاری در فواصل بسیار نزدیک، 5 متر تا حدود 300 متر کارگذاشته شده است. مقایسه نتایج این روش ها نشان می دهد که مقادیر بیشینه شتاب مولفه پیچشی به دست آمده از روش مشتق زمانی در مقایسه با روش ژئودتیک که از دقت بالاتری برخودار است، به طور قابل توجهی بزرگ تر است. همچنین نتایج حاصله از روش تفاضل محدود نشان داد که با زیاد شدن فواصل بین دو ایستگاه، مقادیر مولفه پیچشی به شدت کاهش می یابد که در مقایسه با نتایج روش ژئودتیک پایین تر است. هرچند در فواصل جدایی کوتاه (کمتر از 15 متر) مقادیر به ‍دست آمده از روش تفاضل محدود غالبا بیشتر از نتایج روش ژئودتیک است. این نتایج بیانگر آن است که استفاده از روش مشتق زمانی و یا روش تفاضل محدود با فواصل زوج ایستگاه زیاد در تحقیقات مربوط به تاثیر مولفه پیچشی بر پاسخ سازه ها می تواند منجر نتیجه گیری های نادرست شود. همچنین در این مقاله از بررسی تغییرات بیشینه مولفه پیچشی با بیشینه شتاب انتقالی نتیجه گرفته شد که در هر سه روش، بین تغییرات این دو پارامتر رابطه خطی وجود دارد.