为地下核试验计算的图形沙滩球表示可以帮助监测

劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员计算了在内华达州国家安全试验场发生的 130 次地下核爆炸和 10 次化学试验爆炸的矩张量。

发表在地震学会公报上的新研究的合著者安德里亚·蒋 (Andrea Chiang) 说，通常以图形方式表示类似于条纹“沙滩球”，矩张量“本质上是一个数学概念，用于描述驱动地震的力” 。。

Chiang 和 Michael Pasyanos 计算的矩张量解代表地下测试期间发生的内爆、爆炸和倒塌的力，而不是沿地震断层的力。研究人员表明，这些计算可用于区分爆炸和地震，并估计爆炸的产量。

Pasyanos 和 Chiang 表示，为这组经过仔细记录的独特爆炸编译一个广泛的矩张量解决方案数据库对于负责爆炸监测的研究人员将非常有用。他们的数据集反映了核爆炸在现场1970至92年，而1993年至2019年化学爆炸。

“由于暂停核试验，对遗留数据进行分析比以往任何时候都更重要，”帕斯亚诺斯说。“我们希望社区中的其他人可以使用这个数据集来测试、验证和改进方法。”

过去，由于方程中的假设(例如忽略事件期间的任何体积变化)避开了重要的爆炸物理学，因此矩张量解对于爆炸监测不如地震分析有用。最近，Chiang 和其他人的工作改进了这些方程以包括这种类型的变量。

在一些初步测试中，研究人员能够使用内华达矩张量解的各个方面将地震事件分类为地震或爆炸。他们还测试了力矩——地震学家用来确定地震大小的力、滑动和断层破裂面积的组合——是否可以用来确定爆炸的屈服强度。

“例如，作为一个社区，我们认为力矩和力矩强度是一种更好的地震量化参数，所以自然的问题是，它对产量估计也更好吗?” 帕夏诺斯说。

该研究表明，力矩并不总是直接转化为屈服，而是由于爆炸周围的岩石类型而变得复杂，正如早期的研究也表明的那样。

“如果爆炸发生在坚固的岩石中，那将很好地耦合并产生高地震矩，”帕斯亚诺斯解释说。“如果它是在脆弱的岩石中，同样大小的爆炸会耦合得很差，而且在相同的产量下，你会得到更小的地震矩。”

研究人员指出，内华达州的爆炸记录混合了模拟和数字数据，该研究强调了保留地震数据集以供未来分析的重要性。在许多情况下，将数据保存在物理损坏或无法再使用当前技术读取的介质上可能是一场与时间赛跑的竞赛，或者是一项耗时的阅读和数字化纸质记录的工作。

蒋还强调了在地震台网工作的人员的重要性，以及他们在分析过去的地震记录时可以提供的有关台站和仪器的详细信息。“保存他们的知识也很重要，”她说。

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