ETAPA I: Martie - Decembrie 2021

Metodologie pentru detecție, localizare automata a surselor seismice asociate fenomenelor seismice la scări multiple

A1.1. Dezvoltări metodologice pentru detecție, localizare automata a surselor seismice asociate fenomenelor seismice la scări multiple

• Inventarierea resurselor de calcul si setarea mediului de dezvoltare si procesarea datelor. Server cu nuclee multiple (ncpu max = 52) dedicat proiectului
• Instalarea si testarea pe seturi de date exemplu programului de detecție si localizare BackTrackBB (Poiata et al., 2016, 2018) si de analiza tip eveniment șablon EQcorrscan (Chamberlain et al., 2017) sau variante alternative (pe baza ObsPy)
• Dezvoltarea modulelor automate de selecție și control de calitate a datelor
• Integrare programelor într-un cadru unificat – flux de procesare in doua etape (detecție/localizare si caracterizare evenimentelor seismice)

Figura 1.1.1 - Ilustrarea fluxului de analiza a datelor din
programul BackTrackBB utilizat in proiect (Poiata et al., 2016)

Figura 1.1.2 - Ilustrarea analizei tip eveniment șablon
pentru detectarea evenimentelor similare

A1.2. Analiza automată detaliată a activității seismice din zona Vrancea – faza de inițiere

• Inventarierea modelelor de viteza disponibile pentru zona Vrancea
• Particularizare modulului de detecție si localizare pentru seismicitatea de adâncime intermediara din zona Vrancea: setarea parametrilor, investigarea datelor seismologice disponibile, testarea influenței distribuției stațiilor.

Figura 1.2.1 - Zona Vrancea si modele de viteza 1D disponibile din diferite studii seismologice

Figura 1.2.2 - Influenta distributiei statiilor seismice asupra localizarii evenimentelor seismice de adancime intermediara

Rezultate:

• Metodologie pentru detectare, localizare si caracterizare a surselor seismice (flux unificat; Anexa 1)
• Raport etapa
• Pagina web: varianta initial
• 2 Prezentari la conferinte internationale:
  • N. Poiata, D. Tătaru, F. Borleanu, B. Grecu: Evaluating capability of automated detection and location method for the case of intermediate-depth earthquakes from Vrancea. 10-14 Octombrie, Bucharest (Romania), 11th Congress of the Balcan Geophysical Society (BGS), oral-virtual (premiata cu „Best Presentation Award”).
  • N. Poiata, D. Tătaru, B. Grecu, F. Borleanu: Applying automated data-intensive analysis of seismic waveforms for understanding the intermediate- and shallow-depth seismic activity in Romania. 13-17 Decembrie, New Orleans, USA and online, 2021 AGU Fall Meeting, abstract 892677.
    poster-virtual: https://agu.confex.com/agu/fm21/meetingapp.cgi/Paper/892677
• Publicatie in „conference proceedings”:
  • Poiata, N., Tataru, D., Borleanu, F. and Grecu, B., 2021, October. Evaluating Capability of Automated Detection and Location Method for the Case of Intermediate-depth Earthquakes from Vrancea. In 11th Congress of the Balkan Geophysical Society (Vol. 2021, No. 1, pp. 1-5). European Association of Geoscientists & Engineers; DOI:https://doi.org/10.3997/2214-4609.202149BGS64.

ETAPA II: Ianuarie - Decembrie 2022

Studii de caz pentru analiza automata de detectie, localizare si caracterizare activitatii seismice de pe teritoriul Romaniei

A2.1. Analiza automata detaliata a activității seismice din zona Vrancea II - aprofundare

• Analiza activității seismice de adâncime intermediara din zona Vrancea focusata pe perioada cu cutremure semnificative din Septembrie 2016 – Martie 2017 (ML > 4.5).
• Ajustarea părții metodologice si a fluxului unificat de procesare a datelor:
  • Îmbunătățirea controlului de calitate automata a datelor
  • Dezvoltarea BackTrackBB with PyCOMPSs in colaborare cu Barcelona Supercomputin Center (BSC) – varianta BackTrackBB destinata resurselor mari de calcule (HPC)
• Compararea localizărilor automate cu catalogul ROMPLUS
• Caracterizare automata a cutremurelor asociate sursei seismice Vrancea prin identificarea evenimentelor similare (șablon) – identificarea familiilor de multipleți
  • Ajustări metodologice
  • Procesarea datelor din ROMPLUS – perioada Septembrie 2016 – Decembrie 2018
• Căutarea semnalelor corespunzătoare tremurelor tectonic declanșate : Analiza semnalului de frecventa înalta asociat pasajului undelor de suprafața de la cutremure teleseismice mari (Mw > 8.5) prin zona Vrancea

Figura 2.1.1 - Comparația evenimentelor localizate automat cu evenimente din catalog ROMPLUS

Figura 2.1.2 - Familii de evenimente de suprafața si adânci din zona Vrancea

A2.2. Analiza automata detaliata a activității seismice din zona Galați

• Analiza activității seismice crustale din zona Galati prin metoda automata de detectie si localizare si identificarea evenimentelor similare – familii de multipleti
• Activitatea seismica din timpul roiului din Septembrie-Octombrie 2013:
  • Setarea parametrilor pentru studiul de caz
  • Analiza datelor continue de la stații din timpul roiului
  • Caracterizarea pentru identificarea evenimentelor similare
• Analiza activității seismice din zona Galati in perioada post-roi (2017-2019):
• Detectie si localizare automata folosind date continue
  • Caracterizarea pentru identificarea evenimentelor similare
  • Estimarea automata magnitudinii evenimentelor

Figura 2.2.1 - Zona Galati si activitatea seismica din catalog ROMPLUS

Figura 2.2.2 - Zona Galati – rezultate detectiei si localizarii automate si analizei de multipleti pentru perioada 2017 - 2019

A2.3. Analiza comparativa a catalogului automat si catalogului ROMPLUS

• Stabilirea metodologiei uniforme pentru estimarea magnitudinii Ml folosind date de catalog si forme de unda disponibile
• Compararea evenimentelor din cataloagele seismice – dezvoltari metodologice si exemplu studiu de caz Galati

Rezultate:

• Studiul de caz particularizat pentru zona seismica Vrancea - catalogul de cutremure (adâncime intermediara) si familii de multipleți (crustale si de adâncime intermediara).
• Prima observație de multipleti in zona Vrancea
• Dificultăți in imbunatatirea catalogului prin detectia si localizarea automata
• Studiul de caz particularizat pe zona seismica Galați (roiul seismic din 2013 si perioada 2017-2019) însoțit de catalogul de cutremure si familii de multipleți.
• Performanta superioara a analizei automate de detectie si localizare
• Identificarea reactivării repetitive a zonei
• Îmbunătățirea procedurii metodologice si definirea fluxului final de analiza pentru detecție, localizare si caracterizare a surselor seismice.
• Îmbunătățire procedurii de control calitate datelor
• Estimarea automata a magnitudinii Ml
• Dezvoltare variantei BackTrackBB cu PyCOMPSs, colaborare cu echipa workflow-team de la Barcelona Supercomputing Center (BSC) inclusa in Workflow Hub in calitate de exemplu.
• Raport privind rezultatele etapei;
• Prezentări conferințe științifice:
• Poiata, N., Grecu, B., Dinescu, R., Borleanu, F., Tataru, D., (2022). Investigating Vrancea intermediate depth seismic activity in Romania using automatic waveform processing methods (No. EGU22-9062), Viena, Austria/23–27 May 2022 (Copernicus Meetings: oral presentation).
• Poiata N., Grecu, B., Radulian, M., Tataru, D., Borleanu, F., Dinescu, R., (2022). Vrancea seismicity through reproducible data-intensive analysis of seismological records, The 16th Workshop of International Lithosphere Program Task Force Sedimentary Basins & 7th Geoscience, 6-8 October 2022, București, România (oral presentation).
• Dinescu R., Borleanu, F., Popa, M., Ivan, M., Munteanu, I., Poiata, N., (2022). An improved 1-d seismic velocity model for the active tectonic deformation area of the south western carpathian bend zone (Romania). The 16th Workshop of International Lithosphere Program Task Force Sedimentary Basins & 7th Geoscience, 6-8 October 2022, București, România. (oral presentation).

ETAPA III: Ianuarie - Aprilie 2023

Dezvoltări pentru monitorizare automată a activității seismice

A3.1. Particularizări cadrului metodologic dezvoltat pentru generarea unui sistem automat de monitorizare (in timp aproape real) a activității seismice

• Sistem automat mobil de detecție si monitorizare folosind dispozitiv Raspberry Pi
• Varianta prototip de sistem mini mobil pentru observații din tern
• Setarea sistemului automat pentru monitorizarea in regim „near real-time” a secvenței seismice din zona Târgu Jiu (Februarie - Martie 2023).
• Analiza de caracterizare secvenței seismice
• Setarea parametrilor pentru detecție/localizare automata a secvenței din Târgu Jiu
• Investigare distribuției stațiilor seismice disponibile in zona Târgu Jiu
• Sistemul automat de monitorizare activității seismice din zona Târgu Jiu

Figura 3.1.1 - Exemplificarea cadrului setarii analizei de detectie si localizare automata pentru secventa de la Targu Jiu

Figura 3.1.2 - Exemplificarea rezultatului generat de sistem de monitorizare automat pentru zona Targu Jiu pentru doua zile consecutive

Rezultate:

• Sistem automat mobil mini de detecției si localizare a evenimentelor seismice folosind Raspberry Pi – nivel de dezvoltare de prototip cu funcționare confirmata folosind set de date exemplu.
• Sistemul de monitorizare a seismicității particularizat pe zona seismica Târgu Jiu (secvența din Februarie-Martie 2023).
• Varianta off-line –procesarea si reprocesarea datelor
• Varianta „near real-time” – procesează o zi specifica de date
• Set date + fișiere de configurare - studiului de caz Târgu Jiu pentru executări masive folosind resurse HPC „workflow-team de la Barcelona Supercomputing Center (BSC)”. GC11-solidearth conference (Poiata et al., 2023).
• Raport privind rezultatele etapei;
• Prezentări conferințe științifice:
• Poiata, N., Grecu, B., Tataru, D., and Borleanu, F., (2023) Repeating crustal and intermediate-depth earthquakes from the Vrancea seismic region., EGU General Assembly 2023, Vienna, Austria, 23–28 Apr 2023, EGU23-17567, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-17567 (prezentare orala).
• Poiata, N., Conejero, J., Badia, R. M., and Vilotte, J.-P. (2023). BackTrackBB workflow for seismic source detection and location with PyCOMPSs parallel computational framework, Galileo Conference: Solid Earth and Geohazards in the Exascale Era, Barcelona, Spain, 23–26 May 2023, GC11-solidearth-7, https://doi.org/10.5194/egusphere-gc11-solidearth-7. (programata pentru prezentare orala, 24 Mai, 2023).
• Publicații:
• Radulian, M., Ionescu, C., Bala, A., Poiata, N., Dinescu, R., and Diaconescu M. (2023). Seismic sequence in south Carpatians, Gorj area, Romania. Preliminary analysis, Preliminary analysis. in Chitea F. (Ed) Insights of Geosciences for Hazard and Cultural Heritage. ISBN - print xxx-xxx-xxx-xxx-x,ISBN - e-book xxx-xxx-xxx-xxx-x.
• N. Poiata, J. Conejero., R.M Badea and J.-P. Vilotte (2023). BackTrackBB workflow for seismic source location using PyCOMPSs parallel computational framework, Comp. & Geosci. (in final preparation for submission).

Video cu ilustrarea procesului de detcetie si localizare curemurelor din timpul secventei seismice de la Targu Jiu: Gorj2023_AutoLoc_NP.

Descrierea materialului prezentat in video: 30 de minute de inregistrari seismice de la statii din zona epicentrala a secventei de la Targu Jiu, incepand cu evenimentul major cu Ml 5.9 de pe 14 Februarie, 2023. Procesarea este efectuata in fereastra mobila, fiecarea detectie unui (potential) cutremur este marcata cu un punct in spatiu si fozitia ferestrei mobile corespunzatoare este marcata pe inregistrarea la statia TCAR (dreapta jos) selectate pentru vizualizare.