Real-time magnitude estimation using MEMS-based accelerometers

Abstract

III Abstract Earthquakes can be catastrophic events and disrupt people's lives in a significant and uncontrollable ways. Earthquake early warning (EEW) can help to reduce earthquake's impact and provide people with a technology that gives them time for action before destructive waves strike. This thesis contributes to the development of OpenEEW/Grillo system, by improving an algorithm for magnitude estimation. The thesis consists of two parts, the first part explains the concept of EEW and compares different approaches to EEW and various magnitude estimation algorithms. The second part is observational and uses seismic data from Grillo/OpenEEW network in Mexico. We use data from 1559 earthquakes recorded at the network from 2017 to 2021 and analyse the peak ground displacement with respect to the earthquake magnitude. We observe that earthquake magnitude correlates well with the peak ground displacement and the length of the P-wave segment used in the analysis. We estimate linear regression parameters for P-wave segments up to 10 s long and express earthquake magnitude as the function of peak ground displacement and the length of the P-wave segment. This work improves the magnitude estimation in the Grillo/OpenEEW system and enables the system to calculate the magnitude using the entire P-wave segment...

IV Abstrakt Zemětřesení mohou být katastrofální události a narušit životy lidí významným a nekontrolovatelným způsobem. Včasné varovné systémy před zemětřesením (EEW) mohou pomoci snížit dopady zemětřesení a poskytnout čas, nezbytný k rychlé akci před příchodem ničivých vln. Tato práce přispívá k vývoji systému OpenEEW/Grillo vylepšením algoritmu pro odhad magnituda. Práce se skládá ze dvou částí, první část vysvětluje koncept EEW a jsou v ní porovnány různé přístupy a algoritmy odhadu magnituda. Druhá část je observační a využívá seismická data ze sítě Grillo/OpenEEW v Mexiku. Pomocí dat z 1559 zemětřesení zaznamenaných seismickou sítí v letech 2017 až 2021 analyzujeme maximální posunutí povrchu země při zemětřesení s ohledem na magnitudo zemětřesení. Pozorujeme, že velikost zemětřesení dobře koreluje s maximálním posunutím země a délkou segmentu P-vlny použité v analýze. Odhadujeme parametry lineární regrese pro segmenty P-vlny dlouhé až 10 s a vyjadřujeme velikost zemětřesení jako funkci maximálního posunutí země a délky segmentu P-vlny. Tato práce zlepšuje odhad velikosti v systému Grillo/OpenEEW a umožňuje systému vypočítat velikost pomocí celého dostupného segmentu P-vlny, což vede k rychlejšímu a přesnějšímu určení magnituda zemětřesení.