4.6: Conjunto de problemas de análisis de datos de catálogo de terremotos

Para el siguiente conjunto de problemas, trabajarás con el catálogo de sismicidad mantenido por la Universidad de Memphis para la región de Nuevo Madrid con el fin de hacer tus propios diagramas de frecuencia-magnitud y calcular un intervalo de recurrencia para un gran sismo en el NMSZ. También comparará los datos de NMSZ con catálogos de sismicidad para el sur de California y el mundo. El punto de esta comparación es que verá que la forma general de un diagrama de frecuencia-magnitud es independiente de la escala. No importa cuán grande sea tu área regional, o cuántos años cubra tu catálogo, siempre estará ahí la misma pendiente básica -1 acoplada a dos secciones en cada extremo que se desvían de -1 siempre estará ahí. ¿Qué cambios es el lugar en el diagrama donde ocurre la desviación? Presta atención a esto cuando hagas tus diferentes parcelas.

Parte 1: Familiarízate con el NMSZ y su sismicidad

Ir a la búsqueda en el Catálogo Nuevo Madrid de sismo.

Una vez que llegues, sigue mis indicaciones para hacer un catálogo de sismicidad NMSZ de 1 año:

Video: Cómo hacer un Catálogo de Sismicidad NMSZ de 1 año (2:18)

Cómo Hacer un Catálogo de Sismicidad NMSZ de 1 año

Haga clic aquí para ver la transcripción de Cómo hacer un Catálogo de Sismicidad NMSZ de 1 año .

PRESENTADOR: Así que has aterrizado en la página de búsqueda del Catálogo de Terremotos de Nuevo Madrid. Y así es como vamos a sacar de aquí nuestro primer catálogo de sismos. Primero, voy a cambiar el año a 2011, y luego en esta casilla, voy a cambiarlo a 2012. Y notarás que esto me da un año completo de sismos. En realidad no es crucial que elijas exactamente el mismo año que yo hice, pero en este ejemplo, solo voy a elegir 2011.

Yo sí quiero que consigas un año completo. Entonces ahora en el rango de magnitud, simplemente dejaremos esto en paz. La búsqueda de cuadro largo lat, vamos a cambiar estos números alrededor ligeramente de los predeterminados. La latitud mínima que vamos a usar es de 34 grados, y la latitud máxima que vamos a usar es de 39 grados. La longitud mínima que vamos a utilizar es de 92 grados negativos. Eso es 92 grados oeste. Y la longitud máxima va a ser negativa 87 grados. Entonces eso es 87 grados poniente.

Ahora, deje solos los números de búsqueda radiales, y estamos listos para simplemente dar clic en Comenzar búsqueda. Así que ahora nos aparece la página de resultados de búsqueda del catálogo. Puedes hacer clic aquí, y verás tu catálogo. Puede ir al menú Archivo y guardar la página como algún texto plano adecuado para importar a su programa de trazado favorito.

Vuelves a la página de resultados de búsqueda del catálogo haciendo clic en el botón Atrás en tu navegador, también puedes leer una descripción de la información del catálogo que te indica lo que hay en cada columna de tu archivo de texto. Y también quiero que generes un mapa. Puedes jugar con todas estas opciones por tu cuenta, pero al hacer clic en generar mapa se generará un mapa del catálogo que acabas de hacer. Se ve así. Quiero que guardes este mapa en algún lugar de tu computadora y lo pegues en tu conjunto de problemas para entregarlo más adelante. Eso es todo lo que hay para ello.

Crédito: Dutton

Aquí está el video de arriba como texto sin formato

Cree un documento de procesamiento de textos (Microsoft Word, Macintosh Pages, Google Docs o PDF) para registrar su trabajo para este conjunto de problemas.

En la hoja de trabajo, pega en tu mapa del catálogo de 1 año que hiciste. Luego conteste las siguientes preguntas:

1.1 ¿Cuántos sismos hay en tu catálogo?

1.2 ¿Cuál es el sismo de mayor magnitud en su catálogo? ¿Cuántos sismos hay de esta magnitud en su catálogo?

1.3 ¿Cuál es el sismo de menor magnitud en tu catálogo? ¿Cuántos sismos hay de esta magnitud en su catálogo?

1.4 Describe tu mapa en unas pocas frases. (¿Qué parte del país es? ¿Los sismos se rocían aleatoriamente o se agrupan en patrones? Si este último, describa cómo se ven los patrones.)

¡Vuelva a verificar! Su hoja de trabajo ahora debe tener un mapa y respuestas a las preguntas de la Parte 1. Si lo hace, estás listo para asumir la Parte 2.

Parte 2: Realización de parcelas de frecuencia-magnitud de sismicidad NMSZ

Haga tres parcelas diferentes de frecuencia-magnitud utilizando los datos del Catálogo de Terremotos de Nuevo Madrid: La primera parcela utilizará el catálogo de un año que realizó en la Parte 1 del conjunto de problemas. En la segunda parcela, agregará curvas que corresponden a un catálogo de 10 años, 20 años y 30 años. La tercera parcela representará los mismos datos que en la segunda parcela, excepto que normalizarás todos los catálogos a un año. Las instrucciones específicas siguen:

Parcela 1: Haz una parcela de frecuencia-magnitud usando el catálogo de un año de duración que acabas de hacer en la Parte 1 de este conjunto de problemas.

Para esta trama, todo lo que necesitas son las magnitudes, que están en la columna 7 de tu archivo de catálogo de texto plano. Publicar en Preguntas si necesitas ayuda para aislar esa columna. Mi recomendación es crear un nuevo archivo en cualquier programa de plano/hoja de cálculo que te guste y luego escribas tus estadísticas de conteo en este nuevo archivo. En tu nuevo archivo, quieres crear los valores que estarán en el eje x de tu trazado. Serán magnitudes desde el más bajo de tu catálogo hasta el más alto de tu catálogo en contenedores de 0.1 unidades. Para crear los valores que estarán en el eje y de su parcela, cuente cuántos sismos en su catálogo son iguales o mayores que cada valor de magnitud. Estos son sus valores y: frecuencia acumulativa. Es más fácil contar si primero ordenas tus magnitudes, lo cual está bien de hacer porque no nos importa en qué orden estén para esta trama.

Luego graficar frecuencia acumulativa vs. magnitud.

Utilice una escala logarítmica (base 10) para el eje y o tome el registro de sus datos de frecuencia acumulativa y grafíquelo en un eje lineal. Se puede usar un eje x lineal porque la magnitud ya es una potencia de 10. [¿Esto es confuso? Publica en el foro de preguntas si necesitas ayuda.]

Si está teniendo problemas, vea mi parcela de ejemplo para un catálogo de sismos de un año en la Zona Sísmica de Nuevo Madrid (NMSZ). Yo usé el año 1975, por lo que esta trama no será precisamente la misma que la tuya, pero debería verse bastante cerca.

Parcela 2: Hacer una parcela que tenga cuatro curvas de frecuencia-magnitud diferentes en ella.

Comienza con la trama que acabas de hacer.

Vuelve al Catálogo Nuevo Madrid de Terremotos y haz un catálogo por un periodo de diez años (puedes elegir cualquier periodo de diez años). Overlay la curva de frecuencia-magnitud para este catálogo de diez años sobre la curva que realizó en la primera parcela.

Repetir por un periodo de veinte años.

Repetir por un periodo de treinta años.

Ahora deberías tener una parcela con cuatro curvas en ella.

Asegúrese de que cada curva sea distinguible (por color o estilo de línea) y etiquetada.

Parcela 3: Hacer una parcela que tenga cuatro curvas normalizadas de frecuencia-magnitud diferentes en ella.

Comienza con la parcela original del catálogo de un año que hiciste.

Overlay la curva para el catálogo de diez años, pero normaliza la curva a un año. Esto se logra dividiendo cada uno de sus valores y por 10.

Repita para el catálogo de veinte años (divida los valores y entre 20)

Repetir para el catálogo de treinta años (dividir los valores y entre 30)

Ahora deberías tener una parcela con cuatro curvas en ella.

Usa el mismo color distintivo o estilo de línea para cada curva que hiciste en tu segunda trama.

Desempolva tu hoja de trabajo de la Parte 1. En la hoja de trabajo, primero pegue sus tres parcelas en la hoja de trabajo, luego responda las siguientes preguntas:

2.1 Mira la primera parcela de frecuencia-magnitud que hiciste del catálogo de un año. Aproximadamente ¿cuál es el umbral de menor magnitud para este catálogo? (Sigue tus datos de derecha a izquierda y dime a qué magnitud se aplana la línea hasta tener pendiente cero?)

2.2 Ahora mira las otras dos parcelas que hiciste. ¿Las otras curvas muestran un umbral de menor magnitud significativamente diferente? A partir de esta observación, ¿qué concluye sobre la relación entre el lapso de tiempo del catálogo y la sensibilidad de menor magnitud?

2.3 Mira la segunda trama que hiciste. Describir las diferencias y similitudes entre las cuatro curvas en unas pocas oraciones. Por ejemplo, ¿las curvas son de la misma forma? ¿Dónde están las intercepciones x e y relativas entre sí? ¿Qué hace que las intercepciones en Y sean diferentes? ¿Qué causa que las intercepciones x sean diferentes?

2.4 Mira la segunda trama que hiciste. Imagina tener un catálogo que abarca 100 años. Usando las cuatro curvas que hiciste como guía, extrapolar donde las intercepciones x e y serían cada una para un catálogo de 100 años. ¿Cuál es el terremoto más grande que esperarías de un catálogo de 100 años?

2.5 Mira la tercera parcela que hiciste. Extrapolar sus curvas y predecir con qué frecuencia ocurrirá un terremoto de magnitud 7 en esta región y con qué frecuencia ocurrirá un 8 de magnitud en esta región. Quiero que hagas un ajuste razonable del globo ocular. No le estoy pidiendo que calcule una línea de mejor ajuste. **Si la respuesta es una fracción menor que uno, entonces puedes tomar el recíproco y predecir cuántos años pasan entre la magnitud 7's y entre la magnitud 8's.

2.6 Acabas de usar relaciones frecuencia-magnitud para predecir un intervalo de recurrencia para un gran terremoto de Nuevo Madrid. ¡Genial! ¿Cuáles son las fuentes de incertidumbre en la predicción que hiciste en el problema 2.5? (Una forma de darse cuenta de cuánta incertidumbre hay en una extrapolación como esta es intentar hacer varios ajustes ligeramente diferentes a los datos que todos te parecen “bastante buenos” y ver cuán diferentes terminan siendo tus respuestas finales).

¡Vuelva a verificar! Ahora su hoja de trabajo debe tener el mapa y las respuestas de la Parte 1 así como tres parcelas y respuestas para la Parte 2. Colgar a la hoja de trabajo y utilizarla para la Parte 3.

Parte 3: Comparando el NMSZ con Southern Cal y al mundo

Parcela: Sur de California

Utilice el sitio web del Centro de Terremotos del Sur de California para hacer un catálogo de sismicidad, un mapa y una parcela de frecuencia-magnitud.

Vaya a la página de búsqueda del Catálogo de Terremotos de Southern California Data Center.

Video: Cómo hacer un catálogo de sismicidad de un año (2:10)

Cómo hacer un catálogo de sismicidad de un año

Haga clic aquí para ver la transcripción de Cómo hacer un catálogo de sismicidad de un año .

PRESENTADOR: Aquí estamos en la página de búsqueda del catálogo de Southern California Earthquake Data Center. Lo que estamos a punto de hacer es crear un catálogo que tenga la misma longitud en el tiempo que nuestro catálogo de un año Nuevo Madrid, y que también cubra la misma área de caja de latitud y longitud. Entonces de esa manera, realmente podemos comparar lo activa que es esta zona en términos de número de sismos producidos en comparación con Nuevo Madrid, porque vamos a estar viendo el mismo tamaño y duración de tiempo.

Bien, entonces el catálogo a buscar es éste. El formato de salida predeterminado está bien. Hagamos un catálogo de un año para el mismo año que hicimos antes. Así que hagámoslo 2011, día uno, mes uno. Así.

Dejaremos solos los valores predeterminados de magnitud y profundidad. Para latitud, cambiémosla a 33 y 38. Y por longitud, vamos a cambiarlo a Oeste 124 y Oeste 119. Voy a Shift Click para seleccionar local, regional, y teleseismos.

Y quiero enviar esta salida a un archivo. Entonces vas a guardar esto como texto plano en algún lugar de tu computadora para que puedas manipularlo para hacer una gráfica de magnitud de frecuencia más adelante. Vamos a deshacernos de eso ahora mismo.

Ahora, también quiero que hagas un mapa. Entonces en ese caso, lo que haces es volver aquí arriba al formato de salida, dejando todo lo demás igual. Y cambiar la salida a un mapa de Google. Ahora vas a querer sacar esto a una página web. Enviar solicitud. Mirar fijamente al espacio mientras sucede esto.

Y tienes un mapa. Es posible que desee alejarlo o centrarlo de manera diferente. Y luego toma una captura de pantalla de este mapa y pegarlo en tu conjunto de problemas.

Crédito: Dutton

O seguir adelante como un texto plano para hacer un catálogo de sismicidad de un año.

Toma una captura de pantalla del mapa de Google que hiciste y pégalo en tu conjunto de problemas.

Haz una gráfica de frecuencia-magnitud para los eventos de este catálogo:

• Comience con su parcela de frecuencia-magnitud para el catálogo NMSZ de un año.
• Recupera la curva de frecuencia-magnitud para tu catálogo del sur de California en los mismos ejes. Las magnitudes están en la columna 5 del archivo de catálogo SCEDC, y son todo lo que necesitas.
• Asegúrate de que cada una de tus curvas sea distinguible y etiquetada.
• Guarda esta parcela porque vas a agregarle otra curva.

Añadir a tu parcela: El Mundo

Utilice el catálogo de Encuesta Geológica de Estados Unidos para hacer un catálogo global de sismicidad de un año y agregue estos datos a su parcela de frecuencia-magnitud que tiene Southern Cal y NMSZ en él.

Ir a la página de búsqueda de sismo de USGS.

Una vez que esté allí, siga mis instrucciones de texto plano para hacer un catálogo global de un año.

¡Agrega a tu parcela!

• Comience con la gráfica de frecuencia-magnitud que realizó que tiene una curva para el catálogo NMSZ de un año y una curva para el catálogo SCEDC.
• Sobreponer la curva de frecuencia-magnitud para el catálogo global en los mismos ejes.
• Asegúrate de que cada una de tus curvas sea distinguible y etiquetada.
• Pegue esta trama en su conjunto de problemas.

Algunas preguntas más

3.1 ¿Cuántos sismos hay en su catálogo de un año para el sur de California? ¿Cuál es el sismo de mayor magnitud en el catálogo? ¿Cuántos sismos hay de esta magnitud?

3.2 ¿Cuántos sismos hay en tu catálogo de un año para el mundo? ¿Te sorprende este número? ¿Cuál es el sismo de mayor magnitud en el catálogo mundial? ¿Cuántos sismos hay de esta magnitud? Recuerda que cortamos nuestro catálogo global a una magnitud mínima de 4.5. Mire su curva de frecuencia-magnitud para el catálogo global y estime cuántos sismos habría en su catálogo si hubiéramos bajado hasta cero para la magnitud mínima. Traduzca eso en un número aproximado de sismos diarios en el mundo. (¡Guau, eh!)

3.3 Mira tu mapa de sismos del sur de California. Describirlo en pocas frases (i.e., ¿Dónde están los sismos? ¿Se agrupan en el espacio? Tenga cuidado con la agrupación artificial que indujimos por donde establecemos nuestros parámetros de búsqueda.).

3.4 Mira el mapa de sismos de un año realizado por el Sistema Sísmico Nacional Avanzado y descríbalo en algunas frases. ¿Cómo se agrupan los sismos?

3.5 Comparar las curvas frecuencia-magnitud para Nuevo Madrid y el sur de California. ¿Cuál de los dos catálogos tiene su umbral de menor magnitud a una magnitud menor? ¿Qué región es más activa sísmicamente en cuanto al número de sismos? ¿Qué región es más activa sísmicamente en términos de magnitud sísmica?

3.6 Compara las tres curvas frecuencia-magnitud. ¿Con qué frecuencia ocurre un gran terremoto (M > 7 más o menos) en el catálogo global vs. en los dos catálogos regionales? ¿Por qué es esto?

Enviar su trabajo

Ahora su hoja de trabajo debe contener el mapa y las respuestas de la Parte 1, las tres parcelas y respuestas de la Parte 2, y el mapa, la trama y las respuestas de la Parte 3. Y la hierba verde crece por todas partes y la hierba verde crece por todas partes. Jaja, pero en serio, guarda tu archivo en el siguiente formato:
L4_catalog_AccessAccountID_LastName.doc (o .yourexTension)
Por ejemplo, el archivo del cardenal lanzador Michael Wacha se llamaría "L4_catalog_mjw52_wacha.doc”

Cree un documento que contenga:

1. Parte 1 NMSZ mapa
2. Parte 1 respuestas a preguntas de seguimiento
3. Parte 2 tres diagramas de frecuencia-magnitud
4. Parte 2 respuestas a las preguntas de seguimiento
5. Parte 3 un mapa para el sur de Cal
6. Parte 3 un diagrama de frecuencia-magnitud con los datos del catálogo NMSZ, SCEC y USGS en él
7. Parte 3 responde a las preguntas de seguimiento.

Una vez que hayas terminado todo este conjunto de problemas, envíalo a la asignación “Conjunto de problemas de catálogo de terremotos” en Canvas antes de la fecha de vencimiento que figura en la tabla de la primera página de esta lección.

Rúbrica de gradación

Utilizaré mi rúbrica general para calificar conjuntos de problemas para calificar esta actividad.