The amplitude of the Fourier acceleration spectrum decays rapidly at high frequencies. This has been modeled by the parameter κr (Anderson and Hough, 1984). The site-specific component of κr, named κ0, describes the contribution of the first few km of the geological profile beneath a certain site. κ0 is an important parameter in characterizing high-frequency ground motion, crucial for certain structures such as nuclear facilities and small concrete dams. Large scatter has been observed in the values of κ0 published in literature, which may be due to different analysts, different approaches and frequency bands used for its estimation, and the different regions data may come from, the trade-offs with the source (stress drop) or the site (amplification). As it is the case with any parameter estimation problem, the presence of noise in the data constitutes an important factor of uncertainty in the obtained estimates.
Nevertheless, despite the extensive research on the topic of kappa, a detailed study treating the impact of noise on the problem of kappa estimation is missing from the literature. This is exactly the goal of the present work. To this end, we conducted a series of experiments using various synthetic noise models, both correlated and uncorrelated, as well as noise from real records. The kappa estimations were based on ‘noisy’ versions of a high-quality real dataset. We used recordings from an accelerometric downhole array in the Corinth Gulf, Greece, whose high sampling rate and high SNR render it ‘best-case’ scenario in practice. Kappa estimates obtained from this ‘pure’ dataset constituted our control sample. The results confirm our belief that the present study constitutes a significant step towards the ultimate goal of quantifying the effect of noise on the estimation of kappa and correcting for the biases it introduces on the obtained estimates.
(EL)
Το πλάτος του φάσματος Fourier της επιτάχυνσης φθίνει γρήγορα στις υψηλές συχνότητες, κάτι που μοντελοποείται μέσω της παραμέτρου κr (Anderson and Hough, 1984). Η σχετιζόμενη με την τοποθεσία συνιστώσα του κr, που ονομάζεται κ0, περιγράφει τη συμβολή των πρώτων χιλιομέτρων του γεωλογικού προφίλ κάτω από μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Το κ0 είναι μια σημαντική παράμετρος για τον χαρακτηρισμό της υψίσυχνης κίνησης του εδάφους, που έχει κρίσιμη σημασία για κατασκευές όπως οι πυρηνικές εγκαταστάσεις και τα μικρά φράγματα σκυροδέματος. Στις τιμές του κ0 που δημοσιεύονται στη βιβλιογραφία παρατηρείται μεγάλη διασπορά, η οποία μπορεί να οφείλεται σε διαφορετικούς αναλυτές, διαφορετικές προσεγγίσεις και ζώνες συχνοτήτων που χρησιμοποιούνται για την εκτίμησή του, τις διαφορετικές περιοχές προέλευσης των δεδομένων, καθώς και την επίδραση της πηγής (stress drop) ή της τοποθεσίας (ενίσχυση). Όπως συμβαίνει με οποιοδήποτε πρόβλημα εκτίμησης παραμέτρων, η παρουσία θορύβου στα δεδομένα αποτελεί σημαντικό παράγοντα αβεβαιότητας στις ληφθείσες εκτιμήσεις.
Παρά την εκτεταμένη έρευνα σχετικά με το θέμα του κ, μια λεπτομερής μελέτη που να εξετάζει την επίδραση του θορύβου στο πρόβλημα της εκτίμησής του, λείπει από τη σχετική βιβλιογραφία. Αυτός είναι ακριβώς ο στόχος της παρούσας εργασίας. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήσαμε μια σειρά πειραμάτων χρησιμοποιώντας διάφορα μοντέλα συνθετικού θορύβου, τόσο συσχετισμένα όσο και μη, καθώς και θόρυβο από πραγματικές καταγραφές. Οι εκτιμήσεις του κ βασίστηκαν σε «θορυβώδεις» εκδοχές ενός πραγματικού συνόλου δεδομένων υψηλής ποιότητας. Γι αυτό το σκοπό, χρησιμοποιήσαμε καταγραφές από μια συστοιχία επιταχυνσιογράφων στον Κορινθιακό Κόλπο, καθώς ο υψηλός ρυθμός δειγματοληψίας και ο υψηλός λόγος σήματος-προς-θόρυβο καθιστούν τα δεδομένα αυτά βέλτιστα για τις ανάγκες της μελέτης. Οι εκτιμήσεις του κ που ελήφθησαν από αυτό το «καθαρό» σύνολο δεδομένων αποτελούν το δείγμα ελέγχου μας. Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν την πεποίθησή μας ότι η παρούσα μελέτη αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τον τελικό στόχο της ποσοτικοποίησης της επίδρασης του θορύβου στην εκτίμηση του κ, και της διόρθωσης των αποκλίσεων που αυτό εισάγει στις ληφθείσες εκτιμήσεις.
(EL)
University of Patras
