Los espectrogramas . Parte III. Ruido

Los espectrogramas sísmicos son herramientas útiles ya que permiten de un sólo vistazo reconocer la ocurrencia de terremotos o señales de origen volcánico. Sin embargo, también pueden llevar a error mal interpretados ya que los sismómetros registran todo tipo de ruidos antrópicos (de origen humano) o naturales. Ya habíamos definido que significan los espectrogramas aquí y como se ven los terremotos y otras señales de origen volcánico aquí.  Ahora vamos a definir los tipos de ruido que podemos encontrar.

1. Ruidos de origen natural

Nos referimos aquí a todos aquellas señales generadas por fenómenos naturales que no tienen que ver con terremotos ni señales de origen volcánico. 

Mar y viento

Las olas del mar generan ruido sísmico al golpear la costa que en el caso de las estaciones de Canarias es siempre visible a una frecuencia de entre 0.3 y 1.5 Hz. Es esa franja que se ve en la mayoría de los espectrogramas a baja frecuencia. En el caso de condiciones meteorológicas adversas se puede intensificar esa señal como se observa en el siguiente espectrograma diario. Hay que tener cuidado de no confundir estas señales con un tremor de origen volcánico.
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En el caso del viento, el ruido generado puede ser de frecuencias bajas pero en algunos casos de frecuencias medias (hasta 10 Hz) sobretodo si el sismómetro se encuentra cerca de la superficie. Tal es el caso siguiente en que mostramos dos días de espectrogramas en los que aumenta paulatinamente el ruido originado por el viento en la isla de El Hierro:

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Para no confundirlo con una señal de tremor, hay que recordar que tal señal sería vista en varias estaciones con una variación de amplitud comparable. En el caso del viento al ser un ruido aleatorio se observarían variaciones distintas en cada estación.

Riadas

Aunque lo habitual es que las estaciones no se encuentren cerca de cauces de barrancos la estación de La Palma TBT está situada en el Barranco de las Angustias. En ocasiones cuando las trombas de agua son fuertes pueden generar riadas visibles claramente en el espectrograma como una señal dominada por las frecuencias medias y bajas. No hay que confundir estas señales con un tremor volcánico aunque son sencillas de diferenciar ya que la riada sólo es visible en la estación más cercana a la fuente del ruido. Aquí tenemos un ejemplo de una riada durante las lluvias de marzo de 2013 en La Palma:

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Desprendimientos

Cuando se producen desprendimientos importantes cerca de estaciones sísmicas es posible observarlos en el espectrograma. Normalmente viene como un ruido de frecuencias medias y bajas de duración dependiente del desprendimiento. Se puede llegar a ver en varias estaciones y no hay que confundirlo con señales de tipo LP ni terremotos regionales. Aquí tenemos un ejemplo de como se vió el desprendimiento de parte del Mirador de Bascos en la isla de El Hierro en Noviembre de 2015:

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Rayos 

En ocasiones cuando se produce una tormenta eléctrica se observan los rayos como marcas en el espectrograma en forma de líneas verticales similares a terremotos débiles. Esto se debe a las ondas sónicas en el rango de los infrasonidos que llegan hasta las estaciones sísmicas. Un ejemplo lo vemos en el siguiente espectrograma

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Viendo un espectrograma individual es difícil distinguir la señal que deja un rayo de un terremoto. Para ello se deben revisar otras estaciones sísmicas para comprobar la no coincidencia de las señales en el tiempo (cosa que sí ocurriría con un terremoto). Otra forma de saber si cabe la posibilidad de que se trate de rayos es comprobar la web http://www.aemet.es/es/eltiempo/observacion/rayos?w=1 donde se puede ver la observación de rayos en Canarias. Tormentas como la de la imagen siguiente generaron rayos tales que se observaron en estaciones de las islas occidentales a pesar de estar alejadas 200 km de la tormenta:

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2. Ruidos de origen antrópico

Nos referimos al ruido generado por la actividad humana. Las Islas Canarias en general tienen una densidad alta de población lo que hace en ocasiones difícil poder instalar estaciones sísmicas lo suficientemente alejadas de estas fuentes de ruido. A esto se suma el difícil acceso que tienen las zonas realmente alejadas de los pueblos donde resulta muy costoso desplegar y mantener una estación sísmica.

En general, este ruido antrópico se observa en frecuencias por encima de 1 Hz hasta los 25 Hz. La cantidad de ruido observada en cada estación dependerá de la distancia a los pueblos y ciudades y del tamaño de estas poblaciones. Además, se detectan durante un horario definido entre las 7 y las 22 horas (cuando la actividad humana es mayor). En algunas estaciones se observan señales monocromáticas (de frecuencia constante) que suelen estar relacionadas con las turbinas de las centrales eléctricas. Seguidamente observamos un espectrograma diario de una estación en Gran Canaria donde se observa estos ruidos.

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Seguidamente mostramos algunos ejemplos concretos de ruidos antrópicos muy característicos:

Coches

Los vehículos a motor suelen generar un espectro característico. Este ruido suele ser de frecuencias por encima de 5 Hz y tener una duración en función de la cercanía del camino. En el caso de la estación de CCAN hay un camino cerca por el que ocasionalmente pasan coches. Este ejemplo muestra como el vehículo además se para durante un minuto para luego continuar:

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Obras 

Cuando se realizan obras con maquinaria pesada a distancias de pocos cientos de metros o algún km de las estaciones sísmicas se puede reflejar en los espectrogramas. Estos ruidos dependen mucho del tipo de maquinaria y la distancia pero puede observarse en todas las frecuencias e incluso confundirse con enjambres de terremotos VT. Aquí se observa un espectrograma diario (izquierda) y otro horario (derecha) de MACI en el que se observan obras:

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Para distinguir obras de terremotos basta con fijarse por ejemplo en las horas a las que se producen las señales, que si son obras siempre serán en horario de trabajo. Además la forma de la onda nunca se parecerá a la de un terremoto y en el caso de obra sólo será visible en la estación sísmica cercana y no en otras. Por otro lado, si se produjera un enjambre se observarían al menos una parte de esos terremotos localizados en la web del IGN.

Aviones

En ocasiones los aviones, sobretodo si rompen la barrera del sonido, pueden generar señales confundibles con terremotos locales. En ese caso hay que tener en cuenta que el sismograma sería con forma de huso (amplitud creciente y luego decreciente) y que además no coincidirían en tiempo en varias estaciones de la misma isla. Aquí tenemos algún ejemplo de paso de aviones supersónicos:

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Explosiones

Las explosiones (detonaciones en grandes desmontes, túneles u otras obras) pueden generar señales similares a los terremotos locales. Estos eventos incluso pueden ser localizadas. No hay una manera clara de diferenciarlas con el espectrograma, pero si observamos estas señales varios días a horas similares debemos dudar de su origen natural. En ocasiones pueden ser confundidas con terremotos e incluso aparecer en el catálogo pero normalmente se revisa en pocas horas y son reconocidos como antrópicos. Aquí mostramos un ejemplo detectado en Tenerife.explosionccan_2016-05-12_12-13_sp

La Central hidroeólica de El Hierro

Tanto la construcción como el funcionamiento de la Central Hidroeólica de El Hierro ha generado bastante ruido visible en la estación sísmica de CTIG. Hoy en día, su funcionamiento supone el movimiento de turbinas mediante la caída de agua sumado a 4 grandes aerogeneradores. Debido a que todo ello se encuentra a una distancia corta de la estación, se genera el ruido que se observa a continuación en los espectrogramas diarios:

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3. Otras señales

Aquí nos referimos a señales originadas en la propia estación, ya sean por problemas electrónicos o de comunicación. 

Centrado del sensor

En ocasiones, los sensores de banda ancha (sensibles a frecuencias de entre 0.01 y 100 Hz) sufren de deriva de las masas. Esto significa que la masa que registra el movimiento del terreno se va desplazando de su centro y requiere de un centrado electrónico que se hace a distancia. Cuando esto ocurre se ven unas señales muy características tanto en sismograma como en espectrograma. El siguiente es un ejemplo:

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Spikes

Los spikes o picos se pueden dar por pequeños fallos electrónicos o por repentinos cortes de señal muy cortos. Cuando esto ocurre se observa un pico en el sismograma y una señal vertical en el espectrograma que no debe ser confundida con un terremoto. Se suele reconocer porque la señal vertical es de color continuo y pq en el sismograma se ve un pico y posterior parte plana.

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Cortes de comunicación

En ocasiones, por alguna razón u otra, se produce un corte en las comunicaciones de la estación sísmica. Cuando son largos, los datos no se recuperan y se observa un mínimo continuo y parejo en el espectrograma que significa que todos esos datos son ceros.

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Cortes de la señal del sismómetro

En otras ocasiones lo que se observaba era una señal muy tenue en el espectrograma. Esto se debe a un corte en la conexión con el sensor sísmico y aunque se reciben datos son simplemente el ruido electrónico. Estas cosas ya no suelen pasar pero en las antiguas estaciones analógicas era algo más habitual. En el siguiente espectrograma diario se observa un pequeño corte de comunicación entre las 3:00 y las 4:00 y un corte del sensor sísmico a partir de las 19:30.

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Visitas a la estación

Cuando se hacen visitas de mantenimiento en las estaciones sísmicas se puede observar mucho ruido debido a las pisadas, apertura de puertas etc. Se suelen observar señales muy fuertes en forma de spikes o de huso (aumento y disminución de la amplitud) que muestran en varias frecuencias. Para diferenciarlos estos ruidos no se observan en ninguna estación más con lo que son fácilmente reconocibles. Mostramos dos ejemplos debajo. En el primero se observa la llegada de un vehículo y luego ruidos fuertes producidos por pisadas en la estación sísmica CNOR. De hecho corresponde a la instalación de un magnetómetro cerca de esa estación sísmica. En el segundo se observa la apertura de la puerta de la cueva donde se encuentra instalada EOSO.

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