Aplicación de la sismología al estudio y detección de aludes de nieve.

El objeto de estudio de esta tesis son los registros sismicos generados por aludes de nieve. Los objetivos principales son dos: caracterizar las senales sismicas generadas por aludes de nieve con el fin de utilizar la sismica como sistema de deteccion automatico y obtener mas informacion sobre el fenomeno del alud mediante el estudio de las senales sismicas que genera. Los resultados de este trabajo se basan en una coleccion de datos experimentales, 95 registros sismicos generados por 52 aludes de nieve diferentes, adquiridos desde el ano 1996 hasta el presente, 2003. Los registros se han realizado en los valles de Boi Taull y Nuria (Pirineos catalanes) y en Vallee de La Sionne (Alpes suizos). Las senales se han caracterizado en el dominio del tiempo, el dominio de la frecuencia y el dominio tiempo-frecuencia. En el dominio del tiempo se calculan las amplitudes maximas registradas y la duracion temporal de las senales. En el dominio de las frecuencias se estudia el contenido frecuencial dominante de la senal. En el dominio tiempo-frecuencia se estudia la evolucion temporal del contenido frecuencial de la senal. Por otra parte se estudian las caracteristicas de los aludes de nieve (dimension, tipo de flujo, velocidad, etc.). Las SSA (senal sismica generada por alud de nieve) dependen del lugar en el que son registradas, de la dimension del alud, del tipo de flujo y del canal por el que se desarrollan. A pesar de esta variabilidad se observan envolventes similares en aludes del mismo tipo de flujo, dimension, con trayectorias similares y registrados en el mismo emplazamiento. SSA generadas por un mismo alud varian significativamente en el dominio temporal segun donde se registren dependiendo de: la posicion relativa entre el sensor y el alud, la distancia entre sensor y alud y las caracteristicas sismicas del emplazamiento. Las SSA estan condicionadas por la dimension y el tipo de flujo del alud. Las maximas amplitudes y la duracion temporal de las SSA son proporcionales a las dimensiones del alud. Considerando aludes registrados a las mismas distancias y de similares dimensiones, los aludes de flujo y nieve humeda generan mayores amplitudes que los aludes mixtos. Los aludes aerosol son los que generan SSA de menor amplitud. Las SSA de mayor duracion son generadas por aludes de flujo y nieve humeda. El estudio del contenido frecuencial total corrobora la dependencia de las SSA con el emplazamiento en el que se registran. Las senales registradas por sensores situados dentro de la trayectoria del alud contienen frecuencias hasta 45 Hz. Las SSA registradas por sensores situados fuera de la trayectoria del alud contienen frecuencias hasta 20 Hz. La mayoria de SSA tienen espectros de Fourier cuyas amplitudes decrecen significativamente en frecuencias inferiores a 2 Hz. A lo largo de esta tesis hemos interpretado el alud como un conjunto de multiples fuentes sismicas en movimiento. La variacion de la distancia fuentes-sensor a lo largo del registro genera una senal cuyo contenido frecuencial no es constante si no que tiene una evolucion caracteristica. A medida que el alud se aproxima al sensor el contenido en altas frecuencias aumenta y se hace maximo a su paso sobre el emplazamiento del sensor. Junto a la caracterizacion de las senales se presenta una comparacion de estas con las senales generadas por sismos locales, sismos regionales, telesismos, la senal de una explosion y la senal generada por un helicoptero. Los resultados tambien incluyen la correlacion de senales sismicas con imagenes de video y con datos de radar FMCW. Existe una correlacion temporal entre la respuesta sismica en altas frecuencias (30-50) Hz y la senal del radar FMCW. Estas correlaciones muestran un frente del alud de baja reflectividad en la senal radar que produce fracturas en las capas de nieve del suelo y genera altas respuestas sismicas del suelo. En las partes posteriores de las senales se observa un flujo de mayor reflectividad en la senal radar y con una dinamica generadora de bajas amplitudes sismicas.