TY - JOUR A1 - Eibl, Eva P. S. A1 - Rosskopf, Martina A1 - Sciotto, Mariangela A1 - Currenti, Gilda A1 - Di Grazia, Giuseppe A1 - Jousset, Philippe A1 - Krüger, Frank A1 - Weber, Michael T1 - Performance of a rotational sensor to decipher volcano seismic signals on Etna, Italy JF - Journal of geophysical research : Solid earth N2 - Volcano-seismic signals such as long-period events and tremor are important indicators for volcanic activity and unrest. However, their wavefield is complex and characterization and location using traditional seismological instrumentation is often difficult. In 2019 we recorded the full seismic wavefield using a newly developed 3C rotational sensor co-located with a 3C traditional seismometer on Etna, Italy. We compare the performance of the rotational sensor, the seismometer and the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia-Osservatorio Etneo (INGV-OE) seismic network with respect to the analysis of complex volcano-seismic signals. We create event catalogs for volcano-tectonic (VT) and long-period (LP) events combining a STA/LTA algorithm and cross-correlations. The event detection based on the rotational sensor is as reliable as the seismometer-based detection. The LP events are dominated by SH-type waves. Derived SH phase velocities range from 500 to 1,000 m/s for LP events and 300-400 m/s for volcanic tremor. SH-waves compose the tremor during weak volcanic activity and SH- and SV-waves during sustained strombolian activity. We derive back azimuths using (a) horizontal rotational components and (b) vertical rotation rate and transverse acceleration. The estimated back azimuths are consistent with the INGV-OE event location for (a) VT events with an epicentral distance larger than 3 km and some closer events, (b) LP events and tremor in the main crater area. Measuring the full wavefield we can reliably analyze the back azimuths, phase velocities and wavefield composition for VT, LP events and tremor in regions that are difficult to access such as volcanoes. KW - Etna KW - LP KW - monitoring KW - rotational sensor KW - VLP KW - volcanoseismology KW - VT events and tremor Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1029/2021JB023617 SN - 0148-0227 SN - 2169-9356 VL - 127 IS - 6 PB - Wiley CY - Hoboken, NJ ER - TY - THES A1 - Pätzel, Jonas T1 - Seismic site characterization using broadband and DAS ambient vibration measurements on Mt Etna, Italy N2 - Both horizontal-to-vertical (H/V) spectral ratios and the spatial autocorrelation method (SPAC) have proven to be valuable tools to gain insight into local site effects by ambient noise measurements. Here, the two methods are employed to assess the subsurface velocity structure at the Piano delle Concazze area on Mt Etna. Volcanic tremor records from an array of 26 broadband seismometers is processed and a strong variability of H/V ratios during periods of increased volcanic activity is found. From the spatial distribution of H/V peak frequencies, a geologic structure in the north-east of Piano delle Concazze is imaged which is interpreted as the Ellittico caldera rim. The method is extended to include both velocity data from the broadband stations and distributed acoustic sensing data from a co-located 1.5 km long fibre optic cable. High maximum amplitude values of the resulting ratios along the trajectory of the cable coincide with known faults. The outcome also indicates previously unmapped parts of a fault. The geologic interpretation is in good agreement with inversion results from magnetic survey data. Using the neighborhood algorithm, spatial autocorrelation curves obtained from the modified SPAC are inverted alone and jointly with the H/V peak frequencies for 1D shear wave velocity profiles. The obtained models are largely consistent with published models and were able to validate the results from the fibre optic cable. N2 - Sowohl die räumliche Autokorrelations-Methode (SPAC) als auch die Methode der horizontal-vertikal Spektralverhältnisse (H/V) sind wichtige Instrumente bei der seismischen Charakterisierung des Untergrundes mittels Bodenunruhe. In der vorliegenden Arbeit werden beide Techniken angewandt, um die Geschwindigkeitsstruktur der Piano delle Concazze Ebene auf dem Ätna zu untersuchen. Die Aufzeichnungen vulkanischen Tremors auf einem Array aus 26 Breitband-Seismometern werden prozessiert und starke Schwankungen des H/V Verhältnisses, insbesondere während Zeiten erhöhter vulkanischer Aktivität werden festgestellt. Die räumliche Verteilung der H/V Frequenzpeaks bildet eine geologische Struktur im nordöstlichen Bereichs des Untersuchungsgebietes ab. Diese wird als der alte Rand der Ellittico Caldera interpretiert. Die H/V-Methode wird um die kombinierte Verarbeitung von Geschwindigkeitsaufzeichnungen des Breitband-Arrays und faseroptischen Dehnungmessungen (distributed acoustic sensing, DAS) erweitert. Hierfür werden die Daten eines 1,5 km langen Glasfaserkabels, mit welchem das Seismometer-Array zusammen installiert wurde, genutzt. Erhöhte Werte der maximalen Amplitude der berechneten Spektralverhältnisse, stimmen mit der Lage bekannter Verwerfungen im Gebiet überein. Das Ergebnis deutet auf einen bisher nicht aufgezeichneten Verlauf einer der Verwerfungszonen hin. Die Interpretaion der Strukturen stimmt überein mit den Ergebnissen einer Geomagnetik-Studie der Piano delle Concazze. Mithilfe des Neighborhood-Algorithmus werden die räumlichen Autokorrelationskurven der modifizierten SPAC, sowohl einfach als auch in Kombination mit den H/V Frequenzpeaks, invertiert. So werden schließlich 1D Modelle der S-Wellengeschwindigkeit abgeleitet. Diese stimmen weitgehend überein mit den Resultaten anderer Studien und bestätigen darüberhinaus die Ergebnisse der DAS-Aufzeichnungen. KW - site characterization KW - Etna KW - DAS KW - ambient vibration KW - seismic noise KW - H/V KW - HVSR KW - velocity model KW - SPAC KW - MSPAC KW - spatial autocorrelation KW - Piano delle Concazze KW - site effects KW - microzonation KW - volcanic tremor KW - joint inversion KW - ortsverteile faseroptische Dehnungsmessung KW - Ätna KW - H/V KW - horizontal-vertikales Spektralverhältnis KW - räumliche Autkorrelationsmethode KW - modifizierte räumliche Autkorrelationsmethode KW - Bodenunruhe KW - gemeinsame Inversion KW - Mikrozonierung KW - seismisches Rauschen KW - Ortscharakterisierung KW - Ortseffekte KW - räumliche Autokorrelation KW - Geschwindigkeitsmodell KW - vulkanischer Tremor KW - Piano delle Concazze Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-613793 ER -