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Snow Attenuation of Infrasound Signals and Wind Noise

次声 积雪 衰减 地质学 噪音(视频) 风速 环境科学 环境噪声级 气象学 声音(地理) 地震学 声学 地貌学 地理 物理 海洋学 人工智能 计算机科学 光学 图像(数学)
作者
Zachary Hoppinen,J. B. Johnson,Achille Capelli,J. Anderson,Hans-Peter Marshall
出处
期刊:Seismological Research Letters [Seismological Society]
标识
DOI:10.1785/0220230048
摘要

Abstract Infrasound monitoring of geophysical and human-sourced activity, such as explosions, eruptions, earthquakes, and avalanches, may be impacted by burial of sensors in a snowpack. We studied the frequency-dependent attenuation of sound, vertical sound speed, and wind noise reduction in a natural snowpack using earthquakes as a natural source of infrasound. Our experiment used a 2 m vertical distribution of sensors deployed during the 2021–2022 winter in the Sawtooth mountains of Idaho. We recorded 38 earthquakes and their primary infrasound propagating vertically upward through the snow. For these events, average attenuation appeared negligible between 0 and 8 Hz, rose to 0.1 dB/cm at ∼12 Hz, and remained at this level for higher frequencies. Using timing lags across the vertical profile the speed of infrasound in the snow was measured at 160 ± 51 m/s, significantly subsonic and indicative of pore-space waves. Finally, we quantified the significant reduction in the amount of background noise measured for snow-buried compared with free-air sensors. The 24 dB of reduction of noise observed for high wind speed conditions was evident with only 20 cm of snow burial and demonstrates the powerful capability of snowpack as a noise reduction filter. This study provides a clearer understanding of how snow burial filters infrasound and minimizes noise levels and has implications for monitoring of both natural and human-made hazards.
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