Remote reference versus signal-noise separation: A least-square based comparison between magnetotelluric processing techniques

Abstract

Two magnetotelluric processing methods, the remote reference technique (RR) and the signal-noise separation (SNS) after Larsen and after Oettinger, have been compared. The authors of the SNS claim to have improved the RR due to a more detailed conditional equation for the desired transfer functions, i.e. there are taken into account additional transfer functions for correlated noise. "Correlated noise" is a term for artificial electromagnetic signals emitted by near-by sources (in the present case: by electric railways in Poland and Berlin run by direct current) that breach the far-field condition, which is essential in magnetotellurics. Such noise causes big problems in transfer functions and makes it necessary to include data of a reference station situated beyond the reach of the artificial signal into the processing, as it is done in both RR and SNS. The comparison has taken place under equal conditions, i.e. except for the conditional equations themselves the entire mathematic environment of the processing has been kept the same. Thereby the suspicion could be confirmed that both methods yield virtually the same results for the magnetotelluric transfer functions.

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei magnetotellurische Prozessingmethoden, die Remote-Referenz-Technik (RR) und die Signal-Noise-Separation (SNS) nach Larsen und nach Oettinger, miteinander verglichen. Die Autoren der SNS erheben den Anspruch die RR verbessert zu haben, indem sie eine genauere Bestimmungsgleichung für die gesuchten Übertragungsfunktionen benutzen: sie berücksichtigen zusätzliche Übertragungsfunktionen für korreliertes Rauschen. "Korreliertes Rauschen" ist ein Ausdruck für künstliche elektromagnetische Signale, die von Quellen in der Nähe ausgehen (im vorliegenden Fall von mit Gleichstrom betriebenen Eisenbahnen in Polen und Berlin) und damit die Fernfeldnäherung verletzen, die in der Magnetotellurik essentiell ist. Diese Art von Rauschen verursacht große Probleme in den Übertragungsfunktionen und macht eine Einbindung von Daten einer Referenzstation, die sich außerhalb der Reichweite des künstlichen Signals befindet, sehr ratsam. Sowohl die RR als auch die SNS tun dies. Der Vergleich hat unter gleichen Bedingungen stattgefunden, d.h. außer den Bestimmungsgleichungen selbst gibt es keine Unterschiede in der gesamten mathematische Prozessingumgebung. Damit konnte die Vermutung bestätigt werden, dass beide Methoden für die magnetotellurischen Übertragungsfunktionen praktisch dieselben Ergebnisse liefern.