Swissuniversities (https://www.swissuniversities.ch)

Helena Munzarová (Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.)

31 622,65 CHF

ETH Zurich
Department of Earth Sciences

Tato stáž Sciex (ATTOC) je zaměřena na modifikaci standardního izotropického tomografického kódu nazvaného TELINV takovým způsobem, aby vzala v úvahu anizotropické, tj. realističtější šíření seizmických vln skrze horní plášť jádra Země.

Mezi hlavní zlepšení izotropického kódu TELINV provedená během stáže ATTOC Sciex patřilo následující:

• nová definice dolní části objemu modelu;
• výpočet a výstup parametrů odhadujících rozlišení modelu po každém opakování (iteraci);
• modifikace vážení dat a také modifikace několika formátů výstupů;
• byly také vyplněny poznámky doprovázející kód;
• zpřístupnění balíku obsahujícího TELINV 2012 izotropický teleseizmický tomografický kód veřejnosti na adrese http://www.ig.cas.cz/en/research-teaching/software-download/.

Pro anizotropické modifikace izotropického kódu TELINV 2012 jsme

• odvodili rovnice popisující rychlost šíření P vln ve slabě anizotropických médiích s hexagonálními symetrickými osami při použití perturbační teorie (Backus, 1965);
• zavedli lineární vztah mezi rezidui doby cesty P-vln (naše údaje) a perturbacemi anizotropických parametrů (hledané neznámé) týkajících se referenčního modelu;
• napsali forwardový režim anizotropického kódu;
• provedli několik syntetických testů.

Před samotným programováním byly podrobně popsány všechny jednotlivé kroky anizotropické modifikace a byly diskutovány stážistkou a oběma mentory během návštěvy mentora vysílající instituce v ETH v Curychu. Forwardový režim programu, který počítá doby cesty jednotlivých vln šířících se skrze anizotropický objem do stanic, již byl proveden a testován. Nově byl do kódu zahrnut výpočet tenzora hustoty paprsků, nástroje k charakterizaci 3D pokrytí pomocí objemů paprsků. Dalším krokem je vytvoření inverzního režimu, během kterého se stanoví neznámé parametry modelu.

Spolupráce mezi ETH Curych a IG Praha byla zahájena počátkem 80. let minulého století a pokračovala v rámci nedávných velkých mezinárodních pasivních seizmologických experimentů v Evropě. Studie kontinentálního horního pláště jádra Země obsahují standardní tomografii, která zobrazuje perturbace izotropické rychlosti v plášti jádra Země, a anizotropické studie vedoucí k modelování struktury kůry a horního pláště jádra Země a dešifrující litosférické mikro desky, a přispívá k chápání dynamiky evropské litosféry. Plodná spolupráce mezi ETH Curych a IG Praha musí být delegována na mladou generaci. H. Munzarová, studentka doktorandského programu IG Praha, je jednou z osob zintenzivňujících společný výzkum v oblasti seizmické anizotropie horního pláště jádra Země. Seizmická anizotropie horního pláště jádra Země značně ovlivňuje šíření seizmických vln a obvykle je opomíjena v izotropické seizmické tomografii horního pláště jádra Země. Proto je vývoj anizotropické verze tomografického kódu nevyhnutelný. Ve spolupráci s Prof. Kisslingem se zaměříme na vytvoření kódu pro simultánní inverzi pro izotropickou i anizotropickou perturbaci rychlosti. Anizotropický teleseizmický tomografický kód (ATTOC) bude rozšířením znovunavštíveného izotropického tomografického kódu TELINV, jehož jedním z hlavních autorů je Prof. Kissling a který bude znovu navštíven v rámci projektu RETTOC. Anizotropický kód bude testován a aplikován na údaje několika pasivních seizmických experimentů zaměřených na strukturu horního pláště jádra Země pod Evropou, např. LAPNET a SVEKALAPKO (severní Evropa) a RETREAT (severní Apeniny, Itálie) nebo BOHEMA (střední Evropa), které společně organizuje IG v rámci široké mezinárodní spolupráce. Anizotropický kód bude připraven pro svou aplikaci v rámci připraveného mezinárodního projektu AlpArray (vedeného ETH Curych a ISTerre Grenoble) a zaměřeného na strukturu a rozvoj Alp a interakce evropské litosféry s deskami kolidujícími z jihu.