Předmět Seismologie pro doktorandy (NDGF016)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NDGF016 - Seismologie pro doktorandy, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze (UK).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem je naučit studenty základům praktické seismologie, aby byli schopni absolvovat pokrčilejší přednášky a mohli pracovat na doktorských tématech. Aby rozuměli seismickým datům a mohli je používat při modelování. Cílem je naučit studenty základům matematické formulace vztahu mezi procesy v ohnisku zemětřesení a seismickým vlnovým polem.Pochopit teoretické základy obrácených seismických úloh a úloh přímého modelování silných pohybů půdy pri zemětřesení.

Sylabus

Makroseismická data Intenzita, stupnice intenzity, mapy izoseist. Vztah intenzity ke zrychlení, závislost na vzdálenosti a hloubce. Historickí a moderní data. Instrumenální data Historický vývojů základní principy. Přenosová funkce mechanického seismografu (pro vstup posunutí, rychlosti a zrychlení). Decibel, dekáda, oktáva. Krátkoperiodický, dlouhoperiodický a širokopásmový seismograf. Citlivost seismometru (volt/(m/s)), rozsah digitizéru (volt/count) a výsledný vztah. count/(m/s). Instrumentální korekce v praxi. Vzorkování, automatické spouštění, uchování dat, datové formáty. Seismický neklid a přístrojový neklid. Čtení seismogramu (nasazení, amplitudy, periody, znaménka, doba trvání). Přístroje katedry geofyziky (stanice PRAHA a přístroje v Řecku). Velocigraf CMG=3T a akcelerograf CMG=5Tů analýza pomocí programu SCREAM. Získávání dat ze světových center. Internetové seismické stránky. Lokace a seismicita Princip kinematické lokace zemětřesení, linearizace a řešení metodou nejmenších čtverců. Princip lokace metodou síťového výběru. Relativní lokační metody. Geometrický azimut a epicentrální vzdálenost na kouli. Rotace horizontálních složek ze systému EW, NS do systému R,T. Polarizační diagram nefiltrovaných a filtrovaných signálů, P a S vlny, štěpení S vln. Dynamický azimut a úhel dopadu z trojsložkového záznamu. Ohniskové oblasti v globálním a regionálním měřítku, hloubková závislost. Prostorové vlny Elastické Laméovy parametry, nestlačitelnost, Poissonův poměr. Linearizovaná pohybová rovnice, formulace v tlaku a rychlosti. Formulace v napětí a posunutí, formulace jen v posunutí. Separace pohybové rovnice na vlnové rovnice pro div a rot, zavedení Vp a Vs. Potenciály ve tvaru harmonické rovinné vlny, podélné a příčné kmity. Pohybová rovnice ve 2D, separace P-SV a SH vln. Pohybová rovnice v 3D nehomogenním případě. Vliv rozhraní, včetně nerovinných; vliv volného povrchu. Vliv útlumu, Q-faktor, vztah útlumu a disperze. Paprsky a hodochrony prostorových vln Fermatův princip a Snellův zákon. Parametrické rovnice hodochrony v 1D prostředí s kartézskou a sférickou geometrií (ze Snellova zákona). Parametr paprsku a derivace hodochrony. Hodochrony v homogenním plášti a jádře, vlny P, PcP a PKP. Amplitudové křivky. Princip užití Wiechert-Herglotzovy rovnice (bez odvození). Hodochrony pro vrstvu na poloprostoru, MOHO, vlnz Pn a PmP. Slovník seismických fází. Standardní hodochrony a seismické modely (JB a IASP91). Princip seismické tomografie. Povrchové vlny Loveovy vlny pro vrstvu na poloprostoru, disperse a hloubková závislost. Rayleighovy vlny (bez odvození). Plášťové vlny. Disperzní křivky pro kontinenty a oceány. Magnitudo Richterovo magnitudo. Magnitudo z prostorových a povrchových vln, kalibrační funkce, staniční oprava. Magnitudově-četnostní (Gutenberg-Richterův) zákon. Vztah magnituda a intenzity. Vztah magnituda a energie. Časový průběh uvolňování seismické energie (série, roje, Benioffovy grafy). Předtřesy, dotřesy, oblasti klidu. Migrace aktivity. Seismický zdroj Zlomová plocha, trhlina, skluzová funkce. Pole posunutí pro obecné zemětřesení a pro smykové zemětřesení. Tenzor seismického momentu, skalární moment, osy P-T-N. Úhly východu paprsku ze zdroje pro globální a regionální úlohy. Vyzařovací charakteristika pro vlny P a S a mechanizmus ohniska ze znamének prvních nasazení. Nodální roviny a ohniskové úhly (strike, dip, rake), sdružená řešení. Zdánlivá časová funkce zdroje, rozměr zdroje, rohová frekvence, problém směrovosti. Zdánlivá časová funkce pomocí dotřesů (metoda Empirických Greenových funkcí). Vztah mezi rozměrem zdroje, momentem a poklesem napětí. Energie seismických vln Objemová hustota kinetické a potenciální deformační energie. Tok energie a výkonu, formulace v napětí a rychlosti nebo jen v rychlosti. Odhad seismické energie pomocí jedné stanice. Vztah energie P a S vln. Vztah mezi energií, momentem a poklesem napětí. Momentové magnitudo. Seismické ohrožení Empirické útlumové vztahy (vztah mezi pohybem půdy, magnitudem a vzdáleností). Problémy. Pravděpodobnost překročení intenzity na daném místě za určitý čas. Syntetické útlumové vztahy. Aproximace pomocí bodového a konečného modelu zdroje. Syntetické seismogramy pro antiseismické projektování. Empirická a syntetická spektra odezvy pro praxi. Lokální jevy Frekvenčně-selektivní zesílení a prodloužení doby kmitů v připovrchových strukturách. Vrstevnaté a pánevní struktury. Spektrální poměry vůči opěrné stanici (použití zemětřesení a neklidu). Poměry horizontální a vertikální složky. Přenosové vlastnosti vrstvy na poloprostoru při dopadu rovinné vlny. Numerické simulace 1D, 2D a 3D lokálních jevů - přehled.

Literatura

B. Bolt: Earthquakes, W.H. Freeman and Company., San Francisco 1978 (rus. překlad Mir, Moskva 1981). K.E. Bullen, B. Bolt: An introduction to the theory of seosmology. Cambridge University Press 1985. T. Lay, T.C. Wallace: Modern global seismology. Academic Press 1995. P.M. Shearer: Introduction to seismology. Cambridge University Press 1999. A. Udias: Principles of seismology. Cambridge University Press 2000. A. Udias, J.Mezcua: Fundamentos de sismologia. UCA Editores 1997. A. Udias, J.Mezcua: Fundamentos de geofisica. Alhambra Editorial 1986. O. Kulhánek: Anatomy of seismograms. Elsevier 1990. O. Kulhánek: Propagation of seismic waves (lecture notes). Uppsala University 1993. F. Scherbaum: Basic concepts in digital signal processing for seismologists. Springer-Verlag 1994. K. Aki, P.G. Richards, Quantitative seismology,1 and 2. W.H. Freeman and Company., San Francisco 1980 (rus. překlad Mir, Moskva 1983). F.A. Dahlen, J. Tromp: Theoretical global seismology. Princeton University Press 1998. J. Zahradnik: Generation of seimic waves by earthquake sources (lecture notes). Uppsala University 1992. http://wwwneic.cr.usgs.gov http://orfeus.knmi.nl http://seis30.karlov.mff.cuni.cz

Garant

prof. RNDr. Jiří Zahradník, DrSc.