Inverse modeling in geodynamics - NGEO102

• Title: Inverzní modelování v geodynamice
• Guaranteed by: Department of Geophysics (32-KG)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2013
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. RNDr. Ondřej Čadek, CSc.

Annotation

English

Last update: T_KG (09.05.2013)

Inversion of dynamic topography and geoid for mantle viscosity, analyses of see-level data and their relationship to postglacial rebound, inversions of gravity and seismic data to determine the crustal structure and others are classical problems used in contemporary geodynamics research. The lecture presents the basic theory of these inverse problems, discuss their advantages and limitations and gives overview about the basic literature in this field.

Czech

Last update: T_KG (09.05.2013)

Inverze dynamického geoidu, postglaciální výzdvih a analýza topografie ve vazbě na pozorovaná gravitační data představují klasické úlohy sloužící k odhadu některých důležitých parametrů (viskozita, tloušťka litosféry, hustotní struktura apod.) zemského nitra. V přednášce se studenti podrobně seznámí s jednotlivými úlohami a jejich řešením v rámci přímého a inverzního modelování.

Aim of the course

English

Last update: T_KG (09.05.2013)

The students learn basic principles of main inverse problems solved in geodynamics research.

Czech

Last update: T_KG (09.05.2013)

Přednáška si klade za cíl seznámit studenty s klasickými postupy při určování dynamických parametrů zemského nitra.

Course completion requirements

Last update: prof. RNDr. Ondřej Čadek, CSc. (06.10.2017)

Zkouška probíhá formou písemky, po které následuje ústní zkoušení.

Literature

English

Last update: T_KG (09.05.2013)

The text of lecture plus classical papers on selected subjects.

Czech

Last update: T_KG (09.05.2013)

Studenti budou mít k dispozici text přednášky a významnou časopiseckou literaturu k probíraným tématům.

Teaching methods

English

Last update: T_KG (09.05.2013)

Regular lecture.

Czech

Last update: T_KG (09.05.2013)

Výuka probíhá formou pravidelné přednášky, do níž jsou zařazeny panely, v nichž studenti diskutují o vybraných geofyzikálních článcích. Zkouška je organizována formou testu a případně zahrnuje také ústní část.

Syllabus

English

Last update: T_KG (09.05.2013)

1. Rheological properties of crust and mantle. Viscosity, elasticity, plasticity, brittle failure. Isostasy, elastic lithosphere, dynamic topography.

2. Gravity anomalies and their relationship to mantle density and topography. Admittance. Sesimic tomography.

3. Dynamic geoid and its relationship to viscosity. Spectral solution of the forward problem and methods to solve the inversion for viscosity.

4. Elastic lithosphere and determining its thickness in spherical geometry. More complex behavior of lithosphere. Application to single-plate terrestrial planets.

5. Linear viscoelasticity, Eulerian and Lagrangian approach. Postglacial rebound and inversions of see-level data for viscosity.

6. Rotation of the Earth. True polar wander. The Liouville equations and internal dynamics of the Earth.

7. Combining seismic and gravity data in determining structure of crust. Seismic anisotropy. Heat flux measurements.

Czech

Last update: T_KG (09.05.2013)

1. Reologické vlastnosti pláště a kůry. Elasticita, viskozita, plasticita a křehké porušení. Koncept elastické litosféry, izostaze a dynamické topografie.

2. Gravitační anomálie a jejich různé reprezentace. Vztah k hustotním anomáliím a topografii. Admitance. Seismická tomografie a její vztah k hustotám.

3. Predikce dynamického geoidu spektrální metodou. Definice skalárních, vektorových a tenzorových harmonik. Obrácená úloha pro viskozitu a metody jejího řešení.

4. Určování elastické tloušťky litosféry. Elastická flexe litosféry a její aproximace pomocí tenké slupky. Pokročilejší metody zahrnující viskoelastické chování litosféry a variace její tloušťky. Aplikace na terestrické planety.

5. Lineární viskoelasticita. Odezva tělesa na povrchovou zátěž. Lagrangovský a eulerovský tvar řídících rovnic. Postglaciální výzdvih a odhad viskozity pláště na základě kolísání mořské hladiny.

6. Rotace Země. Putování pólů - true polar wander (TPW). Liouvillovy rovnice pro pohyb rotační osy. Změny momentu setrvačnosti v důsledku povrchového zatížení a termální konvekce. Odhad viskozity pláště na základě analýzy TPW.

7. Analýza dalších veličin. Termální konvekce a povrchový tepelný tok. Odhad tloušťky kůry a její struktury ze seismických a gravitačních dat. Seismická anizotropie a bloková struktura litosféry. Odhad směru proudění v astenosféře na základě analýzy anizotropie povrchových vln.