Thesis (Selection of subject)Thesis (Selection of subject)(version: 368)
Thesis details
   Login via CAS
Modelování šíření seismických vln v náhodném prostředí a jeho vliv na direktivitu
Thesis title in Czech: Modelování šíření seismických vln v náhodném prostředí a jeho vliv
na direktivitu
Thesis title in English: Modeling of seismic wave propagation in random medium and its influence on
source directivity
Academic year of topic announcement: 2009/2010
Thesis type: Bachelor's thesis
Thesis language: čeština
Department: Department of Geophysics (32-KG)
Supervisor: prof. RNDr. František Gallovič, Ph.D.
Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
Date of registration: 12.11.2009
Date of assignment: 12.11.2009
Date and time of defence: 22.06.2010 00:00
Date of electronic submission:22.06.2010
Date of proceeded defence: 22.06.2010
Opponents: prof. RNDr. Jiří Zahradník, DrSc.
 
 
 
Guidelines
Vlnové pole vyzářené seismickým zdroje konečných rozměrů vykazuje azimutální závislost, tzv. direktivitu (Haskell, 1964; Joyner, 1991). Pro větší zemětřesení (M>~5) se pozoruje direktivita frekvenčně závislá, klesající s rostoucí frekvencí (Somerville a kol., 1997). Tento efekt se vysvětluje buď komplexností šíření trhliny po zlomové ploše (Gallovič a Burjánek, 2007), nebo rozptylem seismických vln v heterogenním prostředí zemské kůry (O'Connel, 1999). Zejména druhý jev nebyl v literatuře příliš zkoumán, autoři používají vliv rozptylu buď jako jakousi "výmluvu", nebo používají pouze aproximativní přístupy (Zeng a kol., 1995; Hartzell a kol., 2005).
Zemskou kůru lze popsat na kratších vlnových délkách jako náhodného prostředí s vhodně zvolenou korelační funkcí (Klimeš, 2002). Šíření vln v takových strukturách již bylo v literatuře studováno (Frankel a Clayton, 1986; O'Connel, 1999; Hoshiba, 2000; atd.), nicméně ne přímo s ohledem na direktivitu seismického zdroje. Bakalářská práce by měla učinit počáteční krok k takové studii. Na katedře geofyziky je k dispozici vhodný nástroj pro modelování šíření seismických vln v náhodném prostředí, paralelizovaný program ADER-DG založený na nespojité Galerkinově metodě vyvíjený na LMU v Mnichově (Käser and Dumbser, 2006; Castro a kol., submitted). Dále je k dispozici generátor náhodných modelů prostředí.
Samotná bakalářská práce bude obnášet syntetické experimenty týkající se studia direktivity seismického zdroje v náhodných prostředích, zejména ve statistickém smyslu vhledem k jejím různým realizacím. Nejprve bude zkoumáno 2D šíření od bodového zdroje s cílem porozumění závislosti vlnového pole na vzdálenosti. V dalším kroku se případně již začne studovat efekt konečnosti zdroje a tedy i azimutální závislosti vyzářených seismických vln. V rámci práce bude nutné vedle ovládnutí výše uvedených programů také doprogramovat vhodné nástroje pro analýzu seismogramů a statistických vlastností studovaných charakteristik. Budou také ukázány příklady šíření vln v náhodném prostředí a porovnání syntetických seismogramů.
References
Castro, C. E., Käser, M., Brietzke, G. (2009). Seismic wave propagation modeling through highly heterogeneous material using the Discontinuous Galerkin Finite Element scheme with sub-cell resolution, Geophys. J. Int., submitted.
Frankel, A., Clayton, R.W. (1986), Finite difference simulations of seismic scattering: Implications for the propagation of shortperiod seismic waves in the crust and models of crustal heterogeneity. J. Geophys. Res. 91: 6465-6489.
Gallovič, F., Burjánek, J. (2007), High-frequency Directivity in Strong Ground Motion Modeling Methods, Annals of Geophysics, Vol. 50, N. 2, 203-211.
Hartzell, S., Guatteri, M., Mai, P.M., Liu, P.-Ch., Fisk, M. (2005), Calculation of Broadband Time Histories of Ground Motion, Part II: Kinematic and Dynamic Modeling Using Theoretical Green's Functions and Comparison with the 1994 Northridge Earthquake, Bull. Seism. Soc. Am. 95, 614-645.
Haskell, N. A. (1964), Total energy and energy spectra density of elastic waves from propagating faults, Bull. Seism. Soc. Am. 54, 1811-1841.
Hoshiba, M. (2000), Large fluctuation of wave amplitude produced by small fluctuation of velocity structure, Phys. Earth Planet. Interiors 120, 201-217.
Joyner, W. (1991), Directivity for non-uniform ruptures, Bull. Seism. Soc. Am. 81, 1391-1395.
Käser, M., Dumbser, M. (2006), An arbitrary high-order discontinuous Galerkin method for elastic waves on unstructured meshes: I. The two-dimensional isotropic case with external source terms, Geophys. J. Int. 166, 855-877.
Klimeš, L. (2002), Correlation Functions of Random Media, Pure appl. geophys. 159, 1811-1831.
O'Connell, D. R. H. (1999), Replication of apparent nonlinear seismic response with linear wave propagation models, Science 283, 2045-2050.
Somerville, P. G., N. F. Smith, R.W. Graves, and N. A. Abrahamson (1997), Modification of Empirical Strong Ground-motion Attenuation Relations to Include the Amplitude and Duration Effects of Rupture Directivity, Seism. Res. Lett 68, 199-222.
Zeng, Y., Anderson, J. G., Su, F. (1995), Subevent rake and random scattering effects in realistic strong ground motion simulation, Geophys. Res. Lett. 22, 17-20.
...Další časopisecká literatura.
 
Charles University | Information system of Charles University | http://www.cuni.cz/UKEN-329.html