P. Kolář Geofyzikální Ústav AV ČR, Praha

Podobné dokumenty
Závěrečné hodnocení projektu Projekt na otevření a zpřístupnění štoly ve vulkánu Komorní hůrka - č. KK 03150/2018

Západočeské mofety a zemětřesení - co mají společného? Tomáš Fischer

Vliv protiprašných sítí na dispersi pevných částic v blízkosti technologického celku (matematické modelování - předběžná zpráva)

Návod k použití softwaru Solar Viewer 3D

Výsledky zpřesňujícího geofyzikálního průzkumu 2018

Tvorba výpočtového modelu MKP

DISPERZNÍ KŘIVKY V DESCE S KUBICKOU ANIZOTROPIÍ

GIS Geografické informační systémy

GIS Geografické informační systémy

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Počítačová geometrie. + algoritmy DG

VY_32_INOVACE_09_Krušnohorská subprovincie_11

MOŽNOSTI GEOFYZIKÁLNÍCH MĚŘENÍ PŘI ŘEŠENÍ STARÝCH EKOLOGICKÝCH ZÁTĚŽÍ SPOJENÝCH S HOSPODÁŘSTVÍM S POHONNÝMI HMOTAMI

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Příklady použití tenkých vrstev Jaromír Křepelka

DPZ Dálkový Průzkum Země. Luděk Augusta Aug007, Vojtěch Lysoněk Lys034

Optika pro mikroskopii materiálů I

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Středoškolská technika 2017 PROGRAMY PRO PROSTOROVÉ ZOBRAZOVÁNÍ NĚKTERÝCH TĚLES

MATEMATIKA. vyšší úroveň obtížnosti DIDAKTICKÝ TEST MAGVD10C0T01. Testový sešit neotvírejte, počkejte na pokyn!

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Astronomická refrakce

MATEMATIKA ZÁKLADNÍ ÚROVEŇ

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Zemětřesení a sopečná činnost

StatSoft Jak poznat vliv faktorů vizuálně

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_01_FY_B

Další výsledky zkoumání geodynamiky Střední a Severní Moravy

GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY CVIČENÍ 2

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Geomorfologie vybraných skalních útvarů v okolí Bělé pod Bezdězem, Mimoně a České Lípy

Mechanika s Inventorem

Modelování blízkého pole soustavy dipólů

Katalog vzdělávacích programů SMC Industrial Automation CZ s.r.o.

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil

Sopečná činnost O VULKÁNECH: JAK A PROČ SOPTÍ. Aleš Špičák Geofyzikální ústav AV ČR, Praha

Terestrické 3D skenování

SEISMICKÉ METODY SEISMIKA (SEISMIC SURVEYING, APPLIED SEISMOLOGY)

Tvorba technická dokumentace

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Zobrazení čočkou

Značení krystalografických rovin a směrů

SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MĚŘICKÝ SNÍMEK PRVKY VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ ORIENTACE CHYBY SNÍMKU

Vliv úhlu distální anastomózy femoropoplitálního bypassu na proudové charakteristiky v napojení

Dvěma různými body prochází právě jedna přímka.

h n i s k o v v z d á l e n o s t s p o j n ý c h č o č e k

Několik pokusů s LED. ZDENĚK POLÁK Jiráskovo gymnázium v Náchodě. Abstrakt. Použití LED. Veletrh nápadů učitelů fyziky 17

Měření času, periody, šíře impulsu a frekvence osciloskopem

ZKUŠEBNÍ PROTOKOLY. B1M15PPE / část elektrické stroje cvičení 1

MATEMATIKA základní úroveň obtížnosti

GEOBARIÉRY ohrožující život a díla člověka

3) Nadpis první úrovně (styl s názvem Vulkány_NADPIS 1 ) je psán písmem Tahoma, velikostí 14 bodů, tučně. Mezera pod odstavcem je 0,42 cm.

Od světových zemětřesení k západočeským zemětřesným rojům. Josef Horálek. Geofyzikální ústav Akademie věd České republiky Seismické oddělení

Vliv přístroje Somavedic Medic na geopaticky podmíněné poruchy magnetického pole

Vliv přístroje SOMAVEDIC Medic na poruchy magnetických polí

Příloha 1 Strana 1. Naměřené hodnoty v mikroteslách (barevné hodnoty dle stupnice), souřadnice v metrech

Laserové skenování (1)

Fyzikální veličiny. - Obecně - Fyzikální veličiny - Zápis fyzikální veličiny - Rozměr fyzikální veličiny. Obecně

Česká geofyzika v mezinárodním programu hlubokého vrtání ICDP

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

NĚKOLIK UTILIT PRO KOMFORTNĚJŠÍ OVLÁDÁNÍ INTERAKTIVNÍHO GRAFICKÉHO ROZHRANÍ

Fyzikální laboratoř. Kamil Mudruňka. Gymnázium, Pardubice, Dašická /8

Centrovaná optická soustava

Odborná skupina pro spolehlivost. Použití ordinálních a semikvantitativních postupů ve spolehlivosti. Jaroslav Zajíček

9. Geometrická optika

ÚLOHY S POLYGONEM. Polygon řetězec úseček, poslední bod je totožný s prvním. 6 bodů: X1, Y1 až X6,Y6 Y1=X6, Y1=Y6 STANOVENÍ PLOCHY JEDNOHO POLYGONU

11 Zobrazování objektů 3D grafiky

SIMULACE ZVUKOVÉHO POLE VÍCE ZDROJŮ

územní jednotka -Severozápad

1 Švédská proužková metoda (Pettersonova / Felleniova metoda; 1927)

1. Úvod do pružnosti a pevnosti

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Technická dokumentace

Derivace funkcí více proměnných

EXPERIMENTÁLNÍ METODA URČENÍ ZÁKLADNÍCH PARAMETRŮ OBJEKTIVU ANALAKTICKÉHO DALEKOHLEDU. A.Mikš 1, V.Obr 2

9 Vybrané rovinné křivky

VY_52_INOVACE_2NOV66. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

Elementární křivky a plochy

NUMERICKÝ MODEL NESTACIONÁRNÍHO PŘENOSU TEPLA V PALIVOVÉ TYČI JADERNÉHO REAKTORU VVER 1000 SVOČ FST 2014

Stanovení nejistot při výpočtu kontaminace zasaženého území

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady

Porovnání výsledků viditelnosti získaných z topografických map a z digitálních modelů reliéfu

Trojúhelníky. a jejich různé středy. Součet vnitřních úhlů trojúhelníku = 180 neboli π radiánů.

Návrhové srážky pro potřeby hydrologického modelování

INTERPRETACE PUKLINOVÉ SÍTĚ NA ZÁKLADĚ TERÉNNÍCH MĚŘENÍ

Motivace - inovace - zkušenost a vzdělávání

Počítačová dynamika tekutin (CFD) - úvod -

Měření vzdáleností, určování azimutu, práce s buzolou.

SIMULACE ŠÍŘENÍ NAPĚŤOVÝCH VLN V KRYSTALECH MĚDI A NIKLU

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Rozvoj tepla v betonových konstrukcích

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky. Téma Školní výstupy Učivo (pojmy) volné rovnoběžné promítání průmětna

Výsledky monitoringu posunů na zlomech v Hornsundu, Špicberky. Josef Stemberk Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i.

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

3 Projektivní rozšíření Ēn prostoru E n

Jednofaktorová analýza rozptylu

Předmět: PŘÍRODOPIS Ročník: 9. Časová dotace: 1 hodina týdně. Konkretizované tématické okruhy realizovaného průřezového tématu

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

Využití programu GeoGebra v Matematické analýze

Transkript:

Reflect2 semi-interaktivní nástroj pro heuristické zkoumání některých anomálií pozorovaných v seismogramech západočeských zemětřesení (představení verze 1) P. Kolář Geofyzikální Ústav AV ČR, Praha 1 Motivace Seismická aktivita v západních Čechách je bezesporu nejvýznamnějším seismickým projevem na území České Republiky. V příspěvku je navržen postup pro možné řešení jedno dílčího problému spojeného s danou oblastí a aktivitou. Protože však, jak je širší veřejností pravděpodobně známo z medií, došlo v první polovině měsíce října k obnovení seismické aktivity v této oblasti, považujeme za užitečné uvést zde i některé obecnější informace, vztahující se k dané problematice, byť předvídat spolehlivě další průběh této aktivity nelze. Obecně lze říci, že pro zájmovou oblast, která je z geofyzikálního hlediska aktivní nejenom seismicky, je typický výskyt tak zvaných seismických rojů (viz Apendix A a B; další informace, včetně automaticky reportovaného aktuálního stavu lze nalézt na WWW stránkách Geofyzikálního Ústavu viz Apendix A). Seismická aktivita v dané oblasti je nepřetržitě monitorována sítí WEBNET (viz obr. 1), seismické záznamy jsou předmětem intenzivního zkoumání a mnoho prací s touto tematikou bylo publikováno během posledních desetiletí (viz např. monotematická čísla 2 a 4 časopisu Studia Geophysica et Geodetica z roku 2000, či připravovaná čísla 4/2008 a 2/2009 téhož časopisu). Obrázek 1: Mapa zájmové oblasti s vyznačenou polohou seismických stanic (symbol domeček ) a epicentry zemětřesení (červená kolečka), stav ze dne 14.10.2008) převzato ze stránek GFU

Řada těchto studií používá zjednodušené model prostředí (homogenní poloprostor nebo vertikální 1D model). Jakkoliv jsou tyto výsledky cenné a obecně jistě platné, v získaných seismogramech se také pozorují anomálie, které nemohou být za těchto předpokladů objasněny. Jendná se jmenovitě o fáze vln přicházející z jiného azimutu, než odpovídá geometrické spojnici stanice a epicentra (obr. 2). Jednou z hypotéz pokoušející se vysvětlit komplexitu vlnových obrazů je předpoklad odrazné plochy nacházející se v blízkosti zemětřesného ohniska. Takováto představa je však obtížně uchopitelná jak intuitivně tak i exaktnějšími numerickými výpočty (mimo jiné i pro prvotní neurčitost polohy takovéto odrazné plochy). Aby mohly být takovéto efekty nahlíženy a studovány alespoň kvantitativně, byl vytvořen program Reflect2, který umožňuje semi-interaktivní simulaci takovýchto efektů. Obrázek 2. Příklad efektu, který nelze objasnit v jednoduchém modelu prostředí. Vlevo je seismogram ze stanice SKC (Skalná), vpravo jeho polarizační diagramy (horizontální a vertikální), které jasně ukazují příchod odlišně polarizované fáze. 2 Program Reflect2 Program Reflect2 umožňuje interaktivně nastavit polohu zemětřesného ohniska a odrazné plochy ve 3D modelu studované oblasti (obr. 3). Po nastavení potřebných parametrů jsou vykresleny odpovídající syntetické seismogramy (obr. 4), které jsou následně předmětem typové analýzy (porovnání se studovanými reálnými daty). Podstatným zjednodušením (oproti reálné situaci) je předpoklad homogenního rychlostního modelu. Za tohoto předpokladu je však možná velmi jednoduchá konstrukce seismických paprsků (v tomto případe se jedná o přímky, respektive úsečky; odraz na ploše je modelován pomocí symetricky sdruženého virtuálního ohniska ležícího za odraznou plochou). Oproti tomu už i v poměrně jednoduchém 1D gradientovém modelu rychlosti se výpočet paprsků stává složitým 3D problémem, který navíc zpravidla ani nemá analytické řešení (naopak za předpokladu homogenní rychlosti je výpočet tak jednoduchý, že je možno paprsky zobrazovat v iterativním modu při změně parametrů).

Obrázek 3. Hlavní okno programu Reflect2. Vlevo jsou ovládací prvky, vpravo interaktivní 3D model oblasti. Barevně je zvýrazněna odrazná plocha (šedo-modrá) a povrch modelu. Obrázek 4. Příklad vytvořených syntetických seismogramů pro jednotlivé uvažované stanice (červeně) a výchozí zdrojový pulz (modře)

3 Závěr Přepokládáme, že i za výše uvedených zjednodušení bude možno získat alespoň kvalitativní náhled o chování vlnových obrazů a následně stanovit (alespoň přibližně) třídu možných modelů; taková to přibližná řešení pak případně mohou sloužit jako vstupní data pro numerická modelování za realističtějších fyzikálních předpokladů. Již první modelové seismogramy získané pomocí programu Reflect2 potvrdily očekávanou skutečnost, že i kombinací několika málo jednoduchých až triviálních efektů lze v principu obdržet značně variabilní a dostatečně komplexní vlnové obrazy, což je přinejmenším slibné z hlediska zamýšlených studií. Reflect2 je napsán v prostředí MATLAB, je k dispozici zájemcům a nebráníme se jeho dalšímu vylepšování, avšak s výhradou zachování přímkových paprsků (což je ekvivalent předpokladu homogenního rychlostního modelu). O některých programátorských problémech programu Reflect2 a jejich řešení je pojednáno v Apendix-u C. Poděkování Autor děkuje svým kolegům za živý zájem a řadu podnětných připomínek k popisovanému programu. Práce vznikla v rámci grantu: IAA300120805 GAAV ČR Apendix A Západočeská oblast ze seismického a geofyzikálního hlediska. Příčinou zemětřesné činnosti v západních Čechách je patrně oslabení zemské kůry. Během geologického vývoje se toto oslabení projevilo mimo jiné vznikem Chebské a Sokolovské pánve a sopečnou činností. Jejím dokladem je jedna z nejmladších sopek na našem území, Komorní hůrka u Františkových Lázní, která byla aktivní ještě před 200 tisíci let, tedy během čtvrtohor. Pozůstatkem vulkanismu jsou dnes četné prameny minerálních vod a výrony oxidu uhličitého (CO 2 ) - tzv. mofety. Západočeská oblast je díky tomu známá nejen proslulými lázněmi, ale také neobvyklými přírodními úkazy, např. přírodní rezervací Soos v chebské pánvi s tzv. bahenními sopkami. Zdejší zemětřesení jsou patrně jedním z dalších projevů doznívajícího vulkanismu. (převzato z http://www.ig.cas.cz/cz/struktura/observatore/zapadoceska-seismicka-sit-webnet/ ) Na uvedených stránkách lze nalézt další informace o dané problematice. Dalším zdrojem informací může být např. Československý časopis pro fyziku 4/2004 speciální číslo věnované geofyzikálnímu výzkumu, nebo starší speciální číslo téhož časopisu A33/1983 Apendix B Seismické roje Roje otřesové. Trvá-li zatřesení delší dobu a dostavuje-li se při tom velký počet otřesů v době několika dnů nebo týdnů, mluvíme o rojích otřesových. Roje takové se ohlašují podzemním duněním a rachotem, načež po několik dnů následuje zprvu méně, pak více nárazů střídavě slabších a silnějších s podzemním rachotem, až konečně roj jedním nebo dvěma hlavními nárazy vyvrcholí, načež rychleji nebo pomaleji zemětřesení ustává, dostaví se klid třeba několikadenní, až po menším nárazu, se slabším otřesem a podzemním duněním spojeném, roj se ukončí. Převzato z: Jos. Kafka, 1909, Zemětřesení (s 33 vyobrazeními a dvoustrannou přílohou), edice Dalekohled (vzdělávací četba pro každý věk i stav), svazek VIII, nákladem F. Šimáčka v Praze, str. 34-35 Významnou roli sehrála zemětřesná aktivita na počátku 20. století (1903 a 1908), která představuje pravděpodobně délkou svého trvání i silou otřesů dosud nejvýraznější řadu západočeských

zemětřesení. K jejímu označení bylo tehdy poprvé v sousedním Sasku použito termínu zemětřesný roj. Tento pojem se pak ujal mezi seismology v celém světě pro označení série zemětřesení bez převládajícího hlavního otřesu. (převzato z http://www.ig.cas.cz/cz/struktura/observatore/zapadoceska-seismicka-sit-webnet/ ) Apendix C Reflect2: programátorská řešení Pří tvorbě programu vyvstalo několik programátorských problémů, jejichž řešení nebylo zcela triviální a o kterých se zde stručně zmíníme: Analytická řešení geometrické roviny jsou středoškolskou látkou (viz např. Bartch, 2000, Matematické vzorce, Mladá Fronta, Praha). Použité vzorce jsou sice pro některé speciální orientace roviny singulární (v případě rovnoběžnosti s některou souřadnou osou), v praxi je však možno takovou singularitu aproximovat mírným odklonem (např. 1 stupeň). Takovéto řešení považujeme pro daný účel za dostatečné a problematické orientace roviny nebyly dále nijak ošetřeny. Pro vykreslení (odrazné) roviny jsou spočteny její průsečíky s hranami krychle modelu, před samotným vykreslením jsou jednotlivé body setříděny dle azimutu (v polárních souřadnicích). I tento postup může v některých případech vést k singularitám, ty však ani v tomto případě nejsou fatální (viz výše). Dílčí problémy s přepínáním vlastností fixed a stretch os vykreslovaného modelu byly úspěšně vyřešeny po konzultaci s firmou Humusoft (panem Houškou) - děkujeme Pro uživatelské pohodlí (zejména při interaktivním otáčení 3D modelu) jsme považovali za užitečné barevně rozlišit rub a líc obou zobrazovaných poloprůhledných rovin (odrazná rovina a rovina povrchu). Pro jednu rovinu se takové barevné rozlišení dá dosáhnout pomocí dvou různobarevných osvětlení ze dvou stran. Takovéto řešení však není možné použít pro větší počet rovin. Proto je druhá rovina tvořena dvěma různobarevným rovinami přiblíženými těsně k sobě. Takovéto řešení je sice částečně funkční, není však dokonalé a pro některé kombinace polohy rovin a náhledu vlastně selhává. Nejedná se sice opět o fatální nedostatek, nicméně budeme vděčni za upozornění na nějaké elegantnější a funkčnější řešení daného problému. P. Kolář kolar@ig.cas.cz