فصلنامه فیزیک زمین و فضا
سال سی و یکم شماره 1 (بهار و تابستان 1384)

در سال های اخیر روش های مختلفی برای محاسبهء زمان سیر امواج لرزه ای در محیط های پیچیدهء سرعتی ارائه شده است (موزر، 1989،ویدال، 1988). در این میان ردیابی موج با روش تفاضل متناهی (finite difference) نتایج قابل قبولی داشته است. در این مطالعه برای محاسبهء زمان سیر امواج لرزه ای دریک مدل سلولی، از تقریب تفاضل که ویدال (1988) ان را ارائه کرده برای حل معادله آیکونال استفاده شده است. به منظور ارزیابی کارایی این روش، انواع صتفا، تی از مدل های سرعتی مورد بررسی قرار ثرفت که در همهء موارد نتا- به دست آمده با مبانی نظری موجود تطابق لازم را داشت. سپس با استفاده از روش کم ترین مربعات میرا والگوریتم گرادیان بندادی معرفی شده از سوی اسکیلز (1987) مرحلهء معکوس باقی مانده های زمان سیر برای ایجاد یک مقطع سرعتی از محیط زیرسطحی، صورت گرفت. براک ارزیابی کیفیت مقطع نهایی به دست آمده، از شاخص های آماری ماتریس دقت، ماتریس کوواریانس، ماتریس عدم قطعیت، جذر میانگین مربعی خطا استفاده شده است. این روش در مورد داده های حقیقی به دست آمده از محل زیرساخت یک سد وزنی بتونی به کار برده شده است. در توموگرام نهایی به دست آمده، در قسمت پایین، یک منطقهء کم سرعت مشاهده شد که ممکن است بتوان آن را به سست بودن سنگ های تشکیل دهنده این زون نسبت داد. به منظور ارزیابی روش مورد استفاده در این مقاله، از روش بک پروجکشن ((back projection در محدودهء مورد مطالعه استفاده شد و توموگرام نهایی به دست آمده از این روش با توجه به شاخص جذر میانگین مربعی، خطا به دست آمده در مقایسه با روش زمان همرسی (reciprocal time) از دقت قابل قبول برخوردار نبود.

مطالعهء پارامترهای میدانی همراه با دید و درک فیزیکی مسائل، در مسیر روشن کردن برخی از پدیده های فیزیک دریا بسیار مفید است. در این تحقیق پارامترهای مختلف میدانی ثبت شده توسط بویه موج نگار سازمان هواشناسی کشور در خلیج فارس، سواحل بوشهر (28،57’ شمالی و "30، 50 شرقی) از جمله مشخصه های امواج، باد، دمای هوا، سطح آب درطی سال های 1999.1996،1995 که در حدود 0 0 39 رویداد است مورد مطالعه قرار گرفته است. فراوانی وقوع سه حالت کلی محدو د شدن طول موجگاه، محدود شدن مدت زمان وزش باد و موج کاملا رشد یافته، همچنین فراوانی وقوع شرایط پایدار، ناپایدار، خنثی لایهء سطحی جو درطی سال 1995 محاسبه شد که نشان داد بیشتر شرایط محدود شدن مدت زمان وزش باد، هم چنین ناپایداری لایهء سطحی جو بر این منطقه حاکم است. روابط به دست آمده بین انرژی €، بسامد v بدون بعد برحسب طول موجگاه بدون بعدX در منطقه بوشهر همخوانی خوبی با نتیجهء سایر محققان دارد. همین طور با درنظر گرفتن پایداری لایهء سطحی جو (عدد ریچاردلون توده ای Rb) نشان داده شد که برای 0.091Rb0.88،v=0.056 Rb-0.03،(0.005

در این مقاله از روش مدل سازی خطی نوینی به نام وارو ن سازی فشرده (compact inversion) برای تفسیر داده های گرانی سنجی استفاده شده است. مبنای کار در روش وارون فشرده کمینه کردن حجم چشمهء بی هنجاری است. این امر معادل بیشینه کردن فشردگی (compactness) چشمهء بی هنجاری است. توزیع چگالی با استفاده از روشی بر مبنای تکرارهای متوالی با همگرایی قابل ملاحظه محاسبه می شود. این روش را می توان به آسانی برای مدل هایی که در آنها چگالی بی هنجاری را می توان به صورت مقداری معین در کل توده در نظر گرفت، به کار برد. در این روش رفتار نوفه در داده ها برای وارون سازی داده ها در نظر گرفته شده است. ابتدا به توضیح روش، سپس به کاربرد عملی آن در مورد داده های مصنوعی و وا قعی خواهیم پرداخت.

حضور نوفه ها در لرزه نگاری امری اجتناب ناپذیر است. پاره ای از این نوفه ها ماهیت تصادفی دارند. و پاره ای همدوس هستند. به منظور ارائه تصویر صحیح از ساختارهای زمین شناسی منطقه لازم است. این نوفه ها در مراحل پردازش تضعیف شوند. در این مطالعه برای تضعیف نوفه های تصادفی روش ویژه تصویر در حوزه F-XY معرفی می شود. هدف این مطالعه ‘ تضعیف نوفه های تصادفی از مکعب داده های لرزه ای بر انبارش شده در لرزه شناسی سه بعدی به روش ویژه تصویر در حوزه F-XYاست در این روش عمل فیلتر کردن با جایگزینی مقاطع بسامد ثابت به وسیله مجموع تعداد معینی از ویژه تصاویر دارای بیشترین سهم انجام می شود. این روش در مقاطع با لایه بندی افقی و مقاطع با لایه بندی شیب دار کارایی خوبی دارد. این روش برخلاف فیلتر پیشگو‘ مستقل از بسیاری از خواص وابسته به XوY است مانند ترتیب وتصحیحات استاتیک ‘ این روش در نقاط مرزی محدوده برداشت سه بعدی نیز به خوبی عمل می کند. زمان اجرای این فیلتر با استفاده از روش لنکزوس به جای SVD به مراتب کاهش یافته و گزینه مناسبی در مقایسه با فیلترهای مشابه خواهد بود. کارایی فیلتر روی داده های مصنوعی اجرا و نتایج ارائه شده است.

امواج ریلی امواجی سطحی به شمار می روند که در محیط های لایه ای، پاششی اند. برای تحلیل پاشش امواج یادشده،روش های متعددی وجود دارند که از این بین استفاده از روش های ماتریسی برای محیط های لایه ای کشسان بر روش های دیگر برتری دارد. درروش ماتریسی برای محیط های لایه ای، شرایط مرزی مربوط به مرزهای مختلف به یکدیگر مرتبط می شوندو رابطه ای برای محاسبهء پاشش امواج ریلی به دست می آید که باید با استفاده از محاسبات عددی حل شود. در این مقاله با استفاده ازروش ماتریسی برنامه ای رایانه ای برای محاسبهء پاشش امواج ریلی نوشته شد. نمودارهای پاشش حاصل از برنامهء مذکور با نمودارهای منتشر شدهء نظیر مقایسه شد که همخوانی کاملی بین آنها مشاهده شد. با توجه به نمودارهای یادشده مشاهده می شود که هم زمان با پیچیده تر شدن ساختار زمین، نمودارهای پاشش نیز پیچیده تر می شوندو بر نوسانات مدهای مختلف افزوده می شود. همچنین وجود لایهء رسوبی در سطح زمین موجب گرایش نمودارهای سرعت فازو سرعت گروه به سمت مقادیر کم تر می شود. تفسیر نوسانات مذکور کمک مؤثری برای تشخیص فازهای مختلف لرزه ای، تعیین ساختار زمین و سرگذشت عبور امواج از چشمه تا گیرنده است.

در این مطالعه جزیرهء گرمایی تهران با استفاده از یک مدل منطقه ای محدود برای پیش بینی عددی وضع هوا، موسوم به مدلMM5شبیه سازی شده است. برای این منظور سه دامنه با تفکیک افقی 27، 9و3 کیلومتر در نظر گرفته شد. مدل MM5برای 2روز مختلف، یکی در زمان استقرار تودهء هوای قاره ای قطبی (تودهء هوای سرد) و دیگری در زمان استقرار تودهء هوای قاره ای حاره ای (تودهء هوای گرم) اجرا وخروجی های دامنه با درجه تفکیک زیاد یعنی 3 کیلومتر، طی یک دورهء پیش بینی 24 ساعته بررسی شدند. پیش بینی های مدل با مقادیر دیدبانی شدهء سمت و سرعت باد در ارتفاع 10 متری و دما در ارتفاع 2 متری سطح زمین در ایستگاه های هواشناسی مهرآباد، اقدسیه و چیتگر مقایسه شدند نتایج نشان می دهند که الگوی میدان بادو دمای پیش بینی شده با مقادیر متناظر دیدبانی شده در این ایستگاه ها از سازگاری قابل قبولی برخوردار است. بنابراین در صورت پیش بینی میدان های دماو باد، امکان پیش بینی آلودگی هوای تهران نیز می تواند فراهم آورد. همچنین نتایج حاصله از شبیه سازی نشان می دهد که در زمان استقرار تودهء هوای سرد جزیرهء گرمایی به خوبی در نیمهء شمالی تهران تشکیل می شودو از شدت بیشتری نیز برخوردار است، در حالی که در زمان استقرار تودهء هوای گرم، امکان تشکیل و توسعهء جزیرهء گرمایی در ساعات شب به خوبی فراهم نمی شودو در نتیجه جزیرهء گرمایی از شدت ضعیفی برخوردار است. همچنین تغییرات آهنگ های سرمایش در شب می تواند سبب ایجاد گردش های حرارتی شود، که این گردش ها از افزایش شدت جزیرهء گرمایی جلوگیری می کنند.

تخمین نفوذپذیری از روی داده های چاه نگاری، یک مرحلهء اساسی در مهندسی مخزن و ارزیابی سازنده است. تحقیقی که در این جا عرضه می شود، نوعی مدل سازی شبکه های عصبی مصنوعی، به منظور استفاده از نگارهای چاه برای پیش بینی نفوذپذیری، در یکی از مخازن کربناته جنوب ایران است. در این تحقیق دو شبکه پس انتشار سه لایه، برای پیش بینی نفوذپذیری، مورد استفاده قرار گرفت. شبکه او ل، نگارهای نوترون، چگالی، صوتی و پرتو گاما را به صورت ورودی به کار می برد; حال آن که در شبکهء دوم، عمق های مربوط به این داده ها نیز به ورو دی ها اضافه و نتایج در دو حالت مقایسه شده اند. بر اساس این مقایسه، مشخص شد که دقت مدل در حالت دوم بهبود قابل ملاحظه ای یافته است.

در این بررسی داده های زمین لرزه های دوره بلند تحلیل شد و برای محاسبه سرعت گروه و سرعت فاز مورد استفاده قرار گرفت. نگاشت های سه مولفه ای زمین لرزه سوم مه 1995 کازرون در ایران که پایگاه ایلیا (ILPA) شبکه بین المللی زلزله نگاری مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران ثبت کرده بود. وهمچنین نگاشت های دوره بلند زمین لرزه سنت هلنا (بیست و هفت هفتم آوریل 1986) در دو ایستگاه زلزله نگاری KON اسپانیا و TOL نروژ مورد بررسی قرار گرفت. و برای محاسبات سرعت گروه و سرعت فاز از آنها استفاده شد. نگاشت های یاد شده که با دستگاه های زلزله نگار دوره بلند ثبت شده اند پس از تصحیحات لازم (تصیح برای دستگاه ها و تصیح انحراف محور) با روش طیفی و تحلیلی در صفحه بسامد- زمان پردازش شدند و فازهای امواج سطحی از آنها جداسازی شد. با استفاده از تحلیل طیفی محاسبات سرعت گروه و سرعت فاز بین پایگاه های یاد شده برای هر کدام از نگاشت ها با برنامه ای خودکار صورت گرفت. ومنحنی های پاشیدگی فازهای امواج سطحی از نگاشت های مربوط محاسبه شدند. نتایج به دست آمده از محاسبات سرعت گروه و سرعت فاز نگاشت های سه مؤلفه ای پایگاه ایلیا نشان می دهد. که سرعت فاز بین سه پایگاه شماره 1 و 2 و 7 از سرعت گروه محاسبه شده درهر سه پایگاه کمتر است. (پاشیدگی وارون ‘ Inverse dispersion)) ونگاشت های زلزله بیست و هفت آوریل 1986 یک نوع پاشیدگی نرمال (Normal dispersion) رانشان می دهد. به علاوه سرعت فاز محاسبه شده بین مؤلفه های قائم سه پایگاه ایلیا با بسامد امواج سطحی افزایش قابل ملاحظه ای را نشان می دهد. در صورتی که سرعت فاز محاسبه شده بین مولفه های افقی سه پایگاه (شرقی –غربی و شمالی - جنوبی) با بسامد امواج سطحی کاهش می یابد. این گونه رفتار در منحنی های پاشیدگی نشان می دهد که سرعت فاز امواج برشی بر حسب عمق کاهش قابل ملاحظه ای دارد. به علت عبور امواج سطحی از رشته کوه های زاگرس درامتداد رومرکز زمین لرزه سوم مه 1995 کازرون نسبت به پایگاه ایلیا بیشترین مقدار انرژی بسته ای مدهای بالایی امواج سطحی حذف شده است. (به علت پدیده های تکتونیکی شدید) به علاوه عبور اموج سطحی از دو ناحیه با اختلاف امپدانس کاملا متفاوت (آب به خشکی و بالعکس) مدهای بالایی امواج سطحی از نگاشت های زلزله 27 آوریل 1986 در دو ایستگاه و انرژی بسته ای خود را کاملا ازدست داده اند وضعیف شده اند و به همین دلیل روی صفحه بسامد –زمان کمتر ظاهر شده اند. لذا هر قدر فاصله پایگاه ها از کانون زمین لرزه بیشتر باشد. تراکم امواج سطحی با طول موج زیاد یا تناوب بلند به نسبت زیادتر خواهد بود و اطلاعات به دست آمده از عمق های بیشتری امکان پذیر است. از طرف دیگر خطا درمحاسبات سرعت گروه وسرعت فاز از نگاشت های اصلی با پربود بلند افزایش می یابد. با کاربرد الگوریتم عرضه شده می توان نسبت این گونه خطاها راکاهش داد.

داده های میدان نزدیک حرکت نیرومند زمین مربوط به تکان اصلی زمین لرزه هشتم خرداد 1383 بلده- کجور با بزرگای گشتاوری MW=6.2(NEIC) به منظور تعیین وابستگی بسامدی ضریب کیفیت امواج برشی مستقیم Q?، در محدودهء بسامدی ا تا 34 هرتز مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس آنالیز رگرسیون انجام گرفته رابطهء زیر برای،وابستگی بسامدی Q? پیشنهاد شده است: Q=90f ضریب میرایی بالا و نیزوابستگی شدید بسامدی مشاهده شده، بیانگر لرزه خیزی بالای منطقه مورد مطالعه بوده، با نتایج مطالعات مشابهی که در سایر نقاط لرزه خیز دنیا مانند یونان، ژاپن، هندو ستان،... صورت گرفته است همخوانی دارد.

بررسی روش حل عددی مدار ماهواره موضوع اصلی این تحقیق است. همچنین در این مقاله نشان داده می شود که روش حل معادلات دیفرانسیل مرتبه اول یک بعدی برای حل عددی یک معادلهء دیفرانسیل سه بعدی چگونه به کار گرفته می شود. برای حل عددی مدار روش های با گام متغیر رونگ-کوتا- فلبرگ و روش آدامز به کارگرفته می شود و در نهایت دقت آن ها مورد بررسی قرار می گیرد.

شبکهء لرزه نگاری دیجیتالی تبریز مرکب از هشت ایستگاه لرزه نگاری سه مؤلفه ای، برای ثبت زمین لرزه های محلی در شمال غرب ایران نصب شده است. این شبکه در اوا خر سال 1995 شروع به فعالیت کرد. بررسی داده های آرشیو شده در فاصلهء زمانی 1995 تا دسامبر 2004 نشان می دهد که برای تعیین بزرگی در این شبکه از یک روش و فرمول واحد استفاده نشده است. مقایسهء مقادیر بزرگی تعیین شده برای زمین لرزه های ثبت شده در شبکهء لرزه نگاری تبریز با آنچه که دربولتن ISC/NEIC منتشر شده است نشان می دهد که در شبکهء لرزه نگاری تبریز بزرگی زمین لرزه های رخ داده در فواصل دورتر کم تر از انچه که باید باشد برآورد می شوند. با استفاده از مقادیر بزرگی تعیین شده در شبکهء تبریز، مقادیرmb یک فرمول به صورت M=log(?/4?)+2.6log(?)-2.2که? با دامنه (peak-to-peak) بر حسب میکرومتر در ثانیه و? فاصله رومرکزی برحسب ثانیه است برای تعیین بزرگی رویدادهای واقع در فواصل بیشتر از 170 کیلومتر از ایستگاه لرزه نگاری ارائه شد. بررسی صورت گرفته نشان می دهد که مقادیر بزرگی برآ ورد شده با استفاده از این رابطه در مقایسه با فرمولی که اکنون در شبکه تبریز استفاده می شود، دقیق تر است.