Kombinierte gitterfreie Modellierung und Inversion elektromagnetischer Daten

• Antragsteller: Dr. Jan Wittke
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415298186

In diesem Projekt soll, im Gegensatz zu den klassischen numerischen Modellierungsverfahren wie den Finiten Differenzen (FD) oder der Finiten Elemente Methode (FEM), eine neue Interpretationssoftware zur mehrdimensionalen Modellierung (2D Inversion und 2D Vorwärtsmodellierung) geoelektrischer und elektromagnetischer Daten entwickelt werden. Diese beruht auf einem gitterfreien Verfahren zur Lösung partieller Differentialgleichungen und kommt ohne ein Diskretisierungsgitter aus. Das primäre Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, den bereits im Rahmen einer Dissertation an der Universität zu Köln entwickelten, gitterfreien zweidimensionalen Vorwärtsalgorithmus für Interpretation magnetotellurischen Daten auf die Simulation von gleichstromgeoelektrischen und elektromagnetischen Experimenten mit aktiven Sendern, zu erweitern. Weiterhin wird diese gitterfreie Methode in eine zweidimensionale Inversionsrechnung eingebettet, welche die Vorteile dieser speziellen gitterfreien Diskretisierung ausnutzt. Hierzu soll eine Joint-Inversion entwickelt werden, welche es ermöglicht Daten beider Methoden gleichzeitig zu invertieren und dadurch das so entstandene Untergrundmodell zu verbessern. Basierend auf einem neuen mathematischen Konzept zur Minimierung der auftretenden Kostenfunktionen innerhalb eines Gauss-Newton-Verfahrens sollen die beiden unterschiedlichen Methoden in der Inversion gekoppelt werden. Das so entstandene Interpretationswerkzeug soll anhand von synthetischen und reellen Datensätzen getestet und hinsichtlich auf Rechenlaufzeit und Genauigkeit optimiert werden. Dadurch soll eine effektivere und präzisere Rekonstruktion von mehrdimensionalen Leitfähigkeitsverteilungen innerhalb der Erde aus kombinierten Datensätzen ermöglicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Klaus Spitzer
• Kooperationspartner: Professor Dr. Colin Farquharson