Untersuchung kleinräumiger Inhomogenitäten der Erdkruste unter Deutschland mit lokalen und teleseismischen Ereignissen unter Verwendung der Energietransfertheorie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt befasste sich mit der Energieausbreitung in der heterogenen Erdkruste. Im Gegensatz zur Wellenausbreitung, die zur Simulation eine genaue Kenntnis des Mediums voraussetzt, kann die Energieausbreitung mit Hilfe der Energietransfertheorie auch dann simuliert werden, wenn die Struktur des Mediums nur statistisch beschrieben werden kann. Dies ist besonders für die Analyse der seismischen Coda sehr nützlich, die sich aus Wellen zusammensetzt, die an kleinskaligen Heterogenitäten gestreut wurden. Im Rahmen des Projektes wurde die Energietransfertheorie in zwei verschiedenen Approximationen angewendet. Auf einer einfachen Approximation aufbauend, die von akustischer, isotroper Streuung ausgeht, wurde eine Inversionsstrategie entwickelt, die es ermöglicht, aus der seismischen Coda Informationen über die Quellstärke eines Brdbebens, die Beschaffenheit des Stationsuntergrundes sowie die Streuund Dämpfungseigenschaften des Ausbreitungsmediums zu gewinnen. Aus Daten des Deutschen seismologischen Regionalnetzes wurden eine mittlere freie Weglänge von 690 km und ein Qualitätsfaktor für intrinsische Dämpfung von 500 (bei 3 Hz) für die Kruste unter Deutschland bestimmt. Im zweiten umfangreicheren Teil des Projektes wurde ein Simulationsalgorithmus entwickelt, der es erlaubt, die Energietransfertheorie in einer realistischeren Näherung anzuwenden. Der entwickelte Algorithmus benutzt die Monte-Carlo Technik und ist in der Lage, die Energieausbreitung unter Beachtung der nichtisotropen Konversionsstreuung zu simulieren. Diese ermöglicht eine Umwandlung der verschiedenen Wellenmoden (Kompressionswellen und Scherwellen) ineinander. Um gesicherte strukturelle Informationen über das Ausbreitungsmedium in den Simulationen verwenden zu können, wurde die Möglichkeit implementiert, in makroskopischer, deterministisch beschriebener dreidimensionaler Struktur zu simulieren. Für die Untersuchung von krustalen Wellen ist dies besonders sinnvoll, da erst die makroskopische Struktur aus freier Oberfläche und Moho-Diskontinuitat die Wellenleitereffekte ermöglicht, die für die Ausprägung krustaler Wellen verantwortlich sind. Der Algorithmus wurde verwendet, um eine bisher unerklärte Besonderheit bei der Wellenausbreitung durch die Kruste unterhalb der westlichen Pyrenäen zu modellieren. In diesem Bereich werden die in der Kruste geführten Lg-Wellen sehr stark gedämpft und nahezu ausgelöscht. Wie unsere Untersuchungen gezeigt haben, lässt sich dieses unter dem Namen Lg-Blockage bekannte Phänomen durch verstärkte Streuung in einem lokal begrenzten Bereich der Erdkruste erklären.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 31. Sitzung der Arbeitsgruppe Seismologie des FKPE, Stuttgart, Germany; 21.-23.9. 2005 Ein homogenes isotropes Streumodel für S-Wellen in Deutschland; Inversion nach Quell-Stations- und Ausbreitungseffekten
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- AGU; San-Francisco, USA; 5.-9.12. 2005 Obtaining Source Parameters from the Seismic Coda
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler, M. Korn
- DGG; Aachen, Germany; 26.-29.3.2007 Monitoring the Ground Water Level with Seismic Noise; An Application of Passive Image Interferometry to Merapi Volcano
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- EGU; Vienna, Austria; 24.-29.4. 2005 Scattering of seismic waves in the German crust; a multiple isotropic scattering model
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- Geosciences Student Meeting (at IPGP); Paris, France; 21.-25.3. 2005 Scattering of Seismic Waves in Germany; a Multiple Isotropie Scattering Model
C. Sens-Schönfelder
- IASPEI; Santiago, Chile; 2.-8.10. 2005 Jointly Inverting Seismic Coda for Source Site and Path Effects: A Multiple Isotropic Scattering Model for S-Waves
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler, M. Korn
- Workshop Meeting on Seismic Waves in laterally in-homogeneous media VI; Castle of Hruba Skala, Czeck Republic; 20.-25.6. 2005 Joint Inversion of Seismic Coda for Source, Site and Path Effects
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- 32. Sitzung der Arbeitsgruppe Seismologie des FKPE; Haidhof, Germany; 4.-6.10.2006 Elastische Vielfachstreuung in einem Kruste-Mantel Modell
C. Sens-Schonfelder, M.Korn, U.Wegler
- 32. Sitzung der Arbeitsgruppe Seismologie des FKPE; Haidhof, Germany; 4.-6.10.2006 Interferomertie Rausch-generierter Seismogramme am Vulkan Merapi
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- CNRS summer school Imaging, Communication and Disorder; Gargese, France; 12.-17.6.2006 Full regional seismogram envelopes calculated with elastic Monte-Carlo simulations and their sensitivity to parameters of the disordered medium
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- ECU; Vienna, Austria; 2.-7.4. 2006 Elastic energy transfer from nori-isotropic sources below a free surface
C. Sens-Schönfelder, J. Przybilla, U. Wegler
- Passive image interferomety and seasonal variations of seismic velocities at Merapi volcano, Indonesia. Geophys. Res. Lett., 33, L21302 (2006)
C. Sens-Schönfelder und U. Wegler
- Radiative transfer theory for estimation of the seismic moment. Geophys. J. Int., bf 167, 1363-1372 (2006)
C. Sens-Schönfelder und U. Wegler
- Seminar lecture; Grenoble, France, 12.10.2006 Passive Image Interferometry for Monitoring Volcanos and Fault Zones
C. Sens-Schönfelder
- 33. Sitzung der Arbeitsgruppe Seismologie des FKPE; Berggießhübel, Germany, 26.-28.9.2007 Das Synchronisieren seismischer Stationen mit dem Umgebungsrauschen am Beispiel des Merapi
C. Sens-Schönfelder
- 33. Sitzung der Arbeitsgruppe Seismologie des FKPE; Berggießhübel, Germany, 26.-28.9.2007 Strukturelle Untersuchungen mit der Energie Transfer Theorie in den Pyrenäen
C. Sens-Schönfelder, L. Margerin, U. Wegler
- Acoustical Society of America (ASA); Salt Lake City, USA; 4.-8.6.2007 Monitoring a volcano with Passive Image Interferometry
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- DGG; Aachen, Germany; 26.-29.3.2007 Ausbreitung und Dämpfung von Lg-Wellen in kontinentaler Kruste
C. Sens-Schönfelder, L. Margerin, U. Wegler
- ECU; Vienna, Austria; 15.-20.4.2007 Environmental influences on seismic velocities inside Merapi volcano inferred with Passive Image Interferometry
C. Sens-Schönfelder, U. Wegler
- ECU; Vienna, Austria; 15.-20.4.2007 Propagation and multiple conversion scattering of seismic energy in the earth's crust
C. Sens-Schönfelder, L. Margerin, U. Wegler
- Exploring Scattered Waves in Seismology.Dissertation, Universität Leipzig (2007)
C. Sens-Schönfelder
