A szeizmikus hullámok
A szeizmikus hullámok terjedésének numerikus modellezése szükséges előfeltétel a jövőbeni földrengések beazonosításához, a kialakulásuk tanulmányozásához, a földmozgások helyszíni előrejelzéséhez, és az épületekre gyakorolt földrengéshatások előrejelzéséhez. Használjuk még olaj, gáz, szén, kaolin és más nyersanyagok lelőhelyének a felkutatására, a szénhidrogén-tartályokban lévő sziklák hidraulikus tulajdonságainak kiértékelésére, szökőár-megfigyelésre, a vulkáni kitörések tanulmányozására, a nukleáris robbanások nyomonkövetésére és beazonosítására valamint egyéb szeizmológiai kutatásokra és gyakorlati alkalmazásokra.
Számos fizikai folyamat létezik a Földön. A folyamatok sokszínűsége a Föld anyagának összetettségéből és a fizikai és kémiai jellemzők bonyolult térbeli eloszlásából adódnak, amelyeket egy széles skálán – kilométerek ezreitől a mikrométeres nagyságrendig- kell értelmezni. Ezen folyamatok tanulmányozásához nagyon fontos a szeizmikus modell és a szeizmikus hullám terjedésének ismerete.
A szeizmikus hullámok egyedülálló fizikai tulajdonságai az oka annak, hogy a Föld belsejének statikus szeizmikus modellje (a szeizmikus hullám terjedését meghatározó fizikai paraméterek térbeli eloszlásának modellje) a bolygónk belsejének a legpontosabb modellje, bár még mindig nem olyan kellő részletességgel ismerjük, mint amennyire szükséges volna a statikus modell továbbfejlesztéséhez és a bolygó belsejében zajló fontos folyamatok megértéséhez.
Mi a szeizmikus hullám terjedésének matematikai modellezése? A szeizmikus hullám terjedését egy nem kötött, egynemű, tökéletesen rugalmas izotróp közegben pontosan le lehet leírni. Az már nyilvánvalóvá vált, hogy a Föld belseje drámaian sokféle. Pontos megoldások azonban nem léteznek, hozzávetőleges numerikus módszereket kell alkalmazni.
A szeizmikus hullámok terjedésével és a földrengések földmozgásának numerikus modellezésével foglalkozó csapat (Peter Moczo, Jozef Kristek, Miriam Kristeková, Martin Gális, Dávid Gregor) olyan modellezési módszereket dolgozott ki, amelyek elég pontosak és számítási igény szempontjából hatékonyak. A numerikus modellezés számítástechnikai szempontból igen erőforrás-igényes, szuperszámítógépek nélkül nem lehet reális Föld modelleket vizsgálni. Az Aurel nevű szuperszámítógép jelentősen segítséget nyújt ebben.
Ábra: A szeizmikus mozgás csúcsfelszíni sebességének előrejelzése a francia Grenoble-ban, az üledékkel feltöltött alpesi völgy szabad felületén. A szeizmikus mozgás matematikai modellezésén alapul, a Belledonne-hegység feltételezett földrengése kapcsán készült.
