แผ่นดินไหวทำได้มากกว่าแค่ถนนหักและอาคารโค่นล้ม คลื่นไหวสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหวเคลื่อนตัวผ่านพื้นโลก

นักสำรวจแผ่นดินไหวได้พัฒนาวิธีการในการนำสัญญาณคลื่นจากเครือข่ายของเครื่องวัดคลื่นไหวสะเทือนที่พื้นผิวโลก และคุณลักษณะวิศวกรรมย้อนกลับและคุณลักษณะของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนผ่าน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์คลื่นไหวสะเทือน

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ seismic tomography ขึ้นอยู่กับทฤษฎีรังสี และคลื่นไหวสะเทือนได้รับการปฏิบัติเหมือนแสง นี่เป็นการประมาณที่ดีและนำไปสู่การค้นพบที่สำคัญเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของโลก แต่เพื่อปรับปรุงความละเอียดของแบบจำลองเอกซเรย์คลื่นไหวสะเทือนในปัจจุบัน นักแผ่นดินไหววิทยาจำเป็นต้องคำนึงถึงความซับซ้อนของการแพร่กระจายคลื่นโดยใช้การจำลองเชิงตัวเลขหรือที่เรียกว่าการผกผันของคลื่นเต็ม Ebru Bozdag ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาธรณีฟิสิกส์ของโรงเรียนเหมืองแร่โคโลราโดกล่าว .

บทความอื่น ๆ : รัสเซียถูกตัดสิทธิ์เข้าใช้จาก Apple Pay และ Google Pay

“เราอยู่ในขั้นที่เราต้องหลีกเลี่ยงการประมาณและการแก้ไขในเทคนิคการถ่ายภาพของเราเพื่อสร้างแบบจำลองภายในของโลกเหล่านี้” เธอกล่าว

Bozdag เป็นผู้เขียนหลักของแบบจำลองการผกผันของคลื่นเต็มรูปแบบรุ่นแรก GLAD-M15 ในปี 2559 โดยอิงจากการจำลองคลื่น 3 มิติเต็มรูปแบบและความไวต่อข้อมูล 3 มิติในระดับโลก โมเดลนี้ใช้โอเพ่นซอร์ส 3D global wave propagation solution SPECFEM3D_GLOBE (หาได้ฟรีจาก Computational Infrastructure for Geodynamics ) และถูกสร้างขึ้นโดยความร่วมมือกับนักวิจัยจาก Princeton University, University of Marseille, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) และ Oak Ridge ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ (ORNL). งานนี้ได้รับการยกย่องจากสื่อมวลชน GLAD-M25 (Lei et al. 2020) รุ่นต่อจากนี้เปิดตัวในปี 2020 และนำเสนอคุณสมบัติที่โดดเด่น เช่น เขตมุดตัว เสื้อคลุมขนนก และฮอตสปอต เพื่อการอภิปรายเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของเสื้อคลุม

“เราแสดงให้เห็นความเป็นไปได้ของการใช้การจำลองคลื่น 3 มิติเต็มรูปแบบและความไวต่อข้อมูลต่อพารามิเตอร์แผ่นดินไหวในระดับโลกในเอกสารปี 2016 และ 2020 ของเรา ตอนนี้ ถึงเวลาที่จะใช้การกำหนดพารามิเตอร์ที่ดีขึ้นเพื่ออธิบายฟิสิกส์ของภายในโลกในปัญหาผกผัน” เธอพูด.

ในการประชุม American Geophysical Union Fall ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2564 Bozdag นักวิจัยหลังปริญญาเอก Ridvan Örsvuran นักศึกษาระดับปริญญาเอก Armando Espindola-Carmona และนักสำรวจแผ่นดินไหวทางคอมพิวเตอร์ Daniel Peter จาก KAUST และผู้ทำงานร่วมกัน ได้นำเสนอผล ความพยายามของพวกเขาในการดำเนินการกลับรูปแบบคลื่นเต็มรูปแบบทั่วโลกไปยังแบบจำลอง การลดทอน – การวัดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากคลื่นไหวสะเทือนที่แพร่กระจายภายในโลก – และแอนไอโซโทรปีในแนวราบ – รวมถึงความเร็วของคลื่นที่แปรผันตามหน้าที่ของทิศทางการแพร่กระจายในแนวราบนอกเหนือจากแอนไอโซโทรปีในแนวรัศมีที่นำมาพิจารณาในแบบจำลอง GLAD รุ่นแรก

พวกเขาใช้ข้อมูลจากแผ่นดินไหว 300 ครั้งเพื่อสร้างแบบจำลองการผกผันของคลื่นเต็มทั่วโลกใหม่ “เราอัปเดตโมเดล Earth เหล่านี้เพื่อให้ความแตกต่างจากการสังเกตและข้อมูลที่จำลองลดลงซ้ำแล้วซ้ำอีก” เธอกล่าว “และเราพยายามทำความเข้าใจว่าพารามิเตอร์ของแบบจำลองของเรา ยืดหยุ่นและยืดหยุ่น มีการแลกเปลี่ยนระหว่างกันอย่างไร ซึ่งเป็นงานที่ท้าทาย”

การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดย รางวัล CAREER ของ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) และเปิดใช้งานโดย ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Frontera ที่ Texas Advanced Computing Center ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยที่เร็วที่สุดเท่าที่มหาวิทยาลัยใด ๆ และอันดับที่ 13 โดยรวมเร็วที่สุดในโลกรวมถึงระบบ Marconi100 ที่ Cineca , ศูนย์คอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดของอิตาลี

“ด้วยการเข้าถึง Frontera ข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะจากทั่วทุกมุมโลก และพลังของเครื่องมือสร้างแบบจำลองของเรา เราได้เริ่มเข้าใกล้ความละเอียดระดับทวีปในแบบจำลองการผกผันคลื่นเต็มทั่วโลกของเรา” เธอกล่าว

Bozdag หวังที่จะให้ข้อ จำกัด ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับที่มาของขนปกคลุมและปริมาณน้ำของเสื้อคลุมชั้นบน นอกจากนี้ “ในการระบุตำแหน่งแผ่นดินไหวและแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวอื่นๆ ได้อย่างแม่นยำ กำหนดกลไกแผ่นดินไหวและสัมพันธ์กับเปลือกโลกให้ดีขึ้น คุณจำเป็นต้องมีแบบจำลองเปลือกโลกและเปลือกโลกที่มีความละเอียดสูง” เธอกล่าว

จากมหาสมุทรที่ลึกที่สุดสู่อวกาศงานของ Bozdag ไม่ได้เกี่ยวข้องกับโลกเท่านั้น เธอยังแบ่งปันความเชี่ยวชาญของเธอในการจำลองเชิงตัวเลขกับภารกิจ InSight ของ NASA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมวิทยาศาสตร์เพื่อสร้างแบบจำลองภายในของดาวอังคาร

รายละเอียดเบื้องต้นของเปลือกโลกดาวอังคารซึ่งถูกจำกัดด้วยข้อมูลแผ่นดินไหวเป็นครั้งแรก ได้รับการตีพิมพ์ใน วารสาร Science เมื่อเดือนกันยายน พ.ศ. 2564 Bozdag ร่วมกับทีม InSight กำลังวิเคราะห์ข้อมูลการเกิดแผ่นดินไหวอย่างต่อเนื่องและแก้ไขรายละเอียดการตกแต่งภายในของดาวเคราะห์ตั้งแต่เปลือกโลกไปจนถึง แกนหลักด้วยความช่วยเหลือของการจำลองคลื่น 3 มิติที่ดำเนินการบน Frontera

งานของดาวอังคารทำให้ข้อมูลในบางพื้นที่ของโลกลดลงในมุมมองโดยเฉพาะอย่างยิ่งใต้มหาสมุทร “ตอนนี้เรามีข้อมูลจากดาวเคราะห์ดวงอื่น แต่ก็ยังท้าทายที่จะมีภาพความละเอียดสูงใต้มหาสมุทรเนื่องจากขาดเครื่องมือ” Bozdag กล่าว

เพื่อแก้ไขปัญหานั้น เธอกำลังทำงานในการรวมข้อมูลจากเครื่องมือที่เกิดขึ้นใหม่เข้ากับโมเดลของเธอโดยเป็นส่วนหนึ่งของรางวัล NSF CAREER ของเธอ เช่น จากหุ่นยนต์อะคูสติกแบบลอยตัวที่รู้จักกันในชื่อ MERMAIDs (Mobile Earthquake Recording in Marine Areas by Independent Divers) เรือดำน้ำอิสระเหล่านี้สามารถจับภาพเหตุการณ์แผ่นดินไหวในมหาสมุทรและขึ้นสู่ผิวน้ำเพื่อส่งข้อมูลนั้นไปยังนักวิทยาศาสตร์

การเข้าถึงชุมชนแผ่นดินไหวในเดือนกันยายน พ.ศ. 2564 Bozdag เป็นส่วนหนึ่งของทีมได้รับรางวัล NSF มูลค่า 3.2 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่อสร้างแพลตฟอร์มการคำนวณสำหรับชุมชนคลื่นไหวสะเทือน หรือที่เรียกว่า SCOPED (Seismic COmputational Platform for Empowering Discovery)โดยความร่วมมือกับ Carl Tape (มหาวิทยาลัยอลาสก้า-แฟร์แบงค์) , Marine Denolle (มหาวิทยาลัย Washington), Felix Waldhauser (มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย) และ Ian Wang (TACC)

“โครงการ SCOPED จะสร้างแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ซึ่งได้รับการสนับสนุนจาก Frontera ซึ่งส่งข้อมูล การคำนวณ และบริการแก่ชุมชนแผ่นดินไหวเพื่อส่งเสริมการศึกษา นวัตกรรม และการค้นพบ” Wang ผู้ร่วมวิจัยของ TACC และผู้วิจัยร่วมในโครงการกล่าว . “TACC จะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานทางไซเบอร์หลักที่ให้บริการทั้งการวิจัยเชิงคำนวณและข้อมูลที่เข้มข้น ซึ่งรวมถึงการสร้างภาพคลื่นไหวสะเทือน การสร้างแบบจำลองรูปคลื่น

โครงการเชิงชุมชนอีกโครงการหนึ่งจากกลุ่มของ Bozdag คือนักศึกษาระดับปริญญาเอกของ Caio Ciardelli ที่เพิ่งเปิดตัว SphGLLTools : กล่องเครื่องมือสร้างภาพสำหรับไฟล์แบบจำลองแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ กล่องเครื่องมือตามช่วยให้การวางแผนและแบ่งปันแบบจำลองเอกซเรย์เอกซ์ร่วมทั่วโลกกับชุมชนเป็นเรื่องง่าย ทีมอธิบายกล่องเครื่องมือใน Computers & Geosciences ในเดือนกุมภาพันธ์ 2022

Bozdag กล่าวว่า “เราจัดเตรียมเครื่องมือคำนวณครบชุดเพื่อให้เห็นภาพโมเดลที่อยู่ติดกันทั่วโลกของเรา “บางคนอาจใช้แบบจำลองของเราโดยอิงจากการจำลอง HPC และแปลงเป็นรูปแบบเพื่อให้เห็นภาพบนคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและใช้โน้ตบุ๊กที่ทำงานร่วมกันเพื่อทำความเข้าใจแต่ละขั้นตอนได้”

Robin Reichlin ผู้อำนวยการโครงการธรณีฟิสิกส์ของ NSF กล่าวว่า “ด้วยโมเดลคลื่นเต็มรูปแบบที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ เครื่องมือในการลดระดับการเข้าถึงและวิเคราะห์ข้อมูลของชุมชน และแพลตฟอร์มที่ขับเคลื่อนด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อช่วยให้นักแผ่นดินไหววิทยาสามารถค้นพบความลึกลับของโลกได้ และส่วนลึกของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ Bozdag กำลังผลักดันสนามให้เข้าสู่อาณาเขตที่แม่นยำและเปิดกว้างมากขึ้น”

---

อ่านบทความอื่น ๆ เพิ่มเติมได้ที่ : akyurekelmas.com