Πολύπλοκα Δυναμικά Συστήματα και Φυσικός Χρόνος. Εφαρμογές στη σεισμικότητα

Διδακτορική Διατριβή uoadl:1309289 307 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Τομέας Φυσικής Στερεάς Κατάστασης
Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2014-06-16
Έτος εκπόνησης:
2014
Συγγραφέας:
Χριστόπουλος Σταύρος-Ρίτσαρντ
Στοιχεία επταμελούς επιτροπής:
Σαρλής Νικόλαος Αναπλ. Καθηγ. (Επιβλέπων), Βαρώτσος Παναγιώτης Καθηγητής, Σκορδάς Ευθύμιος Επίκ. Καθηγητής
Πρωτότυπος Τίτλος:
Πολύπλοκα Δυναμικά Συστήματα και Φυσικός Χρόνος. Εφαρμογές στη σεισμικότητα
Γλώσσες διατριβής:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Complex Dynamical Systems and Natural Time. Application to seismicity
Περίληψη:
Το 2001 προτάθηκε από τους καθηγητές Βαρώτσο Π., Σαρλή Ν. και Σκορδά Ε. η
έννοια του φυσικού χρόνου . Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανάλυση
πολύπλοκων δυναμικών συστημάτων μέσα από το πρίσμα του φυσικού χρόνου και
ειδικότερα οι εφαρμογές της ανάλυσης αυτής στην σεισμικότητα.
Σαν πρώτο βήμα εξετάστηκε αν η παγκόσμια σεισμικότητα περιγράφεται από το
πρότυπο μιας στάσιμης διαδικασίας Poisson. Τα πειραματικά αποτελέσματα βρέθηκαν
συμβατά με αυτό το πρότυπο. Έτσι διαπιστώθηκε ότι τα χρονικά διαστήματα που
μεσολαβούν ανάμεσα στα κύρια σεισμικά γεγονότα εμφανίζουν πλήρη τυχαιότητα και
επομένως δεν εμπεριέχουν κάποια ουσιώδη πληροφορία. Κατόπιν, αναλύθηκε η
παγκόσμια σεισμικότητα στον φυσικό χρόνο ο οποίος
λαμβάνει υπόψη μόνον τη διαδοχή των γεγονότων και τις αντίστοιχες ενέργειες που
εκλύονται. Η ανάλυση του εκατονταετούς σεισμολογικού καταλόγου στον φυσικό
χρόνο αποκάλυψε την ύπαρξη συσχετίσεων μεταξύ των μεγεθών στην παγκόσμια
σεισμικότητα για μεγέθη μεγαλύτερα ή και ίσα του 7.0. Το γεγονός αυτό ανέδειξε
ότι ο στερεός φλοιός της Γης λειτουργεί σαν ενιαίο πολύπλοκο σύστημα.
Σαν δεύτερο βήμα εξετάστηκε η προβλεψιμότητα του μοντέλου σύμφωνου θορύβου
(coherent noise model) στο φυσικό χρόνο. Για την ποσοτικοποίηση της
προβλεψιμότητας εισήχθη μια γεωμετρική περιγραφή της διασποράς του τυχαίου
προγνώστη στο διάγραμμα χαρακτηριστικής λειτουργίας δέκτη. Μελετήθηκε το
μοντέλο σύμφωνου θορύβου για άπειρο αριθμό παραγόντων και προσδιορίστηκε
αναλυτική έκφραση για την συνάρτηση κατανομής μεγέθους της επόμενης
"χιονοστιβάδας". Αυτή επιτρέπει την εκτίμηση του αναμενόμενου μεγέθους της
επόμενης "χιονοστιβάδας" το οποίο εμφανίζει q-εκθετική αποκατάσταση ως
συνάρτηση του αριθμού των παρατηρούμενων "χιονοστιβάδων". Τέλος, στο βήμα αυτό
προτείνονται δύο στατιστικώς σημαντικές μέθοδοι πρόβλεψης βασισμένες στο φυσικό
χρόνο για το μοντέλο σύμφωνου θορύβου.
Σαν τρίτο βήμα εφαρμόστηκε η προβλεψιμότητα του μοντέλου σε πραγματικές
μετασεισμικές ακολουθίες και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μπορούμε να
γενικεύσουμε κατάλληλα τη μία από τις δύο μεθόδους πρόβλεψης στο φυσικό χρόνο
για πραγματικά δεδομένα μετασεισμών. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε και
αξιολογήθηκε αλγόριθμος πρόβλεψης του μεγέθους των μετασεισμών. Εξετάζοντας τις
περιπτώσεις των σεισμών της Σουμάτρα (26/12/2004), Landers(28/6/1992), El
Mayor-Cucapah (4/4/2010), Hector Mine (16/10/1999), Northridge (17/1/1994), του
δεύτερου Superstition Hills (24/11/1987), Big Bear aftershock (28/6/1992), του
πρώτου Superstition Hills (24/11/1987), Joshua Tree (23/4/1992) και της Μεθώνης
(14/2/2008) διαπιστώνουμε γενικότητα της προβλεψιμότητας των μετασεισμών στον
φυσικό χρόνο, επί τη βάσει του μοντέλου σύμφωνου θορύβου, σε παγκόσμια κλίμακα
για διαφορετικά γεωγραφικά μήκη και πλάτη.
Λέξεις-κλειδιά:
Φυσικός χρόνος, Πολύπλοκα δυναμικά συστήματα, Σεισμικότητα, Μοντέλο σύμφωνου θορύβου, Μετασεισμοί
Ευρετήριο:
Όχι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
123
Αριθμός σελίδων:
VI,127