Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Professor Filippos Vallianatos (Supervisor)
Professor Gerasimos A. Tselentis
Assistant Professor George Kaviris
Περίληψη:
Η περίοδος της ηφαιστειακής κρίσης στο νησί της Σαντορίνης κατά τη περίοδο 2011-
2012, οδήγησε αρκετές επιστημονικές μελέτες να εγείρουν το κρίσιμο ερώτημα, εάν η
σεισμικότητα της ευρύτερης περιοχής της καλντέρας, σχετίζεται με μια επικείμενη και
πιθανή ηφαιστειακή έκρηξη ή αν εκφορτίζει τη συσσωρευμένη τεκτονική ενέργεια.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, μελετήσαμε τα σεισμικά κύματα ουράς (Coda
waves), από τα τοπικά σεισμικά γεγονότα πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την περίοδο
της ηφαιστειακή και σεισμικής κρίσης της Σαντορίνης. Τα σεισμικά κύματα ουράς,
οφείλουν την παρουσία τους σε φαινόμενα σκέδασης και στην πολυπλοκότητα της
κατανομής των σκεδαστών του υπεδάφους, στις ανομοιογένειες του εσωτερικού της
Γης, όπως είναι οι ρωγμές και η σχιστότητα των πετρωμάτων, τα ρήγματα, στα όρια
μετάβασης υλικών διαφορετικής πυκνότητας, και στις πάσης φύσεως γεωφυσικές
ανομοιογένειες ως προς τις ιδιότητες των υλικών στα ανώτερα στρώματα του φλοιού
της Γης. Πιο συγκεκριμένα, λάβαμε υπόψη και τις τρεις συνιστώσες των σεισμολογικών
σταθμών στο νησί της Σαντορίνης και εκτιμήσαμε τη διάρκεια των σεισμικών κυμάτων
ουράς, εφαρμόζοντας μια διαδικασία πέντε επιπέδων, η οποία περιλαμβάνει την
αναλογία σεισμικού σήματος προς θόρυβο (SNR), τη μέθοδο τύπου βραχέως μέσου
χρόνου προς μακροπρόθεσμο μέσο χρόνο (STA/LTA) στο πεδίο του χρόνου αλλά και
στο αναλυτικό σήμα, όπως αυτό προκύπτει από την εφαρμογή του μετασχηματισμού
Hilbert, καθώς και τον μετασχηματισμό Fourier βραχέως χρόνου (STFT), εφαρμόζοντας
παράθυρο Γκαουσιανής συνάρτησης (window function). Η τελική εκτίμηση της
διάρκειας των κυμάτων ουράς, επαληθεύτηκε ή και επανεκτιμήθηκε αναλογικά από
τον χρήστη, εξαιτίας της ύπαρξης ισχυρού σεισμικού θορύβου. Λόγω της
πολυπλοκότητας των κυμάτων ουράς, για τη μελέτη του ηφαιστειακού συμπλέγματος
της Σαντορίνης, εφαρμόσαμε την θεωρία της μη εκτατικής στατιστικής φυσικής (NESP).
Η προσέγγιση NESP εκφράζει την γενίκευση της στατιστικής μηχανικής των Boltzmann-Gibbs και έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για την ανάλυση πολύπλοκων συστημάτων, με
εμφανή χαρακτηριστικά και ιδιότητες αλληλεπίδρασης μακράς εμβέλειας, μνήμης και
μορφοκλασματικότητας. Η ανάλυση και τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής
δείχνουν ότι οι διαφορές πλάτους των διαδοχικών σημείων των σεισμικών κυμάτων
ουράς (στο πεδίο του χρόνου), αποκλίνουν από το στατιστικό πρότυπο τύπου Gauss,
καθώς οι αντίστοιχες συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας (PDFs), μπορούν να
περιγραφούν επαρκώς από κατανομές πιθανότητας που προκύπτουν από τον μη
εκτατικό φορμαλισμό και πιο συγκεκριμένα από την κατανομή q-Gaussian. Επιπλέον,
για να διερευνήσουμε τη δυναμική εξέλιξη της ηφαιστειακής-σεισμοτεκτονικής
δραστηριότητας, εκτιμήσαμε τους εντροπικούς δείκτες σκέδασης qs όπως αυτοί
προκύπτουν από την μη γραμμική ανάλυση των PDFs, παρουσιάζοντας τις μεταβολές
τους ως συνάρτηση του χρόνου, του χώρου (χωροχρονική μεταβολή), του τοπικού
μεγέθους (ML) καθώς και της επικεντρικής απόστασης (km) πριν, κατά τη διάρκεια και
μετά την περίοδο ηφαιστειακής κρίσης της καλντέρας, από το 2009 έως το 2014.
Λέξεις-κλειδιά:
μη εκτατική στατιστική φυσική, σεισμο-ηφαιστειακή κρίση Σαντορίνης, σεισμικά κύματα ουράς, εντροπία Tsallis, σεισμολογία
