عنوان پایان‌نامه
تعیین ما موریت جاذبی ماهواره ای بهینه برای اشکار سازی سیگنا ل های هم لرزه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری- ژئودزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3570;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80404;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3570;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80404
- تاریخ دفاع
- ۱۳ اردیبهشت ۱۳۹۶
- دانشجو
- ابوالفضل شهامت
- استاد راهنما
- محمدعلی شریفی
- چکیده
- با توجه به توسعه روزافزون فنون فضایی و روش های ژئودزی ماهواره ای، ماهواره ها داده های بسیار ارزشمندی را در مقیاس جهانی برای ما آماده می کنند. در دهه های گذشته محققین از داده های ماهواره های جاذبی یا ماهواره های ارتفاع سنج در خدمت به علوم ژئودتیک، اقیانوس نگاری، هیدرولوژی و مطالعات یخ بندان ها استفاده کرده اند و تلفیق مطالعات زلزله شناسی و ژئودزی فیزیکی به آشکارسازی برخی از فرآیندهای داخل زمین کمک شده است. مشاهدات تغییرفاصله ی بین جفت ماهواره های ثقل سنجی همانند GRACE به عنوان یکی از مهم ترین مشاهدات این مأموریت ها بوده و اطلاعات زیادی را می توان از این مشاهدات استخراج نمود. تغییرات زمانی گرانی به دلیل بازسازی دوباره جرم اتمسفریی، جریان های دریایی، ذوب یخ های قطبی و تجمع آب ها، پاسخ ویسکوالاستیکی زمین و لیتوسفر زمین به بارهای گذشته و حال و آینده رخ می دهد. علاوه براین فرآیندها، زمین لرزه نیز می تواند اغتشاشات گرانی جهانی معناداری را که قابل کشف توسط آنالیز ماهواره های گرانی سنجی باشد، ایجاد نماید. مقایسه اندازه طیف برخی از زمین لرزه ها با حساسیت مورد انتظار GRACE نشان می دهد، اثرات هم لرزه ای زمین لرزه های بزرگی مانند شیلی 1960 یا آلاسکا 1964، که می توانند باعث تغییراتی در میدان گرانی جهانی شوند، قابلیت آشکارسازی با GRACE را دارند. ولی مأموریت GRACE به دلیل نویز بالای مشاهدات آن، که ناشی از نوع مشاهداتش می باشد، نیازمند اعمال فیلتر بر روی نتایج آن میباشد که باعث از بین رفتن سیگنال های مفید نیز خواهد شد. بنابراین با استفاده از آرایش های ماهواره ای دیگر با نویز کمتر و همچنین تغییر نوع مشاهدات آنها، می توان به نتایج مطلوب تری دست یافت. البته آن چه که در دریافت بهتر سیگنال های هم لرزه ای باید به آن توجه نمود نوع زمین لرزه مورد مطالعه می باشد؛ چرا که در این مطالعه، یک جفت ماهواره به دو زمین لرزه با شدت یکسان ولی سازوکار متفاوت از هم، نتایج متفاوتی را نشان داد. در این بین حساسیت ماهوارهGRACE نسبت به شیب گسل زمین لرزه، در مقایسه با زاویه لغزش و آزیموت بیشتر بوده و عرض گسل زمین لرزه نیز تأثیر بیشتری نسبت به طول آن دارد. از طرفی نوع مشاهده مأموریت گرانی سنجی نیز نسبت به دریافت سیگنال ها تأثیرگذار می باشد. در این رساله با استفاده از هندسه مبتنی بر مدل اکوبو، زمین لرزه های مختلف بر روی یک شبکه گاوسی شبیه سازی شده و سپس میدان ایجاد شده تبدیل به ضرایب هارمونیک کروی گردیده است. ضرایب تولیدی در ایجاد مدار مأموریت های گرانی سنجی مورد استفاده قرار خواهند گرفت. مأموریت های گرانی سنجی انتخاب شده GRACE ،GRAC -Followon ،Cartwheel ، Helix و Pendulum می باشند که تأثیر زمین لرزه های شبیه سازی شده بر روی آنها مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور نزدیک شدن به واقعیت، یک سیگنال نویز سفید وارد مشاهدات شد و فیلتر گاوسی با شعاع مناسب بر داده های خروجی اعمال گردید. باتوجه به این که زمین لرزه های بزرگ در سواحل دریاها اتفاق می افتد و در این حالت نیروی آب باعث تغییر در نیروهای اعمالی توسط زمین لرزه می گردد و تأثیر سیگنال هم لرزه ای را در ارتفاع ماهواره تاحد زیادی کاهش می دهد، بنابراین این اثر نیز از روی سیگنال ها حذف گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که موقعیت مرکز زمین لرزه، عمق زمین لرزه و به ویژه زاویه آزیموت تأثیر قابل توجهی بر روی مشاهدات ماهواره ها دارد. در مقایسه بین چند ماهواره، مأموریت Helix و Pendulum به مراتب از سایر مأموریت ها نتایج بهتر و قابل قبول تری می دهد و دو مأموریت GRACE و GRAC -Followon بدترین نتایج را دارا می باشند. بنابراین مأموریت هایی که علاوه بر مشاهدات در امتداد مدار ماهواره، دارای مشاهدات عرضی نیز می باشند نتایج قابل قبول تری خواهند داشت. واژه‌های کلیدی: ماهواره گرانی سنجی، سیگنال هم لرزه ای، تغییرات گرانی، زمین لرزه، مدار ماهواره
- Abstract
- Due to the increasing development of space technology and methods of satellite geodesy, satellite data are extremely valuable for use on a global scale. In the past decades, researchers used satellite gravity or satellite altimetry data in geodetic sciences, Oceanography, Hydrology and ice sheet studies. Also, the integration of seismic and geodetic studies has been used to detect some of the processes under the earth. Changing distance between two satellites' gravity is one of the most important missions of observations. So much information can be derived from these observations. The temporal variations of the earth gravity are mainly because of the mass transfer of land water storage. This can also happen due to mass movements related to some natural phenomena including earthquakes, volcanic eruptions, melting of polar ice caps and glacial isostatic adjustment. In addition to these processes, earthquakes can also be significant global disturbances that can be detectable by analysis of satellite gravimetry. A comparison of the size of earthquakes with a sensitivity range of the expected GRACE shows coseismic effects of a big earthquake like the ones in Chile in 1960 or Alaska in 1964. Such effects can cause changes in the global gravitational field, and they can be detected with GRACE. The GRACE missions' data due to high noise are required to apply filters on the results that cause the loss of useful signals. Therefore, using satellite formations with less noise as well their changing positions, we can obtain better results. Of course, it's important to ask, what should be the better reception of coseismic to pay attention to regarding the type of earthquake? In this study, a pair of satellites showed different results in relations to two earthquakes with the same intensity but different mechanisms. The GRACE mission sensitivity to Dip, in Rake and Strike was affected more and the Width was greater than its Length. Furthermore, the kind of observation of the mission also affects signal reception. In this thesis, we are interested in studying the gravity changes caused by some faults with various parameters on Gauss Grid network, which have been calculated using the half-space model. Thereafter, it examines in GRACE, GRACE-Followon, Cartwheel, Helix and the Pendulum scenarios. In order to get closer to reality, a white noise into the signal was observed and appropriate radius Gaussian filter was applied on the output data. Considering that large earthquakes happened near the beach and in this case, the force of the water alters the forces applied by the earthquake. This has resulted greatly in reducing the impact of signal coseismic of altitude satellites and the effects of the sea water were eliminated. The results of this study showed that the position of the epicenter, the depth of earthquakes, especially the strike has a significant impact on satellite observations. Helix and Pendulum missions have far better and more acceptable results compared to other missions. While the mission GRACE and GRACE-Followon have the worst results. And in the end, the missions which have cross-track in addition to a long-track will have more accurate results. Keywords: Satellite Gravity, Coseismic Signals, Gravity Changing, Earthquake, Satellite Orbit
