Bayessche Inferenz von Erdbebenquellparametern: kinematische und dynamische Störungszonenmodelle

• Antragstellerin: Dr. Alice-Agnes Gabriel
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391058966

Das Verständnis geophysikalischer Prozesse während der Erdbeben-Bruchausbreitung ist ein wichtiger Schritt zur Erdbeben-Risikominderung. Wir sind der Überzeugung, dass Fortschritte im Verständnis der Physik von Erdbebenquellen datenbasierend sein müssen und erfordern, die zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien zu verstehen, die zu der beobachteten Komplexität von Erdbeben-Brüchen führen. Bisher stammen die wichtigsten Informationen zur Komplexität von Erdbeben-Bruchprozessen aus kinematischen Herdflächen-Verschiebungs-Inversionen. Verschiebungs-Inversionen modellieren seismische Aufzeichnungen um Einzelheiten der Bruch-Ausbreitung darzustellen. Allerdings sind diese inhärent uneindeutig und erfordern somit Regularisierung, außerdem fehlt in der Regel eine korrekte Unsicherheitsabschätzung. Wir sind daher zunächst bestrebt, dynamische Bruch-Modellierung (für eine regularisierte Charakterisierung von Erdbebenquellen) in Kombination mit einem Bayes-Ansatz (um die Unsicherheit der verwendeten Parameter zu erfassen) zu entwickeln. Zweitens werden wir basierend auf den Ergebnissen der vorherigen Quell-Inversionen komplexe dynamische Erdbebenquellmodelle aufsetzen um Störungszonen-Reibung, Rheologie und die Dynamik von Erdbeben zu analysieren. Dieser erweiterte Ansatz wird in erster Linie für ausgewählte Erdbeben der Magnitude ~6 angewendet werden, die im Hinblick auf die rheologische Komplexität ihrer Bruchausbreitung anspruchsvoll zu erklären sind; und möglicherweise auch für weltweit signifikante Erdbeben mit Magnituden größer als 6 die während des Forschungsvorhabens auftreten werden.Das Forschungsvorhaben wird die Entwicklung neuer und die Modifikation bestehender Methoden für die mathematische Modellierung des Erdbeben-Bruchprozesses, sowie die Nutzung moderner Hochleistungsrechenzentren erfordern. Für die Entwicklung kinematischer und dynamischer Bayesscher Verschiebungs-Inversionen werden wir kinematische Erdbebenquell-Inversion-Codes der Karls-Universität in Prag (CUP) erweitern und neue für dynamische Quell-Inversionen entwickeln. Um Erdbebenquell-Prozesse mit Beobachtungen zu korrelieren, werden wir hochauflösende dynamische Bruchszenarien ausgewählter realer Ereignisse realisieren.Zu diesem Zweck werden wir das SeisSol Softwarepaket, das an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) entwickelt wird, verwenden, welches es erlaubt, komplexe, natürliche Störungszonen zu integrieren. Der vorliegende bilaterale Antrag kombiniert die Expertise zweier junger Forscher in der Erdbebenquell-Physik und seismischen Bodenbewegung-Modellierung. Er wird es erlauben, sowohl über derzeitige kinematische Quell-Inversionen und als auch dynamische Bruch-Simulationen hinaus zu gehen um physikalisch konsistente, voll dynamische Erdbebenquellmodelle zu entwickeln. Die neu entwickelten Methoden, Szenarien und Inversionen werden vollständig der weltweiten seismologischen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. Frantisek Gallovic