Na tvári celej našej planéty zakúšame aktívnu sopečnú činnosť. Milióny obyvateľov žijú v bezprostrednej blízkosti aktívnych či driemajúcich sopiek, ktoré predstavujú ozajstné ohrozenie ich zdravia a životov alebo majetku. Preto je kriticky dôležité správne poznanie procesov, ktoré vedú k erupciám, aby sme dokázil odhadnúť riziko ohrozenia, toto riziko znižovať, a včas vydávať varovania a príkazy na evakuáciu obyvateľstva. Prekuzrory sopečnej erupcie sú nesmierne komplexné a môžu sa líšiť od sopky k sopke v závislosti od mnohých podmienok. Štúdium časových zmien tiaže a vertikálnych deformácií zemského povrchu hrá dôležitú úlohu pri spoznávaní sopečných procesov v danej sopečnej oblasti.
Naše oddelenie sa podieľa na vývoji a uplatňovaní metód pre interpretáciu nameraných zmien tiaže a pozorovaných deformácií zemského povrchu. V rámci tohto výskumu sme sa venovali modelovaniu týchto veličín pomocou bodových zdrojov tepla, tlaku a prísunu hmoty. Takéto modelovanie prispieva k porozumeniu zmien spojených s magmatickými procesmi vo vnútri sopky. Vyskúšali sme aj využiteľnosť TFM metodiky a jej potenciál pri inverzii s bodovými aproximáciami zdrojov. Realizovali sme prípadové štúdie na údajoch zo sopiek Mayon na Filipínach a Merapi v Indonézii. Tento výskum prebiehal v rámci medzinárodnej spolupráce s Dr. Fernándezom z inštitútu the Institute of Astronomy and Geodesy, univerzity CSIC-UCM, v Madride v Španielsku, a Dr. Jentzschom a kolegami z ústavu the Institute of Geosciences, univerzity FSU v Jene v Nemecku. Pre tieto účely sú potrebné zmeny tiaže namerané s vysokou presnosťou a na tých istých bodoch musia byť dostupné namerané deformácie s presnosťou rádovo jedného centimetra.
V súčasnosti sa venujeme rozvoju novej gravimetrickej inverznej metodike pre interpretáciu zmien tiaže. Túto metodiku vyvinul Dr. Ilya Prutkin z univerzity v Jene pre interpretáciu potenciálových polí a v spolupráci s nami sme ju aplikovali na interpretovanie zmien tiaže. Metodika pozostáva z nasledovných krokov: (1) odstránenie regionálneho trendu pomocou 2D harmonickej funkcie, ktorá na hranici študovanej oblasti má rovnaké hodnoty ako namerané zmeny tiaže, (2) dekompozíci amikrogravimetrického signálu vo vertikálnom zmysle, (3) identifikácia polohy, orientácie a sily zdrojov pomocou aproximácie hmotnými 3D úsečkami, (4) určenie zdrojov reprezentovaných homogénnymi konvexnými 3D telesami pomocou nelineárnej inverzie založenej na optimalizácii pomocou takzvaných lokálnych korekcií.
Medzinárodná spolupráca
Tento výskum sa na našom oddelení realizuje v rámci medzinárodnej spolupráce, ktorá sa zväčša realizuje na medzinárodných konferenciách a pracovných stretnutiach geofyzikov a vulkanológov pracujúcich v tejto oblasti.
2013 workshop
15th annual conference of IAMG: Frontiers of Mathematical Geosciences: New approaches to understand the natural world, 2–6 Sept., 2013, Madrid, Spain
2011 workshop
„SOS" Seismic and Other Signals, ESC-2011, Salina, Aeolian Islands, Italy
2003, 2005, 2009 workshops on Lanzarote, Canary Islands
"Time-variable deformation and gravity fields: theory, observations, and modelling."
Casa de los Volcanes, Lanzarote, Canary Islands, Spain
Publikácie
- Peter Vajda, Ilya Prutkin, Jo Gottsmann, 2013. Reinterpretation of Teide 2004–2005 gravity changes by 3D line segments approximation (oral, invited talk). 15th annual conference of IAMG: Frontiers of Mathematical Geosciences: New approaches to understand the natural world, 2–6 Sept., 2013, Madrid, Spain
- Prutkin I., Vajda P. (2011) On interpreting temporal gravity changes at volcanoes by 3D inversion based on the method of local corrections. Annual workshop 2011 of the Working Group "Volcano Seismology" of the European Seismological Commission: "S.O.S.: Seismic and Other Signals", September 17–24, 2011, Salina, Aeolian Islands, Italy (oral presentation)
- Vajda P., L. Brimich, G. Jentzsch, T. Jahr, A. Weise, 2004. "Towards interpreting gravity changes by means of the Truncation Filtering Methodology: Mayon volcano, Philippines, case study." Contr. Geophys. Geod. 34(1): 1–19
- Vajda P. and L. Brimich, 2002. "Analytical derivation of the instant of the dimple pattern onset in 2D truncation filtering methodology for a point source of heat geodynamic model." Contr. Geophys. Geod. 32(1): 41–47
- Brimich L., M. Hvoždara, and P. Vajda, 2002. "Temporal gravity variations due to the model geodynamic event driven by a point source of heat." Contr. Geophys. Geod. 32(1): 49–55
- Vajda, P., Brimich, L., Jentzsch, G., Jahr, T., and Weise, A. "Interpreting temporal changes of gravity at Mayon using the TFM: preliminary results." Workshop "Time-variable deformation and gravity fields: theory, observations, and modelling." Casa de los Volcanes, Lanzarote, Canary Islands, Spain, February 18–21, 2003, (oral presentation)
- Vajda, P., 2003. "Interpreting the temporal changes of gravity by means of the truncation filtering methodology (TFM)." Workshop "Time-variable deformation and gravity fields: theory, observations, and modelling." Casa de los Volcanes, Lanzarote, Canary Islands, Spain, February 18–21, 2003, (oral presentation)
- Vajda, P., Brimich, L., Jentzsch, G., Jahr, T., and Weise, A. Interpreting temporal changes of gravity using the TFM: Mayon volcano case study. 1st Workshop on International Gravity Field Research, Graz, Austria, May 8–9, 2003, (oral presentation)
- Vajda P., and L. Brimich, 2001. "Geodynamic applications of the truncation filtering methodology: A synthetic case study for a point source of force representing the upward pressure around a magmatic body" Contr. Geophys. Geod., 31(4): 683–693, Correction Contr. Geophys. Geod. 32(2): 195–196
- Vajda P., L. Brimich, and P. Vaníček, 2000. "Geodynamic applications of the truncation filtering methodology: A synthetic case study for a point source of heat: Progress report." Contr. Geophys. Geod. 30(4): 311–322
- Vajda, P., Brimich, L. "Analytical derivation of the of the instant of the dimple pattern in 2D-truncation filtering methodology for a point source of heat geodynamic model." EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Nice, France, April 6–11, 2003,(poster)