انجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Interpretation of gravity data using generalized power spectrumتفسیر دادههای گرانیسنجی با استفاده از طیف توان تعمیمیافته11240348FAآرش حدادیاندانشگاه صنعتی شاهرود، ایرانعلی نجاتی کلاتهدانشگاه صنعتی شاهرود، ایرانفرامرز دولتی اردهجانیدانشگاه صنعتی شاهرود، ایرانJournal Article20161121Depth estimation of potential field anomalies has an important role in interpretation of potential field data. There are many methods for this purpose in space and wave-number domains. These methods are generally introduced for interpretation of magnetic data and then generalized to gravity data. In this study, the power spectrum automatic method was used to depth estimation of gravity dada and then it was compared with the results from the Euler method.
The Euler method belongs to automatic depth estimation methods in a space domain and has been used by a number of authors for analyzing both magnetic and gravity anomalies. Euler’s homogeneity equation relates the potential field and its gradient components, either measured or calculated, to the location of the source with the degree of homogeneity expressed as a structural index (N). Thompson developed this technique and applied it to profile data. Reid et al. developed a more widely used version of this technique for grid-based data. Also, there have been more recent improvements on the technique including the estimation of the structural index.
The interpretation of the gravity and magnetic data is preferred in a wavenumber domain because of a simple relation between various source models and the field. Depth estimation of the anomalous sources is usually carried out by Spector and Grant method and its variants in a wavenumber domain. These methods assume different assemblage of sources like statistical ensemble of prisms, white noise of vertical needles with constant magnetization, a sandwich model of uniaxially magnetic sheets, equivalent density layer, etc. Because of their simplicity, these methods have been in continuous use since their development. The Spector and Grant method relates the average depth of the source to decay rate of the power spectra. However, depth estimation by this method shows a large deviation from the real depth. Fedi et al. have shown the inherent power-law relation of power spectra in a potential field and from aeromagnetic spectra close to -3, they found the unique scaling exponent to be -2.9. Therefore, they introduced a power-law rate of the decay independent of the depth and corrected the power spectra using this factor.
Here, we used a typical synthetic model for comparison of these methods. In this case, the depth value calculated from a non-corrected power spectrum was overestimated. However, the depth value found by a generalized power spectrum, introduced by Fedi et al., was close to the true assumed depth. Therefore, the results had a remarkable accuracy for both methods; but the Euler method was largely affected by the structural index of the related geological structure. These methods were applied to a profile of gravity data of the Northwest of Iran (Moghan sedimentary basin) for the first time to drive the mean depth of the basement. The application of the Euler method to the gravity data of Moghan sedimentary basin showed one layer with an acceptable depth value; the non-corrected power spectrum method showed two layers with overestimated depth values and the generalized power spectrum showed one layer close to the real depth value. Therefore, the generalized power spectrum method, like the synthetic model, has shown much better results in a good agreement with seismic works.
برآورد عمق توده بیهنجار، نقش مهمی در تفسیر دادههای میدان پتانسیل ایفا میکند. تاکنون روشهای متعددی برای این منظور در حوزه مکان و عدد موج عرضه شده است. در این مقاله برای برآورد عمق توده بیهنجار از روش خودکار طیف توان استفاده شده و نتایج آن با نتایج حاصل از روش اویلر مقایسه شده است. روش اویلر بر مبنای محاسبه گرادیانهای میدان پتانسیل است و تنها محدودیت زمینشناسی در نظر گرفته شده برای آن ضریب هندسی است. روش اسپکتور و گرانت نیز با استفاده از آهنگ کاهش طیف توان، عمق میانگین منبع بیهنجاری را محاسبه میکند. عمق بهدست آمده از این روش دارای خطای زیادی است، بههمینخاطر فدی و همکاران با معرفی آهنگ کاهش توانی که مستقل از عمق است، طیف توان را تصحیح کردند. برای مقایسه این دو روش از یک مدل مصنوعی متداول استفاده شد و نتایج بهدست آمده مورد مقایسه قرار گرفت. هرچند هر دو روش نتایج مطلوبی در بر داشتهاند اما روش اویلر بسیار تحتتأثیر ضریب هندسی انتخاب شده برای ساختار زمینشناسی موردنظر است. این دو روش اولینبار برای برآورد عمق پیسنگ های نفتی روی نیمرخی از دادههای گرانی شمال غربی ایران (حوضه رسوبی مغان) استفاده شده است که نتایج بهدست آمده، همخوانی زیادی با نتایج حاصل از لرزهنگاری دارد.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40348_3897307b38f192c7db3af43e932342b5.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Analysis of interaction phenomenon between 11 August 2012 Ahar-Varzaghan double earthquakes and the spatial distribution of aftershocksبررسی پدیده برهمکنش بین زوجزمینلرزه 21 مرداد 1391 اهر – ورزقان و توزیع مکانی پسلرزهها132440352FAفرشته جعفری حاجتیدانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گلستان، ایرانمریم آق آتابایدانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گلستان، ایرانJournal Article20161121During the past decade, studies related to earthquake forecasting and assessment of seismic hazard have been focused on stress transfer and fault interactions. According to the earthquake interaction phenomenon, occurrence of any earthquake alters the stress state (the shear and normal stress) on its neighboring faults which can delay (decrease), or trigger (increase) subsequent events (Stein, 1999). In recent years, one of the models which have been widely used to estimate coseismic stress perturbations has been the static Coulomb stresschanges. These calculations are done based on Okada’s code with assumption of a shear modulus of 3.2 × 10<sup>5</sup> bars and Poisson’s ratio of 0.25 using the program Coulomb 3.3 (Toda et al. 2005, Lin and Stein, 2004).
The aim of this research is to explore the fault interaction through static stress transfer between Ahar-Varzaghan double earthquakes and the possible stress triggering relationships between these main shocks and their aftershocks. These double earthquakes occurred on August 11, 2012, near the cities of Ahar and Varzaghan in the East-Azerbaijan Province in the northwest of Iran. The first event with a magnitude of Mw 6.5 occurred at 16:53 local time, and the second one with Mw 6.3 took place about 10 minutes later. These earthquakes killed more than 306 people and a large number of people were injured. Ahar-Varzaghan double earthquakes followed by many aftershocks the largest of which occurred with a magnitude of M<sub>N</sub> 5.4. These double earthquakes occurred in places where no active faults have been identified, but there are numerous active faults in their surrounding area such as the North Tabriz Fault, Bozquosh Fault, and Ahar Fault.
In order to investigate the fault interactions between Ahar-Varzaghan double earthquakes, Coulomb stressperturbations due to slip on the first source fault were calculated on a specified oriented receiver fault parallel to the second main shock. Receiver faults were planes with a specified strike, dip and rake, upon which the stress changes caused by source faults were resolved (Toda et al. 2005, Lin and Stein, 2004). Calculations of Coulomb stress changes indicated that the second earthquake occurred when the Coulomb stress was increased by the first event. Hence, the second event of Ahar-Varzaghan double earthquakes appears to have been triggered by an increase in the static Coulomb stress transferred by the first event. This means that the positive stress changes caused by the first source fault have promoted the failure on the second fault.
In order to examine the triggering relationship between the aftershocks and the main shocks, the stress field due to Ahar-Varzaghan double earthquakes were calculated along two kinds of receiver faults including a specified oriented receiver fault and an optimally oriented strike - slip receiver faults (OOPs). The optimal receiver fault orientation is defined by the orientation of the principal axes of the regional stress field. The analysis shows that there is a good correlation between the spatial distribution of the aftershocks and the stress increased in the regions along the specified orientation receiver fault. Therefore, the aftershocks took place in response to the coseismic stress caused by the occurrence of Ahar-Varzaghan double main shocks. Hence, the stress-enhanced regions on this type of receiver fault can be introduced as the most likely site of the next earthquakes.
زوجزمینلرزه اهر – ورزقان بهصورت دو رویداد پیدرپی در فاصله زمانی نسبتا کوتاهی از هم، در تاریخ 21 مرداد ماه 1391 (11 اوت 2012) شهرستانهای ورزقان، اهر، هریس و پیرامون آن واقع در استان آذربایجان شرقی را بهشدت لرزاند که موجب خسارتهای جانی و مالی فراوان شد. این تحقیق بهمنظور بررسی رابطه برهمکنش بین زوجزمینلرزه و همچنین بین این حوادث و پسلرزهها صورت گرفته است. بدینمنظور، تغییرات تنش هملرزهای ناشی از زمینلرزه اول آذربایجان و همچنین زوجزمینلرزه به روش مدل تغییر تنش کولمب مورد محاسبه قرار گرفت. بررسیهای صورت گرفته نشان میدهد که گسیختگی دوم در محدوده افزایش تنش اطراف کانون زمینلرزه اول و پسلرزهها نیز در نواحی افزایش تنش حاصل از زوجزمینلرزه روی داده است. ازاینرو نتایج حاصل بیانگر رابطه برهمکنش بین زوجزمینلرزه اهر- ورزقان و همچنین بین این دو رویداد اصلی و پسلرزهها است. علاوهبراین، با توجه به قرارگیری پسلرزهها در نواحی افزایش تنش ناشی از زوجزمینلرزه، میتوان نتیجه گرفت که مدل تغییر تنش کولمب روش خوبی برای ارزیابی مناطق مستعد حوادث لرزهای است. آگاهی از مناطق مستعد خطر، نقش مهمی در جهت کاهش خسارتهای جانی و مالی پس از وقوع زمینلرزه اصلی ایفا میکند.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40352_9e4786aca232aba36be7c0f80153d7eb.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Investigation of jointed concrete specimens using compressional wave velocity and resistivityبررسی رفتار نمونههای بتن درزهدار با استفاده از روشهای سرعت موج تراکمی و مقاومت ویژه الکتریکی253540353FAاصغر سیاهمنصوریدانشگاه یزد، یزد، ایراناحمد قربانیدانشگاه یزد، یزد، ایرانJournal Article20161121Recent developments in making new devices for geophysical surveys and the low costs of these surveys have made the geophysical methods such as compression sound waves velocity (P) and electrical resistivity (ρ) very common in the estimation of physical and mechanical properties of rocks. Raymer and colleagues proposed two new relationships between porosity and compression waves for low porosities and very high porosities. They used an interpolation method to estimate an average porosity between two limits. Studies have shown a good correlation (usually between 0.7 and 0.8) between the physical properties of rocks and the compression sound wave velocity.
Compression sound wave velocity is a measure of intact rock wave velocity. Therefore, ignoring the crack effects adumbrates the results and generalizes it to rock mass.
In this study, we made some artificial fractures in concrete samples in order to study the effect of discontinuities on the physical properties (P wave and electrical resistivity) in laboratory.
In order to provide concrete samples, both B and C mix designs for modeling the fine and coarse grain were prepared. To simulate the various discontinuities in the samples, materials with different cohesion and negligible density of viscosity were used. Paper and talc were used to simulate high and very low cohesions, respectively and foam (unolit) was used for distant discontinuities. To prepare the standard samples, templates were constructed according to the NQ ISRM Standard. 20 templates (the number of samples, including 10 for each mix design) were considered. After preparing the concrete mix design based on both B and C mix designs, and lubricating the templates, the concrete was poured along with placement of discontinuities and artificial porosity. The natural porosities of the samples were determined according to ISRM (1981).
The Pundit Device was used to test the compression wave velocity according to the standard ASTM D2845 (1978). To measure the electrical resistivity of the samples, the standard ASTM D5334-08 (2001) was used. This test is done in the full saturation. Since the porosity between individual samples for each type (fine or coarse grain) is constant, an increase in the total porosity is the result of an increase in the number of artificial joints and pores. In other words, increasing the joints (discontinuities) and artificial pores, causes an increase in the total porosity in the samples and a reduction in the wave velocity.
Saturated samples followed the empirical model of Raymer and colleagues very well. In case of the specimens with equal artificial pores and joints, the wave velocity in the saturated state was larger than that in the dry state. Changes in the compression wave velocity with an increase in the number of joints are greater in dry samples than in saturated samples. In other words, by increasing the number of the joints, the saturation effect of the fluid filling the pores becomes more obvious. The best fit of the data on the electrical resistivity and total porosity (or an increase in the ratio of the joint volume to the pore volume) is a logarithmic relationship that has a correlation coefficient at least equal to 0.97. Considering that water does not replace with the artificial discontinuities, electrical resistivity increases with an increase in discontinuities.
بررسی درزها و ناپیوستگیها بر خواص فیزیکی سنگ، برای درک بسیاری از مشکلات کلیدی در زلزلهشناسی، آتشفشانشناسی و ژئوتکنیک ضروری است. در سالهای اخیر استفاده از روشهای ژئوفیزیکی برای برآورد ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی سنگها، بهدلیل مزایای آن گسترش یافته است. در تحقیقات گذشته، میزان تخلخل سنگ را با استفاده از سرعت موج تراکمی با روابط تجربی برآورد کردهاند. همچنین روابط بسیاری برای ارتباط میان مقاومت ویژه الکتریکی و تخلخل عرضه شده است. در این تحقیقات، اثر درزه و ناپیوستگیها در نظرگرفته نشده است. در این مقاله بهمنظور اثردهی ناپیوستگیها در نمونههای آزمایشگاهی، از مدلسازی فیزیکی سنگ (ریزدانه و درشتدانه) با نمونههای بتنی و ناپیوستگیهای مصنوعی استفاده شده است. بدینمنظور تعداد 20 نمونه بتنی استوانهای، طبق استاندارد NQ ISRM در آزمایشگاه تهیه شد. درزههای مصنوعی با ابعاد متفاوت در هنگام ساخت نمونه در آن قرار داده شد. نمونهها به مدت 6 روز در آب قرار داده شدند و پس از خارج شدن از آب، بهمدت 24 ساعت تا خشک شدن کامل در گرمکن گذاشته شدند، و سپس در حالت خشک و اشباع، سرعت موج کشسان تراکمی و مقاومت ویژه الکتریکی اندازهگیری شد. اندازهگیری سرعت موج تراکمی روشن ساخت که با توجه به رابطه ریمر و همکاران، رفتار درزه (ناپیوستگی) با ضریب اصطکاک کم (وجود یونولیت، طلق نازک و کاغذ برای ایجاد درزه) در نمونهها، شبیه وجود آب در منافذ نمونه بدون درزه است. آهنگ کاهش سرعت موج تراکمی با افزایش چگالی درزهداری در نمونههای خشک بیشتر از نمونههای اشباع است. افزایش چگالی درزهداری (درزههای ترنشو: درزههای پرشده با یونولیت، طلق نازک و کاغذ) در نمونههای اشباع باعث افزایش مقاومت ویژه الکتریکی با رابطه لگاریتمی با ضریب همبستگی 97/0 درصد میشود.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40353_b8c7709906bbe87bd6fe69909adc2b53.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Sparsity based short-time Fourier transform and applications in thin bed characterizationتبدیل فوریۀ زمانکوتاه برمبنای تنکی و کاربرد آن در تشخیص لایههای نازک364840356FAحمید ستاریمؤسسۀ ژئوفیزیک دانشگاه تهرانعلی غلامیمؤسسۀ ژئوفیزیک دانشگاه تهرانحمید رضا سیاهکوهیمؤسسۀ ژئوفیزیک دانشگاه تهرانJournal Article20161121Time-frequency analysis plays an important role in seismic data processing and interpretations. In seismic exploration, the process is called spectral decomposition and refers to any method which produces a continuous time–frequency representation of the seismic trace. It is widely used as one of the most important post-stack attributes in hydrocarbon detection.
Since spectral decomposition is a non-unique process, a single seismic trace can produce various time-frequency representations. This can be done using a variety of time-frequency methods that generate a time-frequency map of a signal. These methods include the STFT (Short-Time Fourier Transform), ST (S-Transform), CWT (Continuous Wavelet Transform), WVD (Wigner-Vile Distribution), MPD (Matching Pursuit Decomposition) and etc. Each method has its own advantages and disadvantages and different applications require different methods, but the important point is that the more resolution has the time-frequency transform, the more reliable the results will be. Therefore, the researchers in the field of the signal processing are always seeking more robust transforms or optimization of the previous ones.
The short-time Fourier transform is an efficient tool to display the energy distribution of the real world signals over the time-frequency plane but due to the over completeness of Gabor functions, there are more than one set of time-frequency coefficients that represent the data. Therefore, it is a good approach to consider the decomposition as an inverse problem. By doing so, additional constraints can be applied to the decomposition to generate a time-frequency plane having desired properties. Decomposition with a sparsity constraint is a suitable strategy which enables selecting a small number of elementary functions such that a linear combination of them fit in the given data. Portiniaguine and Costagna (2004) compared the performance of the sparsity-based decomposition with that of the classical non-sparse approach for seismic data. Although the resolution of sparsity approach was much better, it computationally demanded much time and effort.
Thereafter, a fast algorithm for Sparse Time-Frequency Decomposition was presented by Gholami et.al (2010) based on the Bregman iteration (Goldstain and Osher, 2008) which provided the time-frequency representation of the signal with profoundly high resolution in a satisfactory calculation time. In this study, another sparsity constraint has been supplemented for instantaneous optimization. The extra sparsity constraint makes the time-frequency plane more adaptive to the local changes of the signal while it does not affect the speed of the fast sparse time-frequency algorithm significantly.
The final optimized transform is a good tool for decomposition of non-stationary seismic signals having dramatically different frequency components. Applications of the time-dependent optimization are developed to promote seismic data processing and interpretations. For example, by means of the high sensitivity of the resulted transform to seismic wavelet interference, it is shown that thin bed layers are characterized very easily. In order to highlight the efficiency of the proposed optimization, the final optimized fast-sparse time-frequency transform is used for decomposition of real and synthetic seismic data. This is while the interpretational purpose of thin bed detection is considered.
تجزیۀ طیفی نقش مهمی در پردازش و تفسیر سیگنالهای لرزهای دارد بهطوریکه از آن درحکم یکی از نشانگرهای پس از برانبارش در اکتشاف ذخایر هیدروکربنی استفادههای زیادی میشود. هرچه تفکیکپذیری تبدیل زمانبسامد مورد استفاده در تجزیۀ طیفی بیشتر باشد، نتایج بهدست آمده مطلوبتر خواهد بود و به همین دلیل، محققان گوناگون در زمینۀ پردازش سیگنال همواره در پی عرضة تبدیلهای بهتر یا بهینهسازی تبدیلهای قبلی هستند. به دنبال الگوریتمی که غلامی و همکاران (2010) برای تجزیۀ سریع زمانبسامد بر مبنای تنکی عرضه کردند، در این مقاله یک قید تنکی دیگر برای بهینهسازی لحظهای به آن اضافه شده است که سبب میشود نقشۀ زمانبسامد حاصل، قابلیت تطابق بیشتری با تغییرات محلی سیگنال داشته باشد. از تطابق ایجاد شده میتوان در مقاصد تفسیری و پردازشی بهره گرفت. برای نشان دادن توانمندی این بهینهسازی، تبدیل حاصل برای تجزیۀ طیفی چندین دادۀ مصنوعی و نیز یک نمونه دادۀ واقعی با هدف تفکیک لایههای نازک مورد استفاده قرار گرفته است.
<strong> </strong>
https://www.ijgeophysics.ir/article_40356_a22a5681ce192a232ce20e225a55a1e9.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Numerical and field analysis of wave propagation and cracks caused by presplit blasting in conglomerate rock mass at Gotvand Olya damتحلیل عددی و میدانی انتشار امواج و ترکهای حاصل از انفجار پیششکافی در تودهسنگ کنگلومرای سد گتوند علیا496540357FAحسن بخشنده امنیهگروه معدن، دانشکدۀ مهندسی دانشگاه کاشان، ایرانمعین بهادریگروه معدن، دانشکدۀ مهندسی دانشگاه کاشان، ایرانJournal Article20161121Controlled blasting is commonly employed in civil and mining engineering developments. This reduces maintenance and supporting system costs and improves the bench appearance. Safe maintenance of the wall and avoidance of damage caused by blasting is therefore important in all
subsequent underground and surface excavations. Different types of controlled blasting nowadays<br /> include trim blasting, line drilling, cushion blasting, pre-split blasting, fracture controlled method and linear shaped charge. Although these approaches incur additional operational costs, but considering benefits associated with the safety condition necessary for such operations, increased production and faster progress resulting from more stable walls, improved waste/ore ratio, controlled ore concentration and the required size reduction of the rock for haulage and loading, these additional costs are justifiable. Controlled blasting is also common in open-pit mining, quarry mining, trenching and shaft drilling. In case spacing and charge quantity are evaluated based on engineering design principals, a uniform fracture with narrow width would result. This would dampen the transfer of the explosion wave outside the explosion block, when production blast holes are fired. In pre-split blasting, which is a more common technique often used in such operations, blast holes with smaller diameters and lesser spacing than normal production sizes, are applied in the last drilling row. The method could easily be applied to all types of rocks. However, drilling patterns and the required explosive charges should be determined based on rock mass characteristics, such as stiffness, roughness, existence of discontinuities. Also, in pre-split blasting, contrary to other methods, the controlled blast holes are fired 50ms sooner than the main production blast holes. In case this delay exceeds 50ms for whatever reason, the fracture produced by the controlled blast holes will be filled with post-explosion fragments and their ability in cushioning the explosive transmitted wave is seriously hampered. Hence, in applications of this technique for hard rock mass, it is customary to leave a proportion of the blast holes without charge. The blast holes diameter in this technique varies from 51 to 102 mm, with the diameter of charge ranging from 17 to 32 mm, hence decoupling is less than one. The explosive connection is often carried out by detonating cord and if wire and electric detonators are used, they should be fast triggered type of milli-second delay or better. Superposition of compression waves due to adjacent blasting holes lead to tension stresses, perpendicular to the direction of blast-hole lines. This results in tensional fractures within the rock mass. In this study, using UDEC distinct element software, the mechanism of crack propagation and superposition of pre-split blasting waves in three holes are investigated, and the data are compared with field data obtained on the conglomerate rock mass at Gotvand Olya dam. Blast holes of 76mm in diameter, 3m height, 85cm spacing were drilled at the rock mass and charging included 7 Emulite cartridges with cortex blasting. Ground vibrations of 175.24 mms<sup>-1</sup> and 77.33 mms<sup>-1</sup> were recorded by two VIBROLOC seismometers, placed at 8m and 13m away from the blast hole centre, respectively. The results suggest that numerical simulation could be employed with sufficient accuracy for predicting pre-split blasting.
یکی از عملیات پُرکاربرد در فعالیتهای معدنی و عمرانی، استفاده از روشهای انفجار کنترل شده است. استفاده از روشهای انفجار کنترل شده علاوه بر کاهش هزینههای نگهداری کیفیت ظاهری، جبهه کار را افزایش میدهد. یکی از روشهای معمول در عملیات انفجار کنترل شده، انفجار پیششکافی است. در این روش چالهای انفجاری با فاصلهداری کمتر نسبت به چالهای تولید در آخرین ردیف حفاری میشود. برهمنهی امواج تراکمی حاصل از انفجار چالهای مجاور، موجب تولید تنشهای کششی در راستای عمود بر خط واصل بین چالها و منجر به شکستگیهای کششی در تودهسنگ میشود. در این تحقیق، با استفاده از نرمافزار المان مجزای UDEC سازوکار انتشار ترکها و برهمنهی امواج حاصل از انفجار پیششکافی سه چال بررسی و با نتایج آزمایش میدانی انفجار در تودهسنگ کنگلومرای منطقۀ سد گتوند علیا مقایسه شده است. در آزمایش میدانی چالهای انفجاری به قطر 76 میلیمتر، عمق 3 متر و فاصلهداری 85 سانتیمتر نسبت به هم حفاری میشوند که با هفت فشنگ ماده منفجرۀ امولایت ترکی 27 و با رابط انفجار فتیلۀ انفجاری خرجگذاری شدهاند. لرزشهای ناشی از انفجار با دو دستگاه لرزهنگار VIBROLOC در فواصل 8 و 13 متری بهترتیب برابر 24/175 و 33/77 میلیمتر بر ثانیه اندازهگیری شده است. نتایج مدلسازی عددی انطباق مناسبی با نتایج انفجار پیششکافی دارد.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40357_5a7025e773cd38037c5c924b0b190c53.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Effects of the North Atlantic Oscillation (NAO) on the dominant patterns of geopotetial height variability in the Mediterranean region by using empirical orthogonal functionsاثر نوسان اطلس شمالی بر الگوی غالب وردایی ارتفاع ژئوپتانسیلی در منطقه مدیترانه با استفاده از تابعهای متعامد تجربی667740358FAامیر ریوندیدانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، ایرانمحمد علی نصر اصفهانیگروه مهندسی آب، دانشگاه شهرکرد، ایرانمحمد حسین معماریاندانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، ایران0000-0002-1899-8302Journal Article20161121Similar to the Southern Oscillation which is the most evident teleconnection pattern in the Southern Hemisphere, the North Atlantic Oscillation (NAO) is the most significant teleconnection pattern in the Northern Hemisphere. The NAO is known as one of the most important factors effective on the seasonal and annual variability of the atmospheric general circulation in the Northern Hemisphere. The NAO is a meridional large-scale oscillation in the sea level pressure of the subtropical Atlantic high pressure (Azores high pressure) and subarctic Icelandic low.
In this study, Empirical Orthogonal Functions (EOFs) technique is used to investigate variability of the geopotential heights at 1000-hPa and 500-hPa levels. The data used covers the winter months (December to February) between 1948 and 2005 in the Mediterranean region and the south-west of Asia obtained from the NCEP/NCAR Reanalysis data set. EOF is a statistical method to calculate the variability of meteorological quantities. Meteorology and climatology scientists are faced with large amount of data (time series) which are obtained from meteorological stations or a regular network. Recently, EOF techniques have been used to reduce all known and unknown factors effective on the atmospheric variability to several new factors. These new factors (patterns of variation) are independent statistically and explain the major part of the total variance in the primary data. The advantage of this method is to describe the spatial and temporal variability of the meteorological quantity using just a few modes. Usually, most of the variance of a time series is distributed in the first few EOFs which can tell us about the undelying dynamical mechanisms working in the atmosphere. This method is described as an experimental method because the EOF patterns are computed using the covariance analysis of a specific data set.
Results show that 32.8 and 16.2 percent of the total variance of geopotential height at 1000-hPa level are due to the first and second EOF modes, respectively. Therefore, the first mode indicates an Arctic Oscillation (AO) pattern. The AO is a simultaneous anomaly in the Sea Level Pressure (SLP) between polar and mid-latitude regions in the Northern Hemisphere. This anomaly has been indicated as positive and negative phases. The first two modes of the geopotential height variability at 500-hPa level explain 24 and 21.4 percent of the total variance, respectively. At this level, the first mode indicates the East-Atlantic/West-Russia Oscillation.
In the next stage, all winter months are classified to critical positive and negative months based on their NAO indices, and EOF modes are separately extracted for the two groups. The critical negative months included 33 months. Their first two extracted modes for the 1000-hPa geopotential height explain 35 and 20 percent of the total variance, respectively in the whole Northern Hemisphere. The first two modes for the Mediterranean region show 31.5 and 17 percent of the total variance, respectively. The critical positive group included 29 months and the first two extracted modes for the 1000- and 500-hPa geopotential height show 31.4, 23.5 and 29, 17 percent of the total variance, respectively. It is also found that modes of the critical positive phase of the NAO correspond to the EOF modes of all the data used. However, they show more variability. In the critical positive phase of the NAO, the geopotential height variability at the 500-hPa level is noticeably greater than the critical negative phase in the Eastern Mediterranean and in Iran.
نوسان اطلس شمالی (NAO) بهمنزلة یکی از مهمترین عوامل وردایی سالانه گردش کلی جوّ در نیمکره شمالی شناخته میشود. در این تحقیق با استفاده از تابعهای متعامد تجربی (EOF) به بررسی وردایی ارتفاع ژئوپتانسیلی ترازهای 1000 و 500 هکتوپاسکال در دوره 1948-2005 برای فصل زمستان در منطقه دریای مدیترانه و جنوب غرب آسیا با استفاده از دادههای NCEP/NCAR پرداخته شده است. نتایج نشان داد که 8/32 و 2/16درصد از کل واریانس ارتفاع تراز 1000 هکتوپاسکال بهترتیب ناشی از مدهای شماره یک و دو است و اولین مُد استخراجی برای منطقه الگوی نوسان شمالگان (AO) را نشان میدهد. دو مُد اول وردایی ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال بهترتیب دارای 24 و 4/21 درصد واریانس هستند که اولین مُد الگوی نوسان شرق اطلس- غرب روسیه را نشان میدهد. در ادامه ماههای با مقادیر بحرانی نمایه مثبت و منفی نوسان اطلس شمالی مشخص شد و تابعهای متعامد تجربی برای این ماهها بهطور جداگانه محاسبه و استخراج شده است. ماههای بحرانی فاز منفی NAO شامل 33 ماه و مدهای استخراج شده برای این ماهها برای ارتفاع تراز 1000 هکتوپاسکال بهترتیب شامل 35 و 20 درصد از کل واریانس است. برای این فاز مدهای اول و دوم وردایی ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال در منطقه مدیترانه بهترتیب دارای 5/31 و 17 درصد واریانس هستند. ماههای بحرانی فاز مثبت NAO نیز شامل 29 ماه و مدهای استخراجی برای ارتفاع تراز 1000 و 500 هکتوپاسکال بهترتیب دارای 4/31، 5/23 و 29/17 درصد از کل واریانس است.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40358_ce26bc14296cadef1f8c23159a2d7d4e.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Inversion of spectral induced polarization data for Cole–Cole parameters using simulated annealing algorithmمعکوسسازی پارامترهای مدل کول-کول با استفاده از الگوریتم شبیهسازی بازپخت برای دادههای قطبش القایی طیفی (SIP)789240359FAحسینعلی قاریدانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایراناحمد قربانیدانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایرانعبدالحمید انصاریدانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایرانJournal Article20161121Spectral induced polarization (SIP) method is an exploration geophysical method. The induced polarization (IP) method has been used extensively in mine prospecting and increasingly in environmental investigations because IP measurements are very sensitive to the low frequency capacitive properties of rocks and soils.
Many different models have been proposed for the description of the dispersive behaviour of the IP. However, the most widely used model is the Cole-Cole model. This model describes the resistivity dispersion observed in field data from areas with metallic mineral content. It is also used to estimate various subsurface properties of nonmetallic soil and rocks in IP frequency domain investigations (SIP). A multiple Cole-Cole model is typically a more general and proper model than a single Cole-Cole model for describing IP data with various dispersion ranges caused either by multiple-length scales in sediments or by coupling effects in the IP measurements.
The Cole-Cole model parameters are widely used to interpret both time- and frequency-domain induced polarization data. Among many studies in which the Cole-Cole parameters are estimated from SIP measurements on soils and rocks, a majority of them use least squares (deterministic) methods. In this work, we have developed a Bayesian method with simulated annealing sampling algorithm to invert single and double Cole-Cole parameters from SIP data. We have also reproduced the Gibbs sampling algorithm developed by Chen et al in 2008.
The Bayesian approach consists of propagating the information provided by measurements throughout the model and combining this information with a priori knowledge of the data. A major limitation towards a more widespread implementation of Bayesian approaches is that obtaining the posterior distribution often requires the integration of high-dimensional functions. This can be computationally very difficult, but several approaches have been proposed which fall short of direct integration functions. Here, we focused on Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods, which attempt to simulate direct draws from some complex distribution of interest. The simulated annealing and Gibbs sampling are particular MCMC methods widely applicable to a broad class of Bayesian problems and have sparked a major increase in the application of Bayesian analysis. This interest is likely to continue in the future. In the Gibbs sampling method, the acceptance probability is 1; that is, Gibbs sampler candidates are always accepted. On the other hand, the acceptance probability is between 0 and 1 for the simulated annealing method.The MCMC-based inversion method provides extensive global information on unknown parameters such as the marginal probability distribution functions from which we can obtain better estimates and tighter uncertainty bounds of the parameters compared to deterministic methods.
We compared performance of the the simulated annealing method with the Gibbs sampling algorithm method through an inversion of synthetic and real data. Both methods provide a global approach to invert SIP data for the Cole-Cole parameters in which the obtained estimates are independent of the initial values. In addition, this approach has the ability to avoid getting trapped in a local optimum.
For synthetic data with 10% random noise and 50 second run-time, the results of the simulated annealing are more similar to the results of the Gibbs sampling method. The latter needs 6 minutes of time. Also, in the case of the real data obtained in laboratory, the simulated annealing method has provided a more suitable fit in comparison with the Gibbs sampling method. As a result, for a problem with more parameters, the required time is increased in the Gibbs sampling method, while the simulated annealing method reduces the required time.
قطبش القایی طیفی (SIP) شاخهای از روشهای ژئوفیزیکی است که بهطور گسترده در پیجوییهای معدنی و زیستمحیطی مورد استفاده قرار میگیرد. برای تفسیر و وارونسازی دادههای قطبش القایی طیفی با مدل کول-کول، چهار پارامتر r<sub>0</sub>، m، t و c بازیابی میشود. تحقیقات زیادی در زمینه بازیابی پارامترهای کول-کول از دادههای قطبش القایی طیفی صورت گرفته است که اکثراً براساس روشهای کمترین مربعات خطا استوار است. در پژوهش حاضر از توسعه استنباط بیزی (Bayesian) برای برآورد پارامترهای دو کول-کول استفاده شده است. در این استنباط دو روشِ مرسوم برای نمونهبرداری از تابع توزیع پسین وجود دارد: 1.روش شبیهسازی بازپخت (Simulated Annealing (SA)) 2. روش نمونهبرداری گیبس(Gibss Sampling (GS)) . در مقاله حاضر، ابتدا نمونهبرداری با استفاده از روش شبیهسازی بازپخت صورت گرفته است. این الگوریتم در محیط نرمافزار مَتلَب برنامهنویسی شده و با رایانهای به بسامد 2.53GHz و حافظه زنده 4Gb اجرا شده است. سپس الگوریتم نمونهبرداری گیبس، که چن و همکاران آن را گسترش دادهاند، بازسازی شده است. همچنین، نتایج وارونسازی حاصل از دو الگوریتم برای دادههای قطبش القایی طیفی مصنوعی و واقعی بهدست آمده در آزمایشگاه، با هم مقایسه شده است.
نتایج نشان میدهد که هر دو روش یک رهیافت کلی برای وارونسازی پارامترهای مدل کول-کول از دادههای قطبش القایی طیفی تامین میکنند، در یافتن کمینه واقعی موفق بودهاند، درگیر کمینههای محلی نمیشوند و برآوردهای بهدست آمده از آنها مستقل از مقادیر اولیه پارامترها است. برای دادههای مصنوعی با نوفه تصادفی 10% و زمان 50 ثانیه، نتایج شبیهسازی بازپخت نسبت به نمونهبرداری گیبس به دادههای واقعی نزدیکتر است، درحالیکه روش نمونهبرداری گیبس برای رسیدن به چنین تقریبی به 6 دقیقه زمان نیاز دارد. برای دادههای آزمایشگاهی نیز روش شبیهسازی بازپخت نسبت به روش نمونهبرداری گیبس در زمان کمتر، برازش مناسبتری بر دادهها بهدست میدهد. در نتیجه برای مسئلهای با پارامترهای بیشتر، زمان صرف شده در روش نمونهبرداری گیبس به مراتب افزایش مییابد، درصورتیکه روش شبیهسازی بازپخت، این زمان را به حداقل میرساند.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40359_bf981a9e631d019fd093230bb971bcf8.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122The effect of antenna central frequency and application of advanced processing in locating buried urban utilities by GPR methodبررسی اثر بسامد مرکزی آنتن و کاربرد پارامترهای پردازشی در مکانیابی تاسیسات شهری مدفون به روش GPR9310640360FAسجاد قنبریموسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایرانمحمدکاظم حفیظیموسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایرانJournal Article20161121Creating new routes for underground cables or intubation, keeping the subsurface utilities and protecting them during the excavation and building requires a thorough knowledge of the exact location of subsurface utilities. Overall good results in GPR closely depends on some factors such as soil type, anomaly properties, survey design and proper selection of antenna. Finally, applying the appropriate processing parameters in accordance with the conditions, soil type and anomaly properties will be out of control and therefore, two other factors i.e. survey design and application of advanced processing parameters will be more important.
In survey design, the selection of survey methods such as CMP, 1D or 2D and the appropriate antenna are the main factors influencing the necessary resolution. GPR processing must be performed according to the specific conditions of each study. Since applying appropriate processing parameters can be useful, improper handling can be misleading.
In order to locate buried water pipes and telecommunication cables, a GPR survey was applied to Niayesh Tunnel in Tehran. In primary sections, the pipes were not visible appropriately. The most important factor in hardware methods is choosing the correct antenna according to the site conditions and the studied depth. Appropriate processing methods are used in GPR sections as software in order to increase the signal-to-noise ratio for locating the target.According to this issue, we used central frequency shielded antennas (500 MHz, 250 MHz and 100 MHz). Then an advanced processing algorithm including several filters and recorrection parameters was applied. The velocity analysis was done according to the diffractionhyperbola method. In this study, it was attempted to determine the type of the buried anomalies and utilities. However, more research is needed to determine the pipe type of the buried utilities in a GPR survey. Finally, the results of the processing and interpretation of radar data were compared to the real conditions of underground properties. This research will be useful for future GPR work in similar civil excavation projects.
بهمنظور ارزیابی روش GPRدرحکم روشی غیر مخرب و سریع برای مکانیابی تاسیسات زیرسطحی، یک بررسی عملی در تونل نیایش تهران صورت پذیرفت. برای بهدست آمدن نتایج مناسب، همزمان از چند آنتن بهمنزلة روش سختافزاری و به کارگیری الگوریتم پردازشی درحکم روش نرمافزاری استفاده شد. آنتنهای به کار گرفته شده، دارای بسامدهای 100، 250 و 500 مگاهرتز هستند.
در رادارگرامهای بهدست آمده، بهسختی نشانههایی از اهداف مورد نظر دیده میشد. ازینرو با استفاده از روندهای پردازشی مربوط به هر آنتن، کیفیت مقاطع تا حد مطلوبی افزایش یافت. رادارگرام آنتن 250 مگاهرتز کارایی و کیفیت بالاتری داشتند، بهگونهای که بسیاری از تاسیسات در این مقطع بهخوبی پدیدار شدند.
تحلیل سرعت به روش هذلولی پراش بوده است. با وجود اینکه در مورد تعیین نوع لولهها و کابلهای مدفون در تحقیقات ژئورادار هنوز باید بررسیهای بسیاری صورت بپذیرد، اما در این تحقیق با توجه به شرایط خاص تاسیسات، تلاشهایی برای تعیین نوع بیهنجاری و تفسیر کامل رادارگرام انجام شده است. درنهایت نتایج بهدست آمده از پردازش و تفسیر دادههای رادار در مقایسه با واقعیت زمین پس از حفاری، بسیار رضایتبخش بودهاست و میتوان از مزایای روش ژئورادار در تحقیقات عمرانی مشابه بهره گرفت.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40360_aff8b8adb77ab25543a81a6472b92000.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122The test of density constancy by gradient tensor for suitable usage of gradient space plot methodآزمون ثابت بودن چگالی با تانسورگرادیان بهمنظور بهکارگیری صحیح روش فضای گرادیان10711840361FAنعیم موسویمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایرانوحید ابراهیمزاده اردستانیمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایرانJournal Article20161121Gradient Space Plot (GSP) is a structural method for gravity data interpretation, which is used for depth estimation of buried structures. In this structural interpretation, determination of depth, size, geometry and density contrast using a gravity gradient is proposed. In 1995, a general procedure for classifying and analyzing gravity gradient profile data over 2D structures was presented completely by Butler. In that research, it was shown that GSP, i.e. plots of horizontal gradient versus vertical gradient, present the complete magnitude and phase information on the gradient profiles simultaneously. To perform this method, necessary parameters like length and angle are initially extracted from the gradient space plot. Then, they are transmitted to a plot of vertical gradient versus profile, which leads to depth estimation. It is worth remarking that a comparison of measured or calculated gradient space plots to a model gradient space plot catalogue allows a rapid, qualitative determination of structure or geometry. Here, we suppose the anomaly is similar to one of the presented structures in the Butler Catalogue. We know that the Butler method requires no quantitative information or assumptions regarding the density contrasts. In these structures, for a correct interpretation, the density is assumed to be constant. To assess the density consistency, we model any arbitrary anomaly with a series of right rectangular prism pairs, overlaid with their sides and parallel to x-axis. In previous research a method was developed to determine the gradient tensor components, based on a model consisting of four right rectangular prisms of the same size. On the other hand, a change in the density value for any prism leads to different values of a GYX plot peaks. Hence, a GYX plot can be used as an attribute to show a change in density over the anomaly. In other words, it is employed as a tool to select interpretable data in the GSP method in which the density of the considered anomaly should be constant.
A 3D plot of the GYX component for the gravity gradient tensor produces a pair of peaks which lie above and below the model surface. The number of the peaks is equal to the number of the prisms. The most important feature of this plot is the complete symmetry that exists in its peak values which can be obtained from the constant density in all prisms. In the case of four prisms, we have four peaks the amplitudes of which are proportional to density contrasts of any prism. It can be possible to avoid the perspective issues by 3D rotating in a cyclic way. The 2D plots contain more accurate information to the size of the peaks. Application of the gradient tensor test for real data showed that the density was constant in the area of the first part of the profile. In the first section of the profile, present interpretation compared favorably with the Euler method. The density constancy test for the second part of the profile was performed. The density in this part of the profile was not constant. Therefore, the reason for an ill-posed usage of GSP was shown. Space plots due to this section of profile were not similar to those of the Butler catalogue.
یکی از روشهای تفسیر دادههای گرانی که بهمنظور تعیین عمق ساختار مدفون از آن استفاده میشود، روش نمودار فضای گرادیان است. در گام نخست، پارامترهای لازم از قبیل طول و زاویه از نمودار گرادیان افقی برحسب گرادیان قائم یا همان نمودار فضای گرادیان، استخراج میشود. سپس با انتقال این پارامترها روی نمودار گرادیان قائم برحسب نیمرخ، امکان تعیین عمق فراهم میآید. یکی از شرطهای استفاده از روش نمودار فضای گرادیان، ثابت بودن چگالی محدوده بیهنجاری است که در صورت برقرار نشدن این شرط، تفسیر نادرست است. برای بررسی یکنواخت بودن چگالی بیهنجاری، میتوان آن را بهصورت یک مکعب در نظر گرفت که خود به چهار مکعب یا منشورتقسیم میشود. اگر چگالی و اندازه همه منشورها یکسان باشد، نمودار مؤلفه GYX دارای چهار قله متقارن خواهد بود. بررسی تقارن موجود بین قلههای نمودار مؤلفه GYX تانسور گرادیان نشان میدهد که تغییر فاکتور چگالی در هر یک از منشورهای مدل بهصورت بر هم خوردن تقارن نمودار ظاهر میشود. ازاینرو نمودار پیشگفته درنقش ابزار تعیین ثابت بودن چگالی یا بهعبارت دیگر ابزاری برای انتخاب دادههای قابل تفسیر در روش نمودار فضای گرادیان که نیازمند شرط ثابت بودن چگالی در کل حجم بیهنجاری است، مطرح است. آزمون مؤلفه GYX تانسور گرادیان در مورد دادههای واقعی نشان داد که چگالی در قسمت نخست از نیمرخ دادهها با تقریب قابلقبول، ثابت است. بهکارگیری روش نمودارهای فضای گرادیان در تفسیر این قسمت از نیمرخ، نتایج قابلقبولی در تعیین عمق بیهنجاری را بهدنبال داشت که در مقایسه با نتایج بهدست آمده از روش اویلر در تعیین عمق از دقت زیادی برخوردار بود. باتلر که مبدع روش تفسیر هندسی بهکمک نمودارهای فضای گرادیان است، فهرستنامهای عرضه کرده است که در آن شکل نمودار فضای گرادیان کلیه ساختارهای متداول در تفاسیر ژئوفیزیکی به چشم میخورد. ازاینرو چنانچه محاسبات بهدرستی صورت گیرد، نمودار فضای گرادیان، مشابه یکی از شکلهای پیشنهادی خواهد بود. در تفسیر بخش دوم از نیمرخ مشاهده شد که نمودار فضای گرادیان حاصل با هیچ یک از نمودارهای پیشنهادی باتلر شباهت ندارد لذا امکان بهکارگیری آن روش وجود نخواهد داشت. آزمون ثابت بودن چگالی برای قسمت دوم با نیمرخ دادههای واقعی صورت گرفت و معلوم شد که چگالی در این قسمت از نیمرخ، ثابت نیست.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40361_dce7ec477ea09e66f83e990aa903f74d.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Statistical post processing MRI-CGCM3 output for seasonal precipitation forecast over Khorasan-Razavi province, Iranپسپردازش برونداد مدل دینامیکی MRI-CGCM3 برای پیشبینی فصلی بارش استان خراسان رضوی11913340362FAایمان بابائیانپژوهشکده اقلیم شناسی، سازمان هواشناسی کشور، مشهد، ایران0000-0002-9281-062Xمریم کریمیانپژوهشکده اقلیم شناسی، سازمان هواشناسی کشور، مشهد، ایرانراهله مدیریانپژوهشکده اقلیم شناسی، سازمان هواشناسی کشور، مشهد، ایرانJournal Article20161121In recent years, due to frequent climatic extreme events, demands for reliable seasonal precipitation forecasts have been increased. The seasonal to interannual climate forecasts have become essential for policy makers and risk managers in planning several activities, including those related to agriculture, water resource management and many others which directly or indirectly affect the society, especially in water resources and agricultural, environmental and health sectors. Although numerical models are being increasingly used to generate operational seasonal forecasts, the reliability of these products remains relatively low. In this regard, for improving the accuracy of seasonal precipitation forecasts, the outputs of the MRI-CGCM3 seasonal forecast model have been used for the statistical post-processing of the model precipitation over the synoptic weather stations of Khorasan-Razavi Province in Iran over the period of 1981-2007. We had the model output data from the Tokyo Climate Centre. The outputs of MRI-CGCM3 are available to registered National Meteorological and Hydrological Services (NMHSs) on the website of the TokyoClimateCenter of the Japan Meteorological Agency (JMA/TCC).
Regression-based post processing methods have proven useful in increasing forecast skills. The current study tests this hypothesis applying both linear regressions to the correction of climate hind casts produced by MRI-CGCM3 general circulation models. Statistically significant predictions are produced from the model output with no forecast skill prior to post-processing. MRI-CGCM3 has produced 30 years of reforecast covering a period of 1981-2008. The reforecast data was used to produce post-processing multivariate relations between reforecast parameters and the observed precipitation in the training period of 1981-2001. Model variables and indices which were used in the post-processing were WIO rain, Z2030, Z5060, WIO SST, T850, T2m, SST, NINOWEST SST, WNP RAIN, NINO3 SST, Z3040, H500, SLP, SAMOI RAIN, MC RAIN, DL RAIN, THMD, THTR and total precipitation. The skill of multivariate post-processing was evaluated using Mean Square Skill Score, Mean Bias Error, relative error and categorical skill score over the training and evaluation periods. Categorical skill score is determined by computing the skill of the post processed and the raw model data in forecasting five precipitation categories i.e. above normal, above normal to normal, normal, normal to below normal and below normal. The area of study covered Khorasan-Razavi province stations including Mashad, Golmakan, Ghuchan, Sarakhs, Torbate-Heydarieh, Kashmar and Sabzvar.
Post processed precipitations were compared to the observed precipitations to investigate the capability of the statistical post processing method. After post processing, the bias and relative error decreased from 107.43 to 2.99 and 66.15 to 0.78 at Mashad station, respectively. Station average bias error decreased from 94.3 to 3.5mm and categorical skill was improved from 25.3% in raw data to 62.2% in the post processed data. The bias and relative error were significantly decreased in the other stations. The skill of the post-processing of precipitation was compared to the observed precipitation for all months. The result showed that the multiple regression method can be significantly used to increase the accuracy of the model predictions over Khorasan-Razavi province.
مدیریت منابع آبی در کشور به سبب وابستگی بخش عمدهای از فعالیتهای اقتصادی به مقدار و توزیع زمانی بارش دارای اهمیت بسیار زیادی است و پیشبینی فصلی یکی از ابزارهای مهم در مدیریت بهینه منابع آبی محسوب میشود. در این تحقیق بهمنظور عرضة پیشبینی فصلی بارش استان خراسان رضوی، برونداد متغیرهای متفاوت مدل دینامیکی MRI-CGCM3، در دوره 1981-2007 روی هفت ایستگاه هواشناسی استان خراسان رضوی پسپردازش شدند. دادههای مدل از سازمان هواشناسی ژاپن اخذ شدند. نتایج نشان داد که استفاده از این روش باعث افزایش دقت پیشبینیهای فصلی میشود؛ بهگونهای که در ایستگاه مشهد با اِعمال فرایند پسپردازش آماری با استفاده از روش همبستگی چندمتغیره خطی، اُریبی و خطای نسبی پیشبینی فصلی بارش بهترتیب از 43/107 به 99/2 میلیمتر و از 15/66 به 78/0 کاهش یافت. همچنین میانگین اُریبی بارش در کل استان از 3/94 به 5/3 میلیمتر کاهش یافت. در این پژوهش پیشبینی فصلی در پنج طبقه بیش از نرمال، نرمال تا بیش از نرمال، نرمال، نرمال تا کمتر از نرمال و کمتر از نرمال تهیه و با دادههای متناظر بارش دیدبانی مقایسه شد. نتایج نشان داد که توانمندی پیشبینی فصلی خام مدل 3/25 درصد است و با اِعمال پسپردازش آماری تا 2/62 درصد افزایش مییابد که حاکی از بهبود 9/36 درصدی در توانمندی پیشبینیها است. همچنین مشخص شد که اگر تعداد طبقات پیشبینی بارش از پنج طبقه به سه طبقه بیش از نرمال، نرمال و کمتر از نرمال کاهش یابد، توانمندی پیشبینی به 6/73 درصد افزایش خواهد یافت. به علت اُریبی بسیار زیاد دادههای خام مدل، اجرای فرایند پسپردازش آماری موجب شد تا خطای پیشبینی در همة ایستگاهها بیش از صددرصد بهبود یابد. علاوه بر این مقایسه نتایج بارش پیشبینی شده با استفاده از روش جاری نشان میدهد که مدل توانسته است بارش های فصل پاییز 1391 را بهخوبی پیشبینی کند. همچنین نتایج روشن ساخت که برخی شاخصهایی که برای راستیآزمایی پیشبینی عددی کوتاهمدت مورد استفاده قرار میگیرند، پاسخ صحیحی برای پیشبینیهای فصلی بهدست نمیدهند.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40362_21c7d65280ee4a23aca090bbf8e6d6dd.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Anisotropy parameter analysis in Mohammadabad, Rigan based on the aftershock analysis of the earthquake of December 20, 2010تعیین پارامترهای ناهمسانگردی و راستای تنش محلی براساس تحلیل پسلرزههای زلزله 29 آذرماه 1389 محمدآباد ریگان (استان کرمان)13414540363FAشیرین میراحمدی شلمزاریموسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایراناحمد سدیدخویموسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایران0000-0002-7071-045Xعلی رضایی نایهموسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایرانغلام جوان دولوییپژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله، تهران، ایران0000-0002-6546-2412Journal Article20161121Studying anisotropy properties is a proper procedure to survey the rate of tectonic phenomena in the upper crust and mantle. Therefore, analyzing specific phases of the shear wave, which is intensely sensitive to both the earthquake mechanism and any anisotropy along the path in lithosphere and upper astonosphere, is worthwhile. Consequently, the aim was to determine the relation between the strain and anisotropy, calculation of anisotropic parameters around the world, and determining how much formed by past and present lithospheric deformation and how much by crustal and asthenospheric sources.
Most of the researchers consider the anisotropy in the upper crust (10-15 km) as a result of micro crack orientations parallel to minimum main stress.
Seismic anisotropy is the variation of seismic wave speed with direction. Whenever a shear wave reaches the anisotropic media, it splits into two directions called fast and slow directions. Parameters which describe the seismic anisotropy are the directions of the polarization of the fast shear wave (φ) and the splitting time between the fast and slow component of shear waves (δt). Two techniques are more commonly used to calculate the anisotropy parameters. The first one is based on the calculation of the cross correlation coefficient of the two horizontal S wave components (Bowman and Ando, 1987). The second one is based on the diagonalization of the covariance matrix of the S waves (Silver and Chan, 1991). Silver and Chan (1991) demonstrated that these two techniques were theoretically equivalent. Zhang and Schwartz (1994) found that the same results were inferred from the application of the two techniques to crustal earthquakes.
The methodology in this research is based on the diagonalization of the covariance matrix of the S waves (Silver and Chan, 1991), which has been automated by Teanby et al. (2004.(
First, a shear-wave analysis window is defined. If anisotropy is present, the particle motion within this window will be elliptical. Second, a grid search over φ and δt is performed. The result that has the lowest second eigenvalue of the corrected particle-motion covariance matrix indicates linear particle motion after correction and is the solution that best corrects for the splitting.
In sum, the method consists of three steps: First φ and δt are calculated for a range of start and end times, and a 2D diagram of φ versus δt is plotted. Second, a stable region with tight clusters or desired compaction is specialized by a cluster analysis. Finally, the optimized clusters are applied and the window with the least error in the evaluation of φ and δt is determined (Teanby et al., 2004).
In order to select accurate wave forms, an important factor must be taken into consideration: The arrival angle of the S waves must be less than the critical angle. Because whenever S wave hits the surface at an angle (i) greater than the critical angle (i<sub>c</sub>= sin<sup>-1</sup>(V<sub>p </sub>/ V<sub>s</sub>)), it can be recorded at the surface as elliptically polarized (Nuttli,1961; Booth and Crampin, 1985). Therefore, the arrival angel of S waves must be less than 35º (i < i<sub>c</sub>).
We applied a casual band pass filter in the frequency range 1-15 Hz to the waveforms to avoid the effects of long period surface waves.
This research is based on analyzing shear wave splitting by use of Sg phase to calculate the anisotropy at the upper crust in Mohammadabad Rigan (Southeast of Iran). Data were provided by the temporary seismic network, assembled by IranianSeismologicalCenter.
By analyzing 654 waveforms, we observed an anisotropy at each station and evaluated the direction of the fast component of shear wave in N45 ± 9 °E. The calculated splitting time was 0.18 ± 0.004 (s) on average, which was in accordance with the splitting time in the upper crust. The direction was not consistent with the act of known faults in this region. Therefore, it showed a new fault trend considering the locations of micro earthquakes and the focal mechanism of the main event.
بررسی پارامترهای ناهمسانگردی در پوسته فوقانی یکی از روشهای مناسب برای بررسی زمینساخت فعال در منطقه است. بدین معنی که میتوان با استفاده از روابط ناهمسانگردی، ارتباط میان رویداد زمینلرزه و فعالیت گسلی خاص و در حالت کلیتر، راستای تنش زمینساختی حاکم بر منطقه را بهدست آورد. چنانچه اندازه یک پارامتر در جهتهای متفاوت اندازهگیری یکسان نباشد، در آنصورت محیط مورد بررسی نسبت به این پارامتر، ناهمسانگرد خوانده میشود. محققان ناهمسانگردی لرزهای در اعماق کم پوسته (10-15 کیلومتر) را نتیجهای از جهتگیری ترجیحی ریزترکهای قائم میدانند. در پژوهش حاضر با استفاده از فاز بُرشی Sg، براساس روش تینبای و همکاران ارائه شده در سال 2004، پارامترهای ناهمسانگردی در پوسته فوقانی منطقه محمدآباد ریگان تعیین شده است. زمینلرزه اصلی در ساعت 22:11:58 روز 29 آذرماه 1389 با بزرگی 5/6 در مقیاس امواج گشتاوری (M<sub>W</sub>) در 52 کیلومتری جنوب شرقی محمدآباد ریگان کرمان و در مرز استانهای کرمان و سیستان و بلوچستان به وقوع پیوست. برطبق نتایج بهدست آمده حاصل از بررسی 654 لرزهنگاشت مربوط به شش ایستگاه موقت نصب شده از سوی مرکز لرزهنگاری کشوری، آزیموت راستای غالب ناهمسانگردی در منطقه محمدآباد ریگان 9 ± 45 درجه و آزیموت راستای کمینه تنش اصلی در منطقه 9 ± 135درجه بهدست آمده است. همچنین میانگین بزرگی ناهمسانگردی 004/0 ± 18/0 ثانیه محاسبه شده است که با میزان ناهمسانگردی در پوسته فوقانی مطابقت میکند. با مقایسه نتایج حاصل از این پژوهش با روند پسلرزههای تعیین محل شده و بررسیهای جی پی اس میتوان فعالیتهای زمینساختی اخیر در منطقه را به روند گسلی جدید در بخش جنوبی گسل کهورک نسبت داد.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40363_01be396db4ba6756814d1dd71750ffbe.pdfانجمن ملی ژئوفیزیک ایرانمجله ژئوفیزیک ایران2008-03367320131122Three-dimensional imaging of Central Alborz’s crust by using local earthquake tomographyتصویربرداری سهبُعدی پوسته البرز مرکزی با استفاده از زمینلرزههای محلی به روش توموگرافی14616140364FAمحمدرضا جعفریزادهپژوهشکدة مهندسی جهاد کشاورزی، تهران، ایرانمحمدرضا قیطانچیمؤسسة ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، ایرانJournal Article20161121In this study, applying a tomography method to local earthquakes, a three-dimensional (3D) image of the crust of central Alborz is obtained. The result is not only consistent with the tectonics features in the region but also abale to interpret the tomography of Moho and crustal structure beneath the volcanic mountain of Damavand. More than 11000 local earthquakes, with a magnitude of 1.7 or higher, recorded by three-component short-period seismic stations of Tehran, Mazandaran, and Semnan networks between 1996 and 2006, bounded by 34-37N and 39.7-54E, were used to image the crust in central Alborz. These raw pieces of data, on one hand, were used as input for the 1D inversion method to obtain the variation of Vp and plot the velocity versus depth diagram whose rms was smaller than 0.15. On the other hand, they were used in a relocation process and when their locations were improved, a 3D model was generated based on them. After determining the preliminary 3D and forward models using the finite-difference method, the refracted and wide-angle reflected travel times were inverted and the horizontal and vertical sub-structures in our determined region were investigated. Based on these results, the discontinuities of the crust and Moho were mapped and analyzed. The final outputs showed that the resulted crust model is consistent with some of the recent geological studies. These outputs illustrat that the upper layer is thicker than the middle and lower ones as these two layers become thinner and even disappear below Alborz. It seems that the upper layer fills some hollows in the other ones. The depth of Moho increases below Damavand mountain; also, the area around the volcanic conduit of Damavand, between 6km and 18km depths, has a high velocity and is colder than the other areas.
The P-velocity model resulted by using 1D tomography facility of Velest with RMS values less than 0.15, are compatible with the previous models. The resulted depth is 45 ± 2 km for the Moho and 7 km for the sediment layer. Frequency and distribution diagrams of the earthquakes show that about 75% of earthquakes have happened in depths less than 24 km and consequently the most seismogenic layer of the crust is estimated to be located at this depth. The 3D tomography, performed through the Zelt routines, has acceptable results with less than 2.5% error. Although an enough number of earthquakes overcome the problem of scarcity of the stations, the high depths of earthquakes cause a low resolution in shallow layers. However, this problem can be solved by increasing the density of stations.
در این تحقیق با استفاده از توموگرافی زمینلرزههای محلی، تصاویر سهبُعدی زیرسطحی مطلوبی از پوسته البرز مرکزی بهدست آمده است. تصاویر بهدست آمده نه فقط با تحلیلهای زمینساختی منطقه همخوانی دارند، بلکه توپوگرافی موهو و ساختار پوسته زیرین کوه آتشفشانی دماوند را تفسیر میکنند. برای به تصویر کشیدن پوستة البرز مرکزی بیش از 11000 زمینلرزه محلی با بزرگای بیشتر از 7/1 مربوط به لرزهنگارهایِ سهمؤلفهایِ دوره کوتاهِ شبکههایِ تهران، مازندران و سمنان، مورد بهرهبرداری قرارگرفته است که در بازه زمانی 1996 تا 2006 و در گستره 34 تا 37 درجه عرض شمالی و 7/49 تا 54 درجه طول شرقی ثبت شدهاند. این زلزلهها، از یکسو برای وارونسازی یکبُعدی با rms خروجی برابر با 15/0 ثانیه برای تعیین میدان سرعتی Vp و رسم نمودار سرعتی برحسب عمق استفاده شدهاند و از سوی دیگر پس از تعیین موقعیت مجدد، درحکم دادههای ورودی وارونسازی سهبُعدی بهکار گرفته شدهاند. بعد از تعیین مدل سهبُعدی اولیه و محاسبه مدل مستقیم به روش تفاضل متناهی، زمانسیرهای شکستی و بازتابی زاویهباز، وارونسازی سهبُعدی صورت گرفت و براساس نتایج آن، مقاطع افقی و قائم از ساختار زیرین ناحیه موردنظر و ناپیوستگیهای لایههای پوسته و موهو رسم و تحلیل شد. وضوح قابلقبول تصاویر خروجی براساس مدل آزمون شطرنجی، اعتبار نتایج را به اثبات میرساند. در تصاویر بهدست آمده از توموگرافی سهبُعدی صورت گرفته روی حجم مدل پوسته زیر شبکه ایستگاهها ، علاوه بر لایه رسوبی، سه لایه فوقانی، میانی و تحتانی بهترتیب از بالا به پایین تا مرز موهو قابل مشاهده است. خروجیهای نهایی نشاندهنده آن هستندکه مدل پوسته بهدست آمده با مقاطع قائم زمینشناسی در تحقیقات اخیر مطابقت دارد. در این خروجیها مشاهده میشود که لایه فوقانی از دو لایه میانی و تحتانی ضخیمتر است بهطوریکه در زیر ارتفاعات البرز و حتی در بعضی نواحی دیگر، دو لایه میانی و تحتانی نازکتر شده و یا کاملاً از بین رفتهاند. در زیر قله دماوند در عمقهای بیش از 48 کیلومتر، سرعت موج لرزهای نسبت به محیط اطراف کاهش مییابد و درعینحال از عمق 6 تا 18 کیلومتر، محل مجرای آتشفشان دماوند از محیط مجاور پُرسرعتتر و نسبت به محیط اطراف خود سردتر است. کمسرعت بودن محفظه آتشفشان دلیل بر گرم بودن این ناحیه نسبت به اطراف است.
https://www.ijgeophysics.ir/article_40364_a68b62ff073bdaf3d7c296288c56e7c1.pdf