KATEDRA GEOFYZIKY

Matematicko-fyzikální fakulta
Univerzita Karlova v Praze

(Troja)
V Holešovičkách 2
180 00 Praha 8
(Karlov)
Ke Karlovu 3
121 16 Praha 2

e-mail: geo@mff.cuni.cz


AKTUÁLNĚ

Stane se

Stalo se

Pro budoucí studenty geofyziky

Pro doktorandy


NEJEN STUDENTŮM


SEISMOLOGIE

Seismologie

Věnujeme se analýze a modelování zemětřesení, v první řadě fyzikálních jevů spojených se vznikem a šířením seismických vln. V případě výskytu významnějšího zejména evropského zemětřesení se bezprostředně pouštíme do jeho analýzy, často ve spolupráci s tamními kolegy, a zpřesňujeme např. lokalizaci hypocentra, polohu centroidu (těžiště rozložení skluzu) a časově-prostorový vývoj šíření trhliny na zlomu. Nejedná se o rutinní činnost, protože každé zemětřesení je jiné a jeho analýza je spojená s překonáváním nových úskalí a vývojem nových metod. Cílem je zjistit, jaké fyzikální procesy probíhají při zemětřesení v zemském nitru, jaký vztah mají k tektonickým dějům a jak předvídat ničivé účinky zemětřesení. Podstatnou součástí výzkumu je studium stavby zemské kůry, zvláště elastických parametrů. Provádíme také vlastní registraci seismických vln. Od roku 1924 provozujeme historickou pražskou seismickou stanici a od roku 1997 stále rostoucí síť stanic v západním Řecku, které je unikátní přírodní laboratoří s největší seismickou aktivitou v Evropě. Obrázek znázorňuje zemětřesení zaznamenaná ve studované oblasti. Novým směrem je vlastní vývoj tzv. rotafonů, patentovaných přístrojů pro měření rotačních složek seismických vln.


GEODYNAMIKA

Geodynamika

Geodynamika

Energie uvolňovaná chladnutím Země pohání proudění v zemském plášti. Chladné a tuhé litosférické desky se zanořují (subdukují) do pláště a klesají směrem k jádru. Výrazně se deformují a hromadí se v nich značné napětí. Proto je se subdukčními oblastmi spojena většina pozorované zemětřesné činnosti. Prostřednictvím počítačových simulací procesu subdukce studujeme mechanismy, které se podílejí na zanořování a deformaci litosférických desek. Vyhodnocujeme napětí vznikající v deskách, jejich teplotní strukturu, rychlost subdukce a další parametry. Výstupy numerických modelů porovnáváme například s informacemi o struktuře pláště Země ze seismické tomografie. Animace ilustrují dva možné scénáře deformace zanořující se desky. Modely se liší detaily reologického popisu desek. V modelu s nižší viskozitou kůry se deska horizontálně ukládá na rozhraní mezi svrchním a spodním pláštěm (PNG, AVI), zatímco ve druhém modelu s vyšší viskozitou kůry přes toto rozhraní proniká (PNG, AVI). První případ odpovídá situaci pozorované v oblasti Japonska, zatímco druhý typ deformace desky je pozorován například v oblasti Tonga (PNG).


GEOMAGNETISMUS

Geomagnetismus

Krátkodobé variace geomagnetického pole, které jsou způsobeny interakcí magnetosféry a ionosféry se slunečním větrem, nám umožňují zkoumat elektrické vlastnosti zemského pláště. Pro Evropskou kosmickou agenturu (ESA) jsme vyvinuli program na vytvoření trojrozměrného vodivostního modelu pláště z měření trojice satelitů Swarm, které byly vypuštěny v listopadu 2013 (obrázekanimace mise). Náš obrázekvideo zobrazují výsledky předběžné simulace. Signál indukovaný v testovacím modelu (levý sloupec) byl syntetizován podél trajektorií všech tří satelitů po dobu 4 let, smíchán s dalšími podstatně silnějšími zdroji geomagnetického pole a započten byl i šum palubních magnetometrů. Následně jsme z těchto dat testovací model opět rekonstruovali (prostřední sloupec). Při této rekonstrukci musíme najít optimální regularizaci, tedy rovnováhu mezi složitostí modelu a tím, jak dobře dokáže vystihnout nepřesná, zašuměná data. Ideální regularizační parametr najdeme v bodě maximální inflexe tzv. L-křivky (pravý sloupec). První výsledky lze očekávat koncem roku 2014, zpracováním delších časových řad pak budeme model postupně zpřesňovat.
Podílíme se i na budování nových pozemních geomagnetických observatoří splňujících náročné standardy mezinárodní sítě Intermagnet v odlehlých oblastech (data v reálném čase na stránce ETH Zürich).
V rámci nového projektu ESA Swarm+Oceans začínáme v satelitních datech ze Swarmu hledat také magnetickou stopu oceánského proudění. Tento nepatrný signál, který je indukovaný pohybem vodivé oceánské masy v geomagnetickém poli, se pohybuje na hranici rozlišitelnosti dat, ale jeho detekce a extrakce by mohla poskytnout nezávislou a tedy velmi cennou informaci o časové variabilitě oceánského proudění.


PLANETOLOGIE

Planetologie

Pozorování planetárních systémů získaná z družic a meziplanetárních sond ukázala, že vnitřní dynamika hraje klíčovou roli v evoluci velkého množství planet a měsíců. Obvykle analyzované informace o vzdálených tělesech zahrnují gravitační data, pozorování magnetického pole a jeho měření, vlastnosti povrchu, pozorované tektonické a vulkanické útvary a tepelný tok. Pomocí numerického modelování a geofyzikálních metod vyvíjených na katedře geofyziky interpretujeme tato pozorování a rekonstruujeme vnitřní dynamiku, strukturu a historii planet.

Obrázek: Proudění vody v ledové slupce Europy (K. Kalousová a kol.) JPG
Animace: Rozložení zamrzání a produkce vody v ledové slupce Enceladu (M. Běhounková a kol.) AVI
Animace: Vývoj rovníkového hřbetu Iapetu po obřím impaktu (M. Kuchta a kol.) AVI


KONZORCIUM SW3D

SW3D

Vědecký projekt SW3DSeismic Waves in Complex 3-D Structures je soustředěn na základní problémy šíření vysokofrekvenčních seismických vln ve složitých trojrozměrných izotropních a anizotropních prostředích. Paprsková metoda i její rozšíření a kombinace s dalšími metodami jsou užívány k vývoji stabilních, efektivních a všestranných algoritmů pro výpočet seismických vlnových polí. Zvláštní pozornost je věnována také příčným a konvertovaným vlnám, štěpení příčných vln v anizotropních prostředích a studiu pohybu částic prostředí.


IUGG PRAHA 2015

IUGG

V roce 1927 hostila Praha 3. zasedání Mezinárodní unie pro geodézii a geofyziku (IUGG). Předsedou organizačního výboru byl tehdy prof. Václav Láska. Jedno z největších a nejvýznamnějších setkání odborníků pracujících v celém spektru oborů věd o Zemi se po 88 letech vrací do Prahy. 26. zasedání IUGG proběhne v Praze od 22. června do 2. července 2015. Více než 5000 účastníků bude diskutovat o aktuálních výsledcích a problémech geodézie, geomagnetismu a aeronomie, hydrologie, meteorologie, seismologie, vulkanologie, oceánských věd, studia kryosféry i interdisciplinárních témat. Budeme při tom, buďte při tom.