Joint inverse modeling of coseismic and postseismic slip of the 2014 South Napa, California, earthquake

Abstract

Název: Sdružené inverzní modelování koseismického a postseismického skluzu kalifornského zemětřesení South Napa 2014 Autor: Jan Premus Katedra: Katedra geofyziky Vedoucí dizertační práce: prof. František Gallovič, Katedra geofyziky Abstrakt: Skluz na tektonických zlomech probíhá nejen krátkodobě v průběhu zemětřesení (tzv. koseismicky), ale i v dlouhodobějším měřítku ve formě postseis- mického dokluzu, jak dokumentují měření pomocí seismogramů a geodetických metod. Oba typy skluzu byly dosud modelovány většinou odděleně a navíc převážně kinematicky. Zde představujeme Bayesovskou metodu pro inverzní fyzikální modelování koseismického a postseismického skluzu, která využívá sjed- nocující zákon tření typu "rate-and-state". Vyvinuli jsme efektivní otevřený kód FD3D TSN pro simulaci šíření zemětřesné trhliny metodou konečných difer- encí. Využití GPU vede k až desetinásobnému zrychlení kódu oproti CPU, což umožňuje provést stovky tisíc simulací zemětřesení v rozumném čase. Im- plementovali jsme také kvazidynamickou simulaci dokluzu metodou hraničních prvků. Bayesovskou dynamickou inverzi jsme aplikovali na zemětřesení v kali- fornské Napě z roku 2014 (Mw 6,0). Získaný sdružený model vysvětluje dy-...

Title: Joint inverse modeling of coseismic and postseismic slip of the 2014 South Napa, California, earthquake Author: Jan Premus Department: Department of Geophysics Supervisor: prof. František Gallovič, Department of Geophysics Abstract: Slip at tectonic faults spans a wide range of time scales, from tens of seconds of earthquake coseismic rupture to months of aseismic afterslip, recorded in seismograms and geodetic data. The two slip phenomena are often studied separately, focusing on kinematic aspects. We introduce a Bayesian method for physics-based joint inverse modeling of an earthquake slip and afterslip, employ- ing a unifying rate-and-state friction law. To simulate the rupture propagation, we develop an efficient finite-difference open-source code FD3D TSN. GPU ac- celeration of the code yields speed-up by a factor of 10 with respect to a CPU, enabling hundreds of thousands of earthquake simulations in a reasonable time. We also implement a quasi-dynamic afterslip simulation using a boundary inte- gral element method. We apply the Bayesian dynamic inversion to the 2014 Mw 6.0 Napa earthquake. We reveal the dynamics of coseismic and postseismic slip in terms of stress and friction in a unified model, reconciling previous disjunctive analyses of the event. We show that the two types of slip are mostly...