Розвиток методів комп’ютерного моделювання геодинамічних характеристик структурних оболонок Землі

Міждисциплінарна фундаментальна науково-дослiдна робота. Шифр теми ОБ-176Б

1. ПІДСТАВИ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОБІТ

Наказ Міністерства Освіти і Науки України № 633 від 5.11. 2002

Наказ ректора Львівського національного університету імені Івана Франка № Н-592 від 28.12. 2002

№ держреєстрації 0103U001920

Виконавець:	кафедра теоретичної фізики, кафедра фізики Землі Львівського національного університету імені Івана Франка
Науковий керівник:	Вакарчук Iван Олександрович, ректор Львівського національного університету імені Івана Франка, завідувач кафедри теоретичної фiзики, доктор фiзико-математичних наук, професор
Вiдповiдальний виконавець:	Фурман Віталій Васильович, канд. фiз.-мат. наук, доцент, завідувач кафедри фізики Землі Львівського національного університету імені Івана Франка
Термiн виконання:	1.01.2003 — 31.12.2005

2. МЕТА ТА ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ РОБІТ

Мета роботи:

Вирішення проблеми побудови моделі просторової густини вибраних характеристик досліджуваних середовищ, розробка теоретичних і технологічних основ ефективних алгоритмів розв’язування тривимірних прямих і зворотних задач для моделювання геологічних та геофізичних процесів. Удосконалення методики обробки геофізичних даних із застосуванням геоінформаційних технологій для більш точного представлення структурних особливостей, даних про просторово-часовий розподіл густини, фізико-механічні параметри стосовно досліджень оберненої задачі гравіметрії та даних сейсмологічних вимірювань для їх комплексної інтерпретації на регіональному рівні.

Вихідні дані:

Суттєвою особливістю теоретичних і прикладних задач фізики Землі є складність явищ і процесів, що вивчаються, зумовлена великою кількістю факторів, які впливають на них. Багато таких факторів недоступні вимірюванням або і невідомі, і тому під час математичного дослідження геофізичних явищ доводиться робити різні ймовірнісні припущення, а часто й уточнення моделі на геологічному, фізичному та математичному рівні, що неможливо без застосування сучасної комп’ютерної техніки.

Довготривалість, масштабність фізичних процесів Землі та фактори, що впливають на їх перебіг, зумовлюють труднощі математичного моделювання геофізичних явищ в рамках існуючих уявлень, теорій та підходів. Складність реалізації геофізичних експериментів пов’язана також із вирішенням проблем фізичного опису макроскопічних процесів у структурних оболонках Землі.

Різні підходи до пояснення рухів та деформацій земної кори і мантії на основі механіки суцільного середовища та механіки руйнування широко застосовуються в тектонофізичному аналізі. Намітилися тенденції до чисельного комп’ютерного моделювання нелінійних ефектів взаємодії, наприклад геопотенціальних полів з тепловими полями, з врахуванням глобальних та регіональних структурних особливостей. Необхідним є також удосконалення методики комп’ютерного опрацювання, аналізу й синтезу для інформативнішого і точнішого вивчення структури, густини і розподілу визначальних характеристик, з метою більш повною мірою проводити комплексну інтерпретацію геофізичних даних. Це вимагає створення досить гнучного і універсального програмного забезпечення по розрахунку геодинамічних характеристик структурних оболонок Землі при дослідженні глибинних процесів із використанням потужних і ефективних методів розв’язування початково-крайових модельних задач математичної фізики.

Розробки по даній проблемі на основі компютерного моделювання та геоінформаційних технологій проводяться вперше у геологічних та геофізичних дослідженнях структурних елементів як кори так і мантії Землі для встановлення закономірностей між фізичними полями та геодинамічними характеристиками структурних оболонок Землі. Розробки в Україні в цьому напрямі є недостатніми і опираються на іноземні, як правило, вузькоорієнтовані комерційні розробки, що стримує їх впровадження як інструменту наукових досліджень для специфіки геофізичних проблем.

3. ЕТАПИ РОБIТ ПО ТЕМI

Шифр етапів	Назва етапiв виконання	Термiн виконання		Результати виконання робiт
		Початок	Кінець
1.	Розробка технічного завдання Розробка та розвиток теоретичних методів аналізу та розрахунку характеристик фізичних полів Землі за даними геофізичних вимірювань	01.01.2003	31.12.2003	Технічне завдання Розрахункові формули Розділ звіту
2.	Розробка методів комп’ютерного моделювання фізичних процесів у структурних оболонках Землі	01.01.2004	31.12.2004	Графіки, таблиці Нові рівняння Розділ звіту
3.	Створення методик порівняльного аналізу розв’язку фізичних задач у реальних геологічних системах різної складності та структури.	01.01.2005	31.12.2005	Нові формули Графіки, таблиці Заключний звіт

4. ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО ВИКОНАННЯ НДР

Для проведення числових розрахунків слід використовувати персональні комп’ютери типу IBM PC AT.

5. СПОСІБ РЕАЛІЗАЦІЇ НДР

Результати досліджень по темі дадуть можливість удосконалити методики обробки і аналізу геофізичних даних із використанням математичного моделювання і сучасних комп’ютерних технологій у вивченні фізичних процесів структуроутворення, розподілу густини, а знаходження тектоно-фізичних характеристик та їх узгодження з геологічною будовою Карпат дозволить значно ефективніше виконувати прогнозні роботи і проводити комплексну інтерпретацію гравіметричних та сейсмологічних даних.

6. Перелiк технiЧНої документацiї, Яка буде представлена пiслЯ завершеннЯ роботи

— заключний звiт про НДР по темі.

7. ПорЯдок розглЯду i прийому НДР

Результати НДР будуть розглянутi на спільному засiданнi кафедри теоретичної фiзики та кафедри фізики Землі i затвердженi Вченими Радами фiзичного факультету та геологічного факультету.

Вiдповiдальний виконавець теми В.В. Фурман