Το έργο
Αντικείμενο του παρόντος έργου είναι η αξιοποίηση των καταγραφών περιβαλλοντικού (εδαφικού) θορύβου (ambient noise) για τη μελέτη της δομής του φλοιού, εστιάζοντας στις υπεδάφιες δομές του ανώτερου φλοιού, στη λεγόμενη «γεωτεχνική» κλίμακα (μερικές δεκάδες μέτρα έως περίπου ένα χιλιόμετρο). Η βασική μέθοδος που μελετάται είναι η τομογραφία εδαφικού θορύβου (Ambient Noise Tomography) και ο συνδυασμός της με ανεξάρτητα δεδομένα που προκύπτουν είτε από τα ίδια τα δεδομένα θορύβου (λόγοι HVSR, ελλειπτικότητα κυμάτων Rayleigh), είτε από ανεξάρτητα στοιχεία (ενεργές γεωφυσικές μέθοδοι, αξιόπιστα μοντέλα αναφοράς). Κύριος στόχος της παρούσας μελέτης είναι η εξαγωγή λεπτομερών πληροφοριών για την υπεδάφια δομή των επιφανειακών σχηματισμών (π.χ. ταχύτητες σεισμικών κυμάτων, ανισοτροπία, κλπ.).
Ο κύριος σκοπός του έργου είναι η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου εργαλείου, το οποίο να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της γεωφυσικής δομής των πιο ετερογενών επιφανειακών γεωλογικών σχηματισμών, ιδιαίτερα σε αστικά περιβάλλοντα, όπου παρουσιάζονται και οι μεγαλύτερες προκλήσεις λόγω των περιορισμών στην εφαρμογή γεωφυσικών μεθόδων μεγάλης κλίμακας, αλλά και χωροθέτησης κλασικών γεωτεχνικών δοκιμών. Θεμελιώδης στόχος του έργου PROTECTANT είναι να διερευνήσει λεπτομερώς τις δυνατότητες και τους περιορισμούς της εφαρμογής της τομογραφίας περιβαλλοντικού (εδαφικού) θορύβου και τη συνδυαστική ερμηνεία της με άλλα δεδομένα, υπό διαφορετικές συνθήκες και περιβάλλοντα.
Για την επίτευξη των παραπάνω σκοπών, το έργο υλοποιεί δύο (2) βασικές Ενότητες Εργασίας:
Α) Η πρώτη (ΕΕ2) μελετά την αξιοποίηση της τομογραφίας περιβαλλοντικού θορύβου σε αστικά και περι-αστικά περιβάλλοντα, για τη δημιουργία τρισδιάστατων (3D) προσομοιωμάτων της κατανομής της ταχύτητας των εγκαρσίων ελαστικών κυμάτων, VS. Η τομογραφική αντιστροφή εξετάζει την ανεξάρτητη, και στο τελικό στάδιο του έργου τη συνδυαστική αντιστροφή των καμπυλών διασποράς των κυμάτων Rayleigh και Love, σε συνδυασμό με τις πληροφορίες από τις καμπύλες HVSR και τις εξαγόμενες καμπύλες ελλειπτικότητας των Rayleigh κυμάτων, με τελικό στόχο τη δημιουργία ενός εργαλείου τρισδιάστατης (3D) απεικόνισης στις υπό μελέτη περιοχές. Στο πλαίσιο της εν λόγω ΕΕ έχουν ήδη πραγματοποιηθεί μετρήσεις στο ένα (αστικό) πεδίο δοκιμών (Θεσσαλονίκη), έχει ήδη γίνει αρχική επεξεργασία των δεδομένων και έχει υποβληθεί ήδη μία δημοσίευση με προκαταρτικά αποτελέσματα, ενώ προγραμματίζονται και οι μετρήσεις στο δεύτερο πεδίο δοκιμών.
Β) Η δεύτερη (ΕΕ3) έχει ως στόχο τη σύγκριση διαφορετικών τεχνικών μονοδιάστατης αντιστροφής δεδομένων εδαφικού θορύβου, και τη βαθμονόμηση τους αξιοποιώντας μία νέα βάση μονοδιάστατων μοντέλων δομής που πρόσφατα έχει παρουσιαστεί για τον Ελληνικό χώρο (Stewart et al., 2014), με στόχο την αποτίμηση της αξιοπιστίας των μεθόδων και την πρόταση τεχνικών για τη μείωση της αβεβαιότητας της κάθε μεθόδου. Στο πλαίσιο της εν λόγω ΕΕ έχουν ήδη γίνει μετρήσεις σε αρκετά σημεία της βάσης, και τα αποτελέσματα για την περιοχή της Σαντορίνης, η οποία παρουσιάζει ιδιαίτερα γεωλογικά-γεωφυσικά χαρακτηριστικά, είναι σε φάση δημοσίευσης. Παράλληλα έχουν ήδη υλοποιηθεί δοκιμαστικά σχήματα συνδυαστικής αντιστροφής σε συνθετικά και πραγματικά δεδομένα, τα οποία αναμένεται να οδηγήσουν σε μία νέα προσέγγιση σε ότι αφορά την ερμηνεία των παραπάνω δεδομένων περιβαλλοντικού θορύβου σε απαιτητικά γεωλογικά περιβάλλοντα (π.χ. αστικές περιοχές).
Και δύο κύριοι στόχοι του έργου αντιμετωπίζουν τα ίδια θεωρητικά και εφαρμοστικά ερωτήματα, καθώς και οι δύο προτεινόμενες προσεγγίσεις εξυπηρετούν τον ίδιο στόχο: Τη μείωση των έμφυτων αβεβαιοτήτων στο μοντέλο αναστροφής περιβάλλοντικού θορύβου. Αυτό αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στην προσπάθεια αντιμετώπισης πολλών μελλοντικών προκλήσεων, όπως:
α) Καταστώντας τις μεθόδους περιβαλλοντικού θορύβου ένα αξιόπιστο εργαλείο για γεωφυσικές μελέτες υπεδάφους ανώτερου φλοιού
β) Επίτευξη του μακροπρόθεσμου στόχου να γίνουν τέτοιες είδους τεχνικές το εργαλείο το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αξιόπιστα στην καθημερινή μηχανική πρακτική, εκτός από τη χρήση του σε σχετικές μελέτες γεωεπιστήμης. Οι εφαρμογές που εκμεταλλεύονται τον περιβαλλοντικό θόρυβο εξακολουθούν να απαιτούν πρόσθετες εξελίξεις στη μεθολογία και στην εφαρμογή τους, καθώς πρέπει να αναπτυχθούν πρόσθετα χαρακτηριστικά αυτοματοποίησης και ρύθμισης προκειμένου να επιτραπεί η εφαρμογή τους από μη ειδικούς.
γ) Τα αποτελέσματα θα συμβάλουν επίσης στην καλύτερη κατανόηση της φύσης, του περιεχομένου της κυματομορφής και των μοτίβων του περιβαλλοντικού θορύβου, που αποτελεί σημαντική θεωρητική πρόκληση για τους γεωεπιστήμονες, καθώς οι γνώσεις μας είναι ακόμη μάλλον ανεπαρκείς.
Για την επίτευξη των παραπάνω προταρχικής σημασίας είναι η συλλογή των δεδομένων του περιβαλλοντικού θορύβου σε αστικά και ημι-αστικά περιβάλλοντα. Η συλλογή των δεδομένων απαιτεί τη διεξαγωγή μετρήσεων η οποία υλοποείται στο πακέτο εργασίας ΕΕ1 στο οποίο έχει συλλεχθεί ένα σημαντικό υποδειγματικό σύνολο δεδομένων περιβαλλοντικού θορύβου.