@article { author = {}, title = {Determination of natural frequency of soil vibration in Sarcheshmeh copper mine, using microtremor records}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {It is well known that ground-shaking site effect caused by an earthquake can vary significantly within a small distance. This is because at sites having soft soil and/or topographic and basement undulations, seismic energy gets trapped, leading to amplification of vibration that may cause considerable damage to man-made structures. Theoretical analysis and observational data have shown that each site has a specific resonance frequency at which ground motion gets amplified. Man-made structures having resonance frequency matching that of the site have the maximum likelihood of getting damaged. Hence, in order to construct seismically-safe structures, it is important to know the site response. Various methods are available for the estimation of site response. The best method is to record strong ground motion caused by a large local earthquake. However, fortunately such events are not very frequent in many areas. Hence, for site response analysis, this method is not very practical. Another method is to carry out extensive seismic reflection and/or refraction surveys and geotechnical surveys; this method is extremely expensive and time-consuming. Recently microtremor data have also been widely used for estimation of site response. The advantage of this method is that it takes very little time for data collection. One does not have to wait for an earthquake to occur. Very few instruments are required; the data collection can be handled even with a single instrument. The method involves recording microtremor data from the site to be investigated. It is assumed that signals from a hard rock site are carried equally well at all frequencies. On the other hand, a soft-soil site amplifies the signal at its resonance frequency, which depends on factors such as the soil type, basement configuration, etc. Hence, if the source and the path effects were removed from the spectra of the signal, then we should get a flat spectra at a hard-rock site and spectra showing peaks at resonance frequency at a soft-soil site. In this study microtremor measurements were carried out in the Sarcheshmeh copper mine area at about 12 sites and the natural frequency at each site was estimated considering the main peak in the spectral ratio between the horizontal and the vertical component, the method called the NAKAMURA technique (H/V). Many experimental and theoretical studies have shown the reliability of microtremor measurements in site predominant frequency estimation. At each site traces have been collected 3 or 4 times and for all of them natural frequency based on SESAME project group standards have been analyzed. Then on the basis of natural frequency, site soil types have been determined and average Shear wave velocity for each site has been predicted. All results compared with available field observations.}, keywords = {Microtremor,Sarcheshmeh copper mine,Nakamura technique,natural frequency}, title_fa = {تعیین بسامد طبیعی نوسان خاک در محدوده معدن مس سرچشمه با استفاده از نگاشت‌های مایکروترمور}, abstract_fa = {در این بررسی داده‌های مایکروترمور جمع‌آوری شده،‌ در محدوده معدن مس سرچشمه به منظور محاسبه بسامد طبیعی خاک، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. به منظور پردازش داده‌ها از روش نسبت طیفی مؤلفه افقی به عمودی، معروف به رهیافت ناکامورا (H/V) استفاده شده است. روش نسبت‌های طیفی امکان کاربرد روی داده‌های زلزله و شتاب را دارد ولی براساس بسیاری از بررسی‌ها، روشن شده است که استفاده از مایکروترمورها برای محاسبه بسامد طبیعی کاملاً قابل اطمینان است. داده‌های موجود در 12 جایگاه اندازه‌گیری در محدوده معدن مس سرچشمه و برخی نقاط اطراف به منظور مطالعات نوفه سنجی برداشت شده‌اند. در برخی جایگاه‌های اندازه‌گیری تعداد دفعات برداشت داده 3 و در برخی جایگاه‌ها 4 بار بوده است. داده‌ها بر اساس استانداردهای گروه طرح SESAME (Site EffectS assessment using AMbient Excitations) مورد پردازش قرار گرفته است. در هر جایگاه محاسبات روی همه برداشت‌ها صورت گرفته و بسامد طبیعی برای آن جایگاه محاسبه شده است. براساس بسامد طبیعی به‌دست آمده، دسته‌بندی رده خاک و متوسط سرعت موج برشی برآورد شده است. در نهایت نوع و رده خاک با مشاهدات میدانی موجود مقایسه شده است.}, keywords_fa = {Microtremor,Sarcheshmeh copper mine,Nakamura technique,natural frequency}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27956.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27956_7016ca09c48d872a3fdef0b751bb3713.pdf} } @article { author = {}, title = {Design of digital geo-electrical equipment and its application on noise level reduction}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {Electrical resistivity survey is used to explore subsurface layers in hydrology, geology, mining, geotechnical and environmental investigations. The resistivity measurements are normally made by injecting current into the ground through two current electrodes, and measuring the resulting voltage difference at two potential electrodes. Electrical resistivity is a function of injection current, measured with difference potential and geometrical factor of electrodes. From the current (I) and voltage (V) values, an apparent resistivity (?a) value is calculated as ?a=KV/I, where K is the geometrical factor. Increasing the distance between two current electrodes caused an increase in the depth of penetration. To determine the true subsurface resistivity, layers thicknesses, an inversion of the measured apparent resistivity values must be carried out by means of a computer program. The ground resistivity is related to various geological parameters such as the mineral, fluid content, porosity, saline and degree of water saturation in the rock. One of the new developments in recent years is the use of 2-D electrical Imaging/ tomography surveys to map areas with moderately complex geology (Loke & Barker 1996). Chambers et al (1993) use a multi-electrode system and dipole-dipole array for prospecting oil and gas. The results were satisfactory. El-Qady and Ushijima (2001) were used neural networks and inversion of DC resistivity data to interpret deep sounding electric. Busby (2000) has used azimuthally apparent-resistivity measurements for determining fracture strike orientations. Christiansen and Auken (2004) have made a dynamic system for detecting lateral variability. Recording waveform of resistivity data can be done through moderate seismic digitizers. Distinguishing basement type fault by means of this system is very important and significant in seismology, especially in areas of large cities. Electrical noises have an important role in the accuracy of geo-electric data. These noises can originate from geology conditions, self- potential, induction polarization, power electrical cables, and underground railways, pumping engines and electromagnetic fields. In the first step, most noises have been identified and the effects of important noises have been investigated which can be reduced using different field array and processing data. One of the most important ways to decrease the gain of noise is the recording of electrical data in digital way. To do this electrical data have been measured in digital waveforms in different parts of Iran. Then we applied different filtering tools to increase gain of signal to noise ratio. Results of our research showed that using electrical waveforms leads to an increase in the precision of measurements from 1mv (in analogue measurements) to 0.01 mv.}, keywords = {Electrical data,electrical prospecting,Geo,Waveform,filter}, title_fa = {طراحی و ساخت فرستنده و گیرندة رقمی (دیجیتال) داده‌های ژئوالکتریک و کاربرد آن در کاهش اثر نوفه}, abstract_fa = {نوفه‌های الکتریکی تاثیر به سزایی در دقت روش‌های ژئوفیزیکی، به خصوص مقاومت‌سنجی، پتانسیل خودزا، قطبش القایی، ماگنتوتلوریک و الکترومغناطیس دارد. منشا این نوفه‌ها ممکن است نوع زمین، پتانسیل خودزا، پتانسیل القایی، کابل‌ها و دکل‌های برق، ریل‌های راه آهن و مترو، پمپ‌ها، امواج الکتروسیسمیک و جریان‌های الکترومغناطیسی باشد. مرحله اول افزودن بر دقت اندازه‌گیری‌ها در روش مقاومت‌سنجی ژئوالکتریک، شناخت نوفه‌ها و بررسی تأثیر آن در کیفیت برداشت است. در مرحله دوم با استفاده از نوفه برداشت شده و مشخصات مقاومت الکتریکی زمین، وضعیت برداشت داده‌ها را می‌توان شبیه‌سازی کرد. با توجه به شبیه‌سازی صورت گرفته می‌توان بهترین روش اجرایی را برای کاهش اثر نوفه طراحی کرد. در راستای این پژوهش یک دستگاه گیرنده رقمی (دیجیتال) پتانسیل الکتریکی و یک فرستنده جریان الکتریکی پرقدرت طراحی و ساخته شده است. برای تعدادی از ساختارهای متفاوت زمین‌شناسی، در چند نقطه از کشور برداشت نوفه الکتریکی با این روش صورت گرفت. پردازش و تحلیل‌های صورت گرفته در این پژوهش نشان می‌دهد که با طراحی و ساخت این دستگاه رقمی برای اندازه‌گیری‌ها به صورت تاریخچه زمانی، دقت اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل از 1 میلی‌ولت در دستگاه‌های ژئوالکتریک معمولی به حدود 01/0 میلی‌ولت در دستگاه جدید افزایش می‌یابد. علاوه بر آن می‌توان عمق نفوذ جریان‌های ارسالی را تا چند هزار متر افزایش داد. این موضوع می‌تواند در تعیین مشخصات گسله‌های پی‌سنگی یا روند زون‌های گسلش یافته نقش به سزایی داشته باشد.}, keywords_fa = {Electrical data,electrical prospecting,Geo,Waveform,filter}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27957.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27957_22e2bad38b7038e9e37d1325a688ca0a.pdf} } @article { author = {}, title = {Ground roll attenuation in the radial trace domain}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {The radial trace transform was introduced by the Stanford Exploration Project many years ago (Ottolini, 1979 and Claerbout, 1983), primarily for use in migration and imaging applications. It has been shown subsequently, because of its particular geometry, to be very useful for wavefield separation (Claerbout, 1983) and coherent noise attenuation (Henley, 1999). The radial trace transform, unlike such transforms as the F-K transform, is a mapping transform which takes each point of the X-T plane into a point of the R-T plane, and vice versa for the inverse. R-T coherent noise techniques rely on the fact that separation of linear noise from reflections can be achieved in the radial trace domain by aligning the transform coordinate trajectories with the linear noise wavefronts in the X-T domain. This causes linear noises which spread across all the traces of an X-T gather to be isolated into small groups of radial traces. In addition, the apparent frequencies of these events are shifted from the seismic band to much lower frequencies (Henley, 1999) by the geometric distortion of the transform. The Radial Trace Transform (RTT), is a simple coordinate transform of normal (t , x) domain seismic gathers; x=vt. The radial coordinate is termed “v” because the RTT sorts the data by apparent velocity. Neglecting dispersion effects, ground roll maps to zero temporal frequency in the RT domain. A linear noise distributed across many traces of an X-T gather maps into relatively few radial traces; and the apparent frequencies of these noise traces shift from the seismic band to sub-seismic frequencies (Henley, 1999). Both these effects of the R-T transform can be used to attenuate the noise relative to reflection signal in the R-T domain. The most straightforward way to attenuate coherent noise in the R-T domain is to apply a high-pass (low-cut) filter to the radial traces, which directly suppresses coherent noises mapped by the R-T transform to sub-seismic frequencies. Filtering seismic data in the radial trace (R-T) domain is an effective technique for attenuating coherent noise on ensembles of seismic traces. In some applications R-T filtering can be more effective than more established methods like F-K filtering. One of the important advantages of the radial transform with respect to F-K transform is the ability to transform non-uniformly sampled data, such as a shot gather with irregular source-receiver offset values.}, keywords = {Radial trace domain,Apparent velocity,Apparent frequency,ground roll,Band pass frequency filtering}, title_fa = {تضعیف نوفه‌های زمین‌غلت در حوزه ردلرزه شعاعی}, abstract_fa = {در این مقاله تضعیف نوفه‌های زمین‌غلت با استفاده از تبدیل ردلرز? شعاعی و روش شناخته شده بسامد- عدد موج مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته‌ است. مقایس? نتایج به‌دست آمده از این دو روش نشان می‌دهد که تبدیل ردلرز? شعاعی به خوبی روش بسامد- عدد موج عمل می‌کند، ضمن اینکه محتوای بسامدی پدیده‌های بازتاب را، که از اهمیت خاصی برخوردارند، بسیار کمتر از روش بسامد- عدد موج کاهش می‌دهد و این، مزیت اصلی و بارز این روش نسبت به روش بسامد- عدد موج است. در این روش، داده‌های لرزه‌ای، چنانچه در ادامه ذکر خواهد شد، از حوزة دوراُفت- زمان سیر به حوزه ردلرزه شعاعی برده می‌شوند. این حوزه برای حذف نوفه‌های خطی همدوس، شامل امواج زمین‌غلت، بسیار مؤثر است. چرا که شناسایی و تفکیک نوفه‌های خطی همدوس به منظور حذف آنها، به دلیل کشیدگی در این حوزه، بسیار راحت‌تر از حذف آنها در حوزة دوراُفت- زمان است.}, keywords_fa = {Radial trace domain,Apparent velocity,Apparent frequency,ground roll,Band pass frequency filtering}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27958.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27958_e410e4f703d0284bf78a98289838f3e2.pdf} } @article { author = {}, title = {Determination of the electrical conductivity and temperature of the upper mantle using geomagnetic quiet-daily variations}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {The electrical conductivity of the earth is its physical parameter, which can be studied in global scales. The investigations of the earth's electrical conductivity are based on geomagnetic field variations. Time variations of the geomagnetic field consist of long-term and short-term (transient) variations. External sources induce electric currents into the earth. The induced electric currents give rise, in turn, to an internal component of the magnetic variations observed at the surface. Transient magnetic fields (external sources) pass through electrically conducting earth with amplitude reduction and phase rotation. We are concerned here with the inductive skin-effect of natural geomagnetic variations which they undergo within the earth's interior. These variations are very slowly oscillating and can be regarded as quasi-stationary on a global scale. There is a measure of the penetration of an alternating magnetic field of frequency (or period ) into a conductor of conductivity . The penetration is often expressed by the skin depth S, given by (in terms of kilometers): (1) Geomagnetic induction studies involve frequencies from a few cycles per minute to fractions of a cycle per day. So the penetration depth at which the main inductive attenuation of geomagnetic variation occurs depends on the period of the variation and electrical conductivity of the earth. The inductive response of the earth's interior to the spectrum of geomagnetic variations and thereby the internal electrical conductivity distribution can be studied by two complementary methods: we can observe (i) the vertical magnetic component Z (magnetic method) or (ii) the tangential electrical component E (magnetotelluric method) of a transient surface field, setting either one of them in relation to the horizontal magnetic component H. The magnetic method is applied in this study. The available geomagnetic data consists of records of three components X, Y, Z (horizontal north, horizontal east and vertical components) or Z, D, H (vertical, declination and horizontal components) of the earth's magnetic field as functions of time recorded at a number of points distributed over the surface of the earth. By separating magnetic variations into parts of internal (i) and external (e) origin, we can determine the electromagnetic response of the earth to a particular input (e). The ratio of the parts of the magnetic field of internal and external origin is a measure of the response and is dependent on both the external current system and the distribution of electrical conductivity within the earth. The geomagnetic quiet-daily variations are the most persistent of all the geomagnetic variations that occur in days when the magnetic activity level is very low. In these days the magnetograms from any (except a high latitude) observatory show smooth pattern with no, or only very small, rapid fluctuations. index is the measure for selecting the quiet day. The geomagnetic bays are the events that occur in geomagnetic quiet days and their periods are between 30 minutes to 3 hours. Once the geomagnetic variations at each observatory have been analyzed in terms of frequency, the spatial behavior can be expressed by expanding each frequency component in a series of spherical harmonics over the surface of the earth. The geomagnetic field outside the earth can be expressed as the gradient of a scalar potential as (Banks 1969): (2) The potential can be represented as a series of spherical harmonics; in this particular case the harmonics are purely zonal: (3) The coefficients and , corresponding to the internal and external parts of the field, respectively. The horizontal and vertical components of the geomagnetic field at the earth's surface are derived from as:}, keywords = {daily variations,Electrical conductivity,Electromagnetic response,Skin depth,Geomagnetic bay,Geomagnetic quiet}, title_fa = {تعیین رسانایی ویژه‌ الکتریکی و درجه حرارت گوشته‌ فوقانی زمین با استفاده از تغییرات ژئومغناطیسی روزهای آرام}, abstract_fa = {رسانایی ویژه‌ الکتریکی زمین یکی از پارامترهای مجهول آن است که می‌توان آن را در مقیاس جهانی مورد بررسی قرار داد. بررسی‌های رسانایی ویژه‌ الکتریکی براساس تغییرات میدان مغناطیسی زمین صورت می‌گیرد. تغییرات زمانی میدان مغناطیسی زمین شامل تغییرات درازمدت و تغییرات زودگذر است. تغییرات میدان ژئومغناطیسی با منشأ خارج از زمین، جریان‌های الکتریکی را به بخش‌های رساناتر زمین القا می‌کند. این جریان‌های القایی نیز به نوبه‌ خود سبب ایجاد مؤلفه‌ای از تغییرات مغناطیسی می‌شوند که در سطح زمین قابل مشاهده و اندازه‌گیری است. با تفکیک تغییرات میدان به بخش‌های با منشأ داخلی (i) و خارجی (e)، پاسخ الکترومغناطیسی زمین به یک ورودی ویژه (e) تعیین می‌شود. نسبت بخش‌های با منشأ داخلی و خارجی میدان مغناطیسی معیاری از پاسخ است که به سامانة جریان خارجی و توزیع رسانایی ویژه‌ الکتریکی درون گوشته وابسته است. در این تحقیق با استفاده از یکی از تغییرات روزهای آرام مغناطیسی موسوم به " بی"‌، رسانایی ویژه‌ الکتریکی و دمای گوشته‌ فوقانی بررسی شده است. نتایج حاصل با کارهای قبلی همخوانی خوبی نشان می‌دهد.}, keywords_fa = {daily variations,Electrical conductivity,Electromagnetic response,Skin depth,Geomagnetic bay,Geomagnetic quiet}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27959.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27959_fe09a9c48f667e514fc6c20c62f2f37d.pdf} } @article { author = {}, title = {Least-square estimation of GRACE intersatellite and its time derivatives}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {One of the most valuable and important application of artificial satellites in geodetic sciences is recovery of the earth's gravity field. Orbits of satellites either gravimetric or nongravimetric are analyzed to improve the earth's gravity field. Gravimetric satellites are launched at low altitudes to observe gravity field in more detail. GRACE twin satellites are the second spacecraft of gravity field dedicated missions, realizing the high-low (HL) and low-low (LL) satellite-to satellite tracking (SST) concepts. The onboard GPS receivers collect the HL observations while the k-band ranging system (KBR) realizes the LL configurations. Nevertheless, two data sets have different sampling rates. The positions are recorded every 60 seconds whereas the KBR system observes the range changes every 5 seconds. In this article, we propose a new idea for combining these two data sets. We employ Hermite polynomial approximation in Least-squares mode in order to provide a model to interpolate the position by KBR sampling rate. Hermite interpolation is a method closely related to the Newton method of interpolation in numerical analysis, which allows us to consider given derivatives at data points, as well as the data points themselves. We apply a linear Least-squares method of Hermite approximation which fits a polynomial and its derivatives to observations. First, the method was tested on simulated data and the suitable degree of polynomial selected. The algorithm was applied on real data and the suitable polynomial was found. The proposed algorithm leads to finding the best degree of polynomial that estimates range and its derivatives with reasonable accuracy.}, keywords = {GPS,Grace,interpolation,range,Range rate,Range acceleration,Data Fusion}, title_fa = {متراکم‌سازی داده‌های موقعیتی سامانه ماهواره GRACE با کمک تلفیق پارامترهای موقعیت، سرعت و شتاب از راه درون‌یابی ارمیت}, abstract_fa = {یکی از کاربردهای مهم و ارزشمند علم ژئودزی فضایی بررسی میدان گرانی زمین و تغییرات آن از راه تجزیه و تحلیل مدار ماهواره‌ها به‌صورت عام و ماهواره‌های گرانی‌سنجی به‌صورت خاص است. ماهواره‌های گرانی‌سنجی اغلب در مدارهای پایین قرار می‌گیرند تا تأثیرات میدان گرانی را بیشتر درک کنند و لذا بررسی و مدل‌سازی میدان گرانی زمین از روی اطلاعات مداری آنها با دقت بیشتری صورت گیرد. در این راستا به بررسی داده‌های موقعیتی ماهواره GRACE پرداخته و سعی در همسان‌سازی تراکم داده‌های موقعیتی به‌دست آمده از راه گیرنده‌های onboard سامانه موقعیت‌یابی جهانی، GPS، با داده‌های سرعت و شتاب نسبی به‌دست آمده از راه سامانة بین ماهواره‌ای شده است. این کار به روش درون‌یابی چند جمله‌ای ارمیت (Hermite) براساس روش کمترین مربعات صورت پذیرفت. در این روش درون‌یابی از یک تابع چندجمله‌ای و مشتقات آن برای مدل‌سازی مشاهدات استفاده می‌شود و لذا مسئله در ساده‌ترین شکل ممکن، بدون تکرار و مقدار اولیه به بهترین نحو به جواب مناسب می‌رسد. با متراکم کردن این داده‌ها، امکان بهبود مدل‌های میدان گرانی جهانی که از اطلاعات مدار GRACE حاصل می‌شود فراهم خواهد شد.}, keywords_fa = {GPS,Grace,interpolation,range,Range rate,Range acceleration,Data Fusion}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27960.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27960_c76018ca412395b078eb6aa64fbc7601.pdf} } @article { author = {}, title = {Fixed garvimetric-altimetry boundary value problem for geoid determination on islands}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {Precise geoid determination on islands suffers from the lack of accurate gravity data on the open seas. Nowadays, sub-microgal accuracy for the land gravity observations is obtainable. But the sea gravity data which are collected via shipborne techniques, due to the measuring environment at sea area, are usually highly noisy and are contaminated with various systematic errors. On the other hand, satellite altimetry has provided a new source of information for geoid determination at sea area. It should be noted that satellite altimetry has accuracy at centimeter level which reaches decimeters at coastal. Such accuracy in geometric space is equivalent to microgal in gravity space, which is equivalent to microgal in gravity space. Therefore, one can see the altimetry data as a relatively accurate source of information for gravity applications. With satellite altimetry observations at the sea area and accurate gravity data on the islands, we can define a gravimetric-altimery boundary value problem. Geometry of the oceanic part of the Earth’surface is given by the altimetric data. Ergo the problem at the oceanic part is a fixed boundary value problem. At the continental part, now, GPS is operable. The availability of the GPS coordinates means the geometry of the continental part can be considered as known. Ergo, we deal with a fixed gravimetric-altimetry boundary value problem. By applying variational techniques to the fixed gravimetric-altimetry boundary value problem the existence and uniqueness of its weak solution can be proved (Keller, 1996). In this paper, using satellite altimetry observations on the open sea and gravity from gravimetry on the island, a fixed gravimetric-altimetry boundary value problem for geoid computations at islands has been developed. The problem is defined as follows: Where is the gravity potential of the Earth, the norm of the gravity vector on the island, geoid from satellite altimetry observations, mass density, the angular velocity and geoid potential. The first step towards the solution of the proposed fixed-free two-boundary value problem is the linearization of the problem. After linearization we obtained an oblique boundary condition on the island and a Dirichlet condition on the sea area. The algorithmic steps of the solution of the fixed garvimetric-altimetry boundary value problem for geoid computations at islands are as follows: - Application of the ellipsoidal harmonic expansion complete up to degree and order 360 and of the ellipsoidal centrifugal field for removal of the effect of the global gravity from gravity intensity at the surface of the island. - The removal from the gravity intensity at the surface of the Earth the effect of residual masses at the radius of up to 55 km from the computational point. - Derivation marine geoid from satellite altimetry data. - Application of the ellipsoidal harmonic expansion complete up to degree and order 360 and of ellipsoidal centrifugal field for removal of from the geoidal undulations derived from satellite altimetry the effect of the global gravity. - The removal from geoidal undulations derived from satellite altimetry of the effect of water masses at the radius of up to 55 km from the computational point. - Application of Koch and Kusche algorithm (Koch and Kusche, 2002) for derivation of disturbing gravity potential at the surface of the reference ellipsoid from residual gravity intensity and residual gravity potential of satellite altimetry data. - Restoration of the removed effects on the surface of the reference ellipsoid. - Application of ellipsoidal Bruns formula in order to compute geoid undulations. - Computation of the geoid of Qeshm Island of Iran has successfully tested this methodology.}, keywords = {Satellite altimetry,Geoid computations on islands,GPS/Leveling,Gravity,Variational methods}, title_fa = {تعیین ژئوئید در جزایر با استفاده از حل مسئله مقدار مرزی گرانی‌سنجی- ارتفاع‌سنجی ماهواره‌ای با مرزهای ثابت}, abstract_fa = {مسئله تعیین ژئوئید در جزایر، در کشورهای دارای جزایر متعدد به‌دلیل نیاز سامانة ارتفاعی یکسان از اهمیت زیادی برخوردار است. ولی نبود داده‌های شتاب گرانی با دقت زیاد در دریا، تعیین ژئوئید در جزایر را با مشکل مواجه ساخته است. از طرف دیگر پیدایش ارتفاع‌سنجی ماهواره‌ای تعیین ژئوئید را در مناطق اقیانوسی و دریاها امکان‌پذیر کرده است. در این مقاله روشی برای تعیین ژئوئید در جزایر با استفاده از یک مسئله مقدار مرزی گرانی‌سنجی- ارتفاع‌سنجی ماهواره‌ای با مرزهای ثابت ارائه شده است. روش مورد نظر با تعیین ژئوئید در جزیره قشم با موفقیت آزمایش شده است.}, keywords_fa = {Satellite altimetry,Geoid computations on islands,GPS/Leveling,Gravity,Variational methods}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27961.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27961_d77bf3179c1f7851489a32c774272e04.pdf} } @article { author = {}, title = {Application of wavelet transformation in fracture detection and fracture modeling in one of the Iranian Gas fields}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {Nowadays, by complication of production mechanisms from reservoirs and depletion of most of the reservoirs in Iran, secondary production has become more important. Regarding the nature of Iranian reservoirs and carbonate inherencies and diagenetic and tectonic effects on these reservoirs, we see heterogeneities in them which cause uncertainty in predictions and performance of these reservoirs. So, the importance of fracture study of these reservoirs would become more obvious. The way in which we determine fractures in wells and in further steps, incorporate geological factors in modeling of reservoirs and fractures modeling, is the main objective of this study. In this study, we selected one of the Iranian fields and conducted our study on 10 wells of this field. After selection of the wells, we found from direct and indirect information, the location of fractures through the wells. Determination of fracture location in drilled wells by using limited imagery logs or using of core data on surface conditions is a complicated and problematic work. On the other hand, because of the availability of petrophysical logs in most of the wells, we may use them as valuable information for fracture study. We chose the wavelet transformation as a helpful tool in the detection of fractures from conventional logs. Finally, by the distribution of fracture frequency and the preparation of the model of this parameter and its dependant parameters (e.g. fracture porosity) this model would be ready for further studies and export to flow simulation processes.}, keywords = {Fracture,Fracture modeling,Reservoir,Well log,Seismic attribute,Fracture porosity}, title_fa = {تعیین شکستگی با استفاده از تبدیل موجک و مدل‌سازی آن در مخازن گروه دهرم یکی از میدان‌های ایران}, abstract_fa = {امروزه با پیچیده‌تر شدن سازوکار تولید از مخازن نفتی و افت فشار عمده مخازن موجود در ایران، تولید به‌روش‌های ثانویه اهمیت بیشتری یافته است. از طرفی با توجه به ماهیت مخازن کربناته و اثر فرایندهای دیاژنزی و تکتونیکی بر این مخازن (از جمله شکستگی‌ها)، شاهد ناهمگونی‌های بسیاری در این مخازن هستیم که پیش‌بینی تولید و بازیافت از آنها را با مشکل روبه‌رو می‌کند. لذا اهمیت بررسی شکستگی‌ها در صیانت از مخازن و بهینه‌سازی تولید، ضروری به نظر می‌رسد. چگونگی اعمال عوارض زمین‌شناختی در مدل‌سازی‌های مخازن (از جمله عوامل ساختمانی و لیتولوژیکی) و نحوه توزیع شکستگی‌ها از مسائل اصلی این تحقیق است. در این بررسی تعداد 10 چاه از یکی از میدان‌های گازی منطقه فارس ساحلی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، زون‌های شکستگی در چاه‌ها براساس اطلاعات مستقیم و غیرمستقیم با استفاده از روش اعمال موجک مشخص شده‌اند. تعیین زون‌های شکستگی در چاه‌های حفاری‌ شده با استفاده از اطلاعات محدود لاگ‌های تصویرگر که از معدود چاه‌های یک میدان گرفته می‌شود و یا مغزه‌های درون‌چاهی که در شرایط سطحی بایستی بررسی شوند کاری دشوار است و در بسیاری از موارد نتیجه‌گیری از این بررسی‌ها و تعمیم آنها به گستره مخزن غیرممکن است. از طرفی، چون اطلاعات نمودارهای پتروفیزیکی از اکثر چاه‌ها گرفته می‌شود، عمده اطلاعات موجود از خصوصیات مخزن به‌وسیله این نمودارها به‌دست می‌آیند. در نهایت با توزیع چگالی شکستگی و تهیه مدل سه‌بعدی از این پارامتر و پارامترهای وابسته به آن (از جمله تخلخل شکستگی)، مدل برای ورود به روند شبیه‌سازی جریان مخزن آماده شده است.}, keywords_fa = {Fracture,Fracture modeling,Reservoir,Well log,Seismic attribute,Fracture porosity}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27962.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27962_f3e4be0a6ea0de5433d824bff15fdefe.pdf} } @article { author = {}, title = {Comparing congruency robust method and L1 norm minimization in micro geodesy networks}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {For calculation of the displacements of points in micro geodesy networks, it is essential to discover stable and unstable points. Without knowing stable points, calculated displacements are due to datum deficiency. In this case, calculated displacements are not valid. There are two methods to discover stable and unstable points: a-Congruency robust method b- L1 Norm minimization In this study the two mentioned methods are compared and the advantages and disadvantages of both are studied. For this reason, the two methods are programmed and several networks tested by them. The results of comparing these two methods appear below: 1- The two methods similarly detect all the points moved eighteen percent. L1 norm minimization results are better than the congruency robust method by seventy four percent in detecting points moved. On the other hand, the congruency robust method detects moved points better than the other method by eight percent. 2- In the networks whose displacements of points are about a few millimeters, L1 norm minimization detects moved points much better than the other method. Some of the samples are available in the tables below. These two methods discover all points when the displacements of moved points are a few centimeters and both methods are reliable. Thus, either L1 norm minimization or congruency robust method can be used in order to detect moved points. 3- The congruency robust method is not reliable when all points or all points except one or two are moved because it cannot find all moved points in this situation. On the contrary, all points are detected by the L1 norm minimization method. Neither the norm minimization nor the congruency robust method could find moved points when we have all points moved. Generally, if we have at least two unmoved points in the network, the results are reliable. In spit of this, deformation tensors should be applied. 4- The algorithm of norm minimization is simpler and its programming is easier than that of congruency robust method. In order to discover moved and unmoved points in the network, the study suggests that the norm minimization method should be applied. Of course it is proposed that both methods be considered and the unmoved points obtained from them considered altogether as stable points. Moved points that are erroneously detected as unmoved points are discovered by a statistical test applied after calculating the displacements of unmoved points. These points are considered as unmoved points.}, keywords = {Micro geodesy networks,squares estimation,Geodetic Networks,L1 norm minimization,Congruency robust method,Deficiency datum,Least}, title_fa = {مقایسه روش آزمون ثبات کلی و مینیموم‌سازی نرم L1 در شبکه‌های میکروژئودزی}, abstract_fa = {برای محاسبه جابه‌جایی در شبکه‌های میکروژئودزی کشف نقاط پایدار و ناپایدار از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، چرا که در این شبکه‌ها، کشف نادرست نقاط پایدار و ناپایدار به‌صورت نقص داده ظاهر می‌شود و جابه‌جایی‌های محاسبه شده را زیرسؤال می‌برد. به منظور کشف نقاط پایدار و ناپایدار عموماً از دو روش مهم زیر استفاده می‌شود: الف- آزمون ثبات کلی درشبکه‌های میکروژئودزی ب- مینیموم‌سازی نرم L1 بردار جابه‌جایی هدف این مقاله مقایسه دو روش فوق و بیان مزیت‌ها و معایب این دو روش نسبت به هم است که در ادامه شرح دو روش و نتایج حاصل از مقایسه آنها آورده شده است. نتایج نشان می‌دهد که به‌طور کلی، استفاده از روش مینیموم‌سازی نرم L1 بردار جابه‌جایی در مقایسه با روش دیگر نتایج قابل قبولی دارد.}, keywords_fa = {Micro geodesy networks,squares estimation,Geodetic Networks,L1 norm minimization,Congruency robust method,Deficiency datum,Least}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27963.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27963_8edbd600a70657eae57466385c3e28f9.pdf} } @article { author = {}, title = {Field study and physical modeling of a few downbursts in the Tehran area}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {Downbursts are small-scale, short-lived and energetic events in the atmosphere. They usually occur from the beginning of spring to summer when the weather is more humid and the convective weather conditions are suitable. Because of the small-scale property of the downburst, it has sometimes been observed only in a meteorological station and other stations have not observed considerable changes. The structure of the downburst outflow is examined by means of surface meteorological data at the Institude of Geophysics and Mehrabad Airport stations and skewt charts. Distinctive features associated with downburst are: a sudden drop in temperature, sudden increase in wind speed, wind shift, pressure rise and humidity increment. Strong vertical and horizontal shears are also observed according to sodar data. In this study the characteristics of 12 outflow samples between 2003 and 2005 using surface meteorological data, and 5 outflow samples using skewt charts and one downburst sample using sodar data, are considered. Using sodar data for the downburst, the horizontal and vertical speed and wind direction relatiue to altitude have been analysed before and after the downburst occurauce. Using these profiles, and changes and maximums have been calculated. Skewt charts have been used for 5 instances, the temperature laps rate in the environment and buoyancy force have been calculated for each one, and compared to other similar instances worldwide. Downbursts have occurred when laps rates of temperature in the environment had been more than 9 (around dry adiabatic lapse rate). When the temperature laps rate in the environment was closer to the dry adiabatic lapse rate, the downdrafts were found to be more powerful and is independent from humidity mixing ratio. The best downburst detectors are Doppler radars and lidars. Because of the unavailability of such instruments a physical model of downburst was setup in the laboratory. Vertical release of a known volume of dense fluid is simulated in an isotropic and in a density stratified environment. As soon as the released fluid reaches the surface, it forms the shape of a vortex ring and spreads out in all directions like a gravity current. Typical Froude numbers of the flow in 0.7. The structure of the flow is monitored by conductivity probes showing inhomogeneous turbulent structure. Because vertically moving flow in the atmosphere can lead to danger to flying aircraft near the ground it must be studied and monitored near the airports using fast response monitoring systems. This study may be a commencement for gathering downburst climatology data in the Tehran district.}, keywords = {Downburst,Vertical structure,Vortex ring,Wind Shear}, title_fa = {بررسی میدانی و همانندسازی فیزیکی چند جریان داون‌ برست (خرد انفجار پایین‌سو) در منطقه تهران}, abstract_fa = {جریان‌های داون‌ برست ناشی از توفان‌های تندری اغلب به صورت پرانرژی، کوتاه مدت و خردمقیاس‌اند و می‌توانند برای هواپیماها به‌ویژه هنگام نشستن و برخاستن خطرناک باشند. داون‌ برست‌ها را ایستگاه‌های هواشناسی سطح زمین و رادارها ثبت می‌کنند. مشخصات جریان‌های داون‌ برست که ایستگاه‌های زمینی هنگام وقوع پدیده ثبت می‌کنند، عبارت‌اند از: افزایش فشار، افزایش ناگهانی سرعت باد، تغییرات جهت باد (بیش از 90 درجه). تغییر دما و رطوبت نیز در بیشتر موارد هنگام وقوع پدیده در ایستگاه‌های زمینی ثبت می‌شوند. در این بررسی با استفاده از نگاشت‌های ایستگاه‌های هواشناسی 12 مورد رویداد داون‌ برست در سال‌های 2003 تا 2005 استخراج شده است. با استفاده از داده‌های دستگاه سودار، برای یک مورد جریان داون‌ برست، نمایه‌های سرعت افقی و قائم و جهت باد در زمان‌های قبل و بعد از رویداد که داده موجود بوده، نسبت به ارتفاع بررسی شده و با استفاده از این نیمرخ‌ها تغییرات ، و مقادیر بیشینه آنها محاسبه شده است. نمودارهای ترمودینامیکی نیز برای 5 مورد از این پدیده‌ها بررسی و مقادیر آهنگ کاهش دمای محیط و نیروی شناوری برای هر مورد محاسبه شده و با موارد مشابه در سایر نقاط مقایسه شده است. داون‌ برست‌ها در آهنگ کاهش دماهای بیشتر از 9 (نزدیک به بی‌دررو خشک) روی داده‌اند، در آهنگ کاهش دماهای نزدیک به بی‌درروخشک فروهنج‌ها شدیدترو مستقل از نسبت اختلاط رطوبت است. برای بررسی دقیق داون‌ برست‌ها دستگاه‌های دقیق‌تر راداری مورد نیاز است، به دلیل در دسترس نبودن چنین وسایلی، یک مدل فیزیکی از جریان داون‌ برست در آزمایشگاه شبیه‌سازی شده است. رها شدن قائم شاره چگال از منبعی دایره‌ای در شرایط محیطی همگن و با چینه‌بندی چگالی شبیه‌سازی می‌شود. شاره رها شده ابری تشکیل می‌دهد که حرکت آن بر اثر درون‌آمیختگی کند می‌شود و هنگام رسیدن به سطح زمین به شکل یک یا چند تاوه حلقوی درمی‌آید و مانند جریان گرانی به اطراف حرکت می‌کند. با استفاده از سیگنال‌های شوری که از نتایج مشاهدات به دست می‌آید، در هر آزمایش عدد فرود داخلی جریان (نسبت نیروی لختی به شناوری) محاسبه می‌شود. آزمایش با تغییر چگالی شاره رها شده و تغییر فاصله دریابه‌ها تکرار می‌شود. سیگنال‌های شوری حاصل از نتیجه آزمایش با نگاشت تندی باد مؤسسه ژئوفیزیک در روز 20/5/2005 که احتمالاً داون‌ برست وجود داشته است همخوانی خوبی نشان می‌دهد. این بررسی می‌تواند، شروعی برای جمع‌آوری داده‌های اقلیم‌شناسی داون‌ برست‌ها در منطقه تهران باشد.}, keywords_fa = {Downburst,Vertical structure,Vortex ring,Wind Shear}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27964.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27964_bc222a4bf89e8bad2d42a67af60861cc.pdf} } @article { author = {}, title = {Simulation of snow storm of 6-12 February 2005 in Tehran with Advance Regional Prediction System (ARPS)}, journal = {Journal of the Earth and Space Physics}, volume = {34}, number = {4}, pages = {1-1}, year = {2009}, publisher = {Institute of Geophysics, University of Tehran}, issn = {2538-371X}, eissn = {2538-3906}, doi = {}, abstract = {During February of 2005 the north of Iran witnessed the development and activity of a variety of severe meteorological systems accompanied with unusual heavy precipitation, mostly snow and hail. The rate and amount of snow in the northern coastal region was so heavy that it made a new record for that region with a report of more than 3m of snow in Rasht, a city located in that area. Also the damage it caused in the area was great, with heavy human and economic losses. In this region with a dominant subtropical and sub-Saharan climate such an event is very rare and the yearly average of precipitation is much less than the global average, therefore, occurrence of such systems should be treated as a very motivating case for meteorologist and atmospheric researchers. The rate of precipitation is not the only factor that makes it a particular case but also the duration (more than 2 weeks) and type of precipitation (frequent snow accompanied with hail-storms) was unusual. The domain of activity of these systems is also a challenge, covering one third of the north of Iran and the east of Turkey and the west of Afghanistan, a domain in the Middle East where the prediction of atmospheric events is highly risky because of its topological existence factors influencing weather and precipitation. This system was activating in the area from Feb. 5-12 and because of its intense precipitation was chosen as the case to be simulated. Our purpose in carrying out this study is to explore through sensitivity experiments, the possible success of the applied numerical forecasting model. The results of these experiments are of interest for what they reveal both the specific storm and the predictability of precipitation within storms. Predictability of large scale meteorological parameters, especially the precipitation, is limited to within 2 weeks, but for mesoscale (where precipitation is one of the most interesting and most challenging parameter for a model) prediction, it is not clear how long and how successful it will be. These questions might be asked from 2 points of view, first the previous research and simulations of systems in this area (the Middle East) and second, the ability and quality of the numerical model for simulation of such systems. In this study the Advance Regional Prediction System (ARPS) model is run with horizontal resolution of 4, 10 and 30km in three phases for 6-12th Feb. 2005 and the results have been analyzed. In 30km horizontal resolution running at the surface level and 500 hPa levels have been compared with observation. Generally, in sea surface maps, the pressure simulated by the model is less than the actual one. But there is a reasonable similarity between the 2 map patterns. The simulated geopotential height in 500hPa level is in agreement with observations. For the 10km simulation, the isoprecipitation maps of the northern half of Iran have been analyzed. Generally, the precipitation patterns reveal maximum amount of precipitation on the coasts of the Caspian Sea regions in agreement with actual precipitation data. For the Tehran region the isoprecipitation pattern shows the oscillating precipitation similar to the actual precipitation data. For obtaining more accurate results and better simulation, 4km horizontal resolution has been tried and quantitatively the precipitation values have been compared in some stations in the Tehran area. This comparison revealed that the precipitation values in most cases are more than the actual ones. In addition the comparison of thermodynamical graphs in Tehran, Mehrabad airport indicates the relative success of the model in simulating vertical profile of the atmosphere.}, keywords = {ARPS,Storm simulation,Severe weather,Precipitation,TEHRAN}, title_fa = {کاربست مدل پیش‌بینی عددی ARPS بر شبیه‌سازی توفان برف بهمن 1383 در تهران}, abstract_fa = {طی روزهای 6 تا 12 فوریه 2005 (مطابق 17-23 بهمن 1383) تهران شاهد بارش سنگین برف و دیگر انواع بارش بود. نوع بارش و شدت و تناوب این واقعه هواشناختی (توفان) ان را از بارش‌های معمول دیگر در این موقع از سال متمایز می‌سازد. بدین جهت بررسی این توفان از دیدگاه‌های دینامیکی و سینوپتیکی حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل میان‌مقیاس عددی پیش‌بینی هوا ARPS (Advanced Regional Prediction System) توفان اتفاق افتاده را از جنبه‌های ذکر شده مورد بررسی و تحلیل قرار داده‌ایم. بدین منظور مدل ARPS را برای روزهای 6 تا 12 فوریه با سه تفکیک افقی 30، 10 و 4 کیلومتر برای منطقه‌ای که تهران را در بر می‌گیرد اجرا کردیم. با توجه به نتایج به‌دست آمده از آزمایش‌های صورت گرفته، مدل به خوبی قادر به پیش‌بینی کیفی و نسبتاً قابل قبول کمی توفان فوق است. از دیدگاه سینوپتیکی الگو‌های فشاری سطح زمین با تقریب قابل قبول و الگوهای ژئو‌پتانسییلی ترازهای بالا حاصل از شبیه‌سازی به خوبی با موارد واقعی مطابقت می‌کنند. متغیرهای هواشناختی از جمله باد، دما، و بارش شبیه‌سازی شده از نظر کیفی و روند تحولات زمانی- مکانی با واقعیت همخوانی نسبتاً قابل قبولی دارند و از نظر کمی، متغیر بارش در مواردی در مناطق و در زمان‌های خاصی از میزان واقعی بیشتر و در مواردی کمتر از میزان واقعی است. تفاوت مقادیر به‌دست آمده بارش در مناطق کوهستانی با مقادیر واقعی، بر خلاف انتظار، نتایج دیگر مدل‌های عددی کمتر از مناطق هموار است و از نظر علامت مخالف موارد صورت گرفته با مدل‌های پیش‌بینی عددی دیگر مانند MM5 هستند. اختلاف‌های موجود با توجه به شرایط اجرای مدل از جمله داده‌های اولیه و شرایط مرزی قابل قبول است. بخشی از تفاوت نیز ناشی از نوع توده هوا و محل شکل‌گیری توده هوا است که تأثیر مستقیمی بر نوع بارش و مقدار آب تبدیل به برف شده را دارد. نکته اخیر ناشی از کمبود یا خطای خردمقیاس ابر مورد استفاده و موارد انتخابی موجود در مدل است. الگوهای ترمودینامیکی و جو بالای (Skew-T) پیش‌بینی‌ شده با دقت بسیار خوبی از مقادیر واقعی پیروی می‌کنند. در بحث ناپایداری، نشانه‌های متفاوت ناپایداری (Stability Index) محاسبه شده با استفاده از میدان‌های پیش‌بینی شده مدل با مقادیر محاسبه شده میدان‌های واقعی مقایسه شده‌اند و نتایج در اکثر موردها همخوان است و در برخی موردها تفاوت اندک ولی قابل قبولی دارد.}, keywords_fa = {ARPS,Storm simulation,Severe weather,Precipitation,TEHRAN}, url = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27965.html}, eprint = {https://jesphys.ut.ac.ir/article_27965_e33d02314c68f0413d9861511e8d95e0.pdf} }