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Autoren: Reuber, Georg S.
Simons, Frederik J.
Titel: Multi-physics adjoint modeling of Earth structure : combining gravimetric, seismic, and geodynamic inversions
Online-Publikationsdatum: 7-Mai-2021
Erscheinungsdatum: 2020
Sprache des Dokuments: Englisch
Zusammenfassung/Abstract: We discuss the resolving power of three geophysical imaging and inversion techniques, and their combination, for the reconstruction of material parameters in the Earth’s subsurface. The governing equations are those of Newton and Poisson for gravitational problems, the acoustic wave equation under Hookean elasticity for seismology, and the geodynamics equations of Stokes for incompressible steady-state flow in the mantle. The observables are the gravitational potential, the seismic displacement, and the surface velocity, all measured at the surface. The inversion parameters of interest are the mass density, the acoustic wave speed, and the viscosity. These systems of partial differential equations and their adjoints were implemented in a single Python code using the finite-element library FeNICS. To investigate the shape of the cost functions, we present a grid search in the parameter space for three end-member geological settings: a falling block, a subduction zone, and a mantle plume. The performance of a gradient-based inversion for each single observable separately, and in combination, is presented. We furthermore investigate the performance of a shape-optimizing inverse method, when the material is known, and an inversion that inverts for the material parameters of an anomaly with known shape.
DDC-Sachgruppe: 550 Geowissenschaften
550 Earth sciences
Veröffentlichende Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Organisationseinheit: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Veröffentlichungsort: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-5780
Version: Published version
Publikationstyp: Zeitschriftenaufsatz
Nutzungsrechte: CC BY
Informationen zu den Nutzungsrechten: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Zeitschrift: GEM : international journal on geomathematics
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Seitenzahl oder Artikelnummer: 30
Verlag: Springer
Verlagsort: Berlin u.a.
Erscheinungsdatum: 2020
ISSN: 1869-2680
URL der Originalveröffentlichung: https://doi.org/10.1007/s13137-020-00166-8
DOI der Originalveröffentlichung: 10.1007/s13137-020-00166-8
Enthalten in den Sammlungen:JGU-Publikationen

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