Doktorsvörn í umhverfisfræði - Farnaz Bayat

Doktorsefni: Farnaz Bayat

Heiti ritgerðar: Ný líkön af þverbrotabelti Suðurlands og Reykjaness og nærsviðsáhrifum jarðskjálfta (New earthquake fault system model of the Southwest Iceland transform zone and near-fault seismic ground motion model for earthquake engineering applications)

Andmælendur:
Dr. Aybige Akinci, vísindamaður við ítölsku jarðeðlisfræði- og eldfjallafræðistofnunina í Róm, Ítalíu
Dr. Freysteinn Sigmundsson, vísindamaður við Jarðvísindastofnun HÍ

Leiðbeinandi: Dr. Benedikt Halldórsson, rannsóknarprófessor við Umhverfis- og byggingarverkfræðideild HÍ

Einnig í doktorsnefnd:

Dr. Birgir Hrafnkelsson, prófessor við Raunvísindadeild HÍ
Dr. Fabrice Cotton, prófessor við Jarðvísindastofnun Háskólans í Potsdam, Þýskalandi
Dr. Milad Kowsari, rannsóknasérfræðingur við Rannsóknarmiðstöð Háskóla Íslands í jarðskjálftaverkfræði

Doktorsvörn stýrir: Dr. Hrund Ólöf Andradóttir, prófessor og deildarforseti Umhverfis- og byggingaverkfræðideildar HÍ  

Ágrip

Sterkir jarðskjálfar eiga sér endurtekið stað á tveimur brotabeltum Íslands og valda miklum áhrifum og tjóni. Þau eru brotabelti Norðurlands og brotabelti Suðurlands og Reykjaness. Það síðarnefna er staðsett á Suðurlandsundirlendinu og fjalllendi Reykjanesskaga og liggur þannig um eitt stærsta landbúnaðarsvæði landsins og í næsta nágrenni við höfuðborgarsvæðið þar sem meirihluti þjóðarinnar býr.

Jarðskjálftaáhætta er því hæst á suðvesturhorni landsins og áreiðanlegt mat á slíkri áhættu er mikilvægt. Grundvöllur þess er vandað og formlegt mat á jarðskjálftavá í formi skjálftavárlíkinda, helst byggt á eðlisfræðilegum forsendum. Fyrri skjálftavármöt hafa hins vegar byggst á ólíkum forsendum varðandi jarðskjálftavirkni, hvernig yfirborðshreyfingar jarðskjálfta dvína með fjarlægð frá upptökum, og formleg óvissugreining þessara þátta ekki verið framkvæmd. Enn fremur var gert ráð fyrir einföldum upptakalíkönum jarðskjálfta og ekki tekið tillit til þess að hið þekkta sprungukerfi Suðurlandsundirlendisins, bókahillusprungukerfið, er samfellt frá Suðurlandi, yfir Hengilskerfið og út allan Reykjanesskagann þar sem það myndar brotabelti Reykjaness.

Í þessari doktorsritgerð hefur verið ráðin bót á þessum annmörkum og eðlisfræðilegt líkan af bókahillusprungukerfinu útvíkkað og þróað fyrir brotabelti Suðvesturlands í heild. Sprunguvirkni líkansins ræðst af hraða landreks yfir brotabeltið, afstöðu bókahillusprungnanna ásamt hámarklengd þeirra og breiddar, sem breytist kerfisbundið frá vestri til austurs eftir brotabeltinu. Líkanið gerir ráð fyrir breytilegri hámarksstærð jarðskjálfta eftir brotabeltinu og ákvarðar skriðhraða sprungnanna sem tilgreinir virkni þeirra til langs tíma. Líkanið gefur einnig líkindadreifingar á tíðni jarðskjálfta eftir staðsetningu frá vestri til austurs á brotabeltinu ásamt heildartíðni jarðskjálfta á brotabelti Suðvesturlands. Sú jarðskjálftavirkni sem líkanið tilgreinir er í miklu samræmi við virkni út frá sögulegum jarðskjálftaskrám og getur líkanið þannig í raun útskýrt nánar jarðskjálftavirkni svæðisins. Með líkaninu má ákvarða slembiúrtök sprungustaðsetninga sem nýtast við eðlisfræðilegra mat á skjálftavárlíkindum en áður hefur verið gert á Íslandi. Líkanið hefur verið nýtt til að herma þúsundir jarðskjálfta á brotabeltinu og tilsvarandi jarðskjálftahreyfingar yfir allt suðvesturland. Greining á þeim gerviskjálftaritum sem liggja í nærsviði sterkra jarðskjálfta hefur einnig verið gerð í þeim tilgangi að þróa nærsviðslíkan fyrir dvínunarlíkingar jarðskjálftahreyfinga, en slíkar líkingar eru ein af grundvallarstærðum í formlegu mati á skjálftavárlíkindum. Aðferðum Bayesískrar tölfræði hefur verið beitt í aðhvarfsgreiningu á þeim gerviskjálftaritum.

Doktorsritgerð þessi leggur þannig grunn að skilvirku og eðlisfræðilegu endurmati á skjálftavárlíkindum á brotabelti Suðvesturlands, sér í lagi í nærsviði jarðskjálftasprungna, bæði út frá hefðbundinni verkfræðilegri nálgun en einnig út frá háþróuðum jarðskjálftafræðilegum líkönum af brotferli jarðskjálfta og útbreiðslu yfirborðshreyfinga þeirra.

Um doktorsefnið

Farnaz Bayat fæddist í Iran árið 1991. Hún lauk BS prófi í eðlisfræði frá Bu-Ali Sina University í Hamedan, Iran árið 2013 og meistaraprófi í jarðeðlisfræði frá háskólanum í Tehran árið 2017. 

Hún hóf doktorsnám við Háskóla Íslands árið 2019.