Thomas H. Heaton

Thomas H. Heaton
Thomas H. Heaton
Nationalitet	amerikansk
Alma mater	Caltech
Känd för	Seismologi och jordbävningskällans fysik
	Vetenskaplig karriär
Fält	Seismologi, jordbävningsfysik, teknik
institutioner	Caltech
Doktorand rådgivare	Donald Helmberger

Thomas H. (Tom) Heaton är en amerikansk seismolog , känd för sina inflytelserika bidrag inom jordbävningskällans fysik och tidig varning för jordbävningar . För närvarande är han professor i geofysik och civilingenjör vid Caltech och en av världens ledande experter på seismologi.

Biografi

Tom Heaton tog sin BS från Indiana University 1972 och Ph.D. från Caltech 1978. Han skrev sin Ph.D. avhandling om strålteori och dess tillämpning på seismologi, under ledning av seismologen Don Helmberger. Efter examen gick Heaton till USGS 1979. Där arbetade han som forskningsgeofysiker på deras kontor i Pasadena från 1979 till juli 1995, då han var USGS-projektchef för Southern California Seismic Network . Han var vetenskapsman som ansvarade för USGS Pasadena-kontoret från 1985 till oktober 1992 och han var också koordinator för USGS jordbävningsprogram i södra Kalifornien. Heaton återvände till Caltech 1995 där han återupptog posten som professor i geofysik och civilingenjör. Heaton är gift och har tre barn.

Forskning

Heatons forskning har huvudsakligen fokuserat på seismologi och jordbävningsfysik, med tonvikt på jordbävningsbrottsdynamik, tidig varning för jordbävningar och starka markrörelser . Han är kanske mest känd i det vetenskapliga samfundet för sina flera bidrag i källinversioner och speciellt hans inflytelserika artikel från 1990 "Evidence for and Implications of self healing pulses of slip in earthquakes", där han tydligt gav bevis för existensen av ett annat brottssätt. för jordbävningar; nämligen det pulsliknande läget, annat än den allmänt accepterade sprickliknande modellen som användes vid den tiden. Detta dokument utlöste ett nytt sätt för jordbävningsforskare att titta på jordbävningsbrott.

Kraftig markrörelse

Heatons arbete syftar till en mer fullständig förståelse av naturen av markskakningar nära stora jordbävningar. Det vill säga att markrörelser från stora jordbävningar simuleras genom att utbreda vågor genom 3-dimensionella jordstrukturmodeller. Modellerna ger realistiska uppskattningar av de stora förskjutningar (flera meter på flera sekunder) som sker vid stora jordbävningar. Även om accelerationer som är förknippade med dessa stora förskjutningar kanske inte är tillräckligt stora för att orsaka fel på starka skjuvväggsstrukturer, kan de orsaka allvarliga deformationer i flexibla byggnader som är starkt beroende av duktilitet för deras prestanda i stora jordbävningar. Heatons grupparbete inom det området fokuserar på att undersöka den potentiella prestandan hos byggnader med stålmomentmotståndskraft och basisolerade byggnader i stora jordbävningar i subduktionszoner.

Jordbävningsbrottsfysik och skorpspänning

Heaton är särskilt intresserad av att förstå ursprunget till rumsligt heterogen glidning i jordbävningar. Det finns övertygande bevis för att jordbävningar och spänningar i jordskorpan är rumsligt heterogena och kanske fraktala. Flera tillvägagångssätt eftersträvas i hans grupp för att förstå de dynamiska egenskaperna hos detta system. Ett av tillvägagångssätten är 3D-finita element-modellering för regioner i jordskorpan med brott som uppstår på förkastningsplan som kontrolleras av dynamisk friktion och letar efter förhållanden som krävs för att upprätthålla de observerade heterogena egenskaperna hos stress och glid i jordbävningscykler. Å andra sidan var Heaton bland de första att inse att heterogeniteten i skorpan kunde modelleras av 3D fraktala tensormodeller för stress. Med Deborah E. Smith genererade de dessa fraktala spänningstensorer och använde dem för att producera kataloger över jordbävningsplatser och fokalmekanismer. De skulle kunna förklara flera fältobservationer med denna modell. Modellen förutspår också att jordskorpans styrka bör vara en skalberoende egenskap, ett ämne som för närvarande undersöks ytterligare i Heatons grupp.

Jordbävningsvarningssystem

Heaton var från början intresserad av jordbävningsförutsägelser. Men en av implikationerna av hans nu accepterade pulsliknande modell för jordbävningsbrott är att det är mycket svårt för att inte säga omöjligt att förutsäga när en jordbävning kommer att inträffa. Detta beror på att det inte kräver att bakgrundsspänningen på felplanet är jämnt hög överallt för att initiera brott eftersom pulsliknande brott kan fortplanta sig i relativt låg bakgrundsspänning. Följaktligen behöver spänningarna endast vara höga på isolerade platser som kanske inte är tillgängliga för direkt observation eftersom dessa platser inte är kända i förväg. Emellertid har det pulsliknande brottläget en inneboende förtjänst; det innebär att glidningen vid vilken punkt som helst upphör inom en kort tidsperiod efter passagen av brottfronten på denna plats och långt innan hela jordbävningen upphör. Eftersom skalningsrelationer mellan glidning och total brottlängd existerar, innebär den pulsliknande modellen att det kan vara möjligt att förutsäga, åtminstone i en probabilistisk mening, hur lång jordbävningsbrottet kan vara när glidvärdena vid vissa punkter registreras och i pulsliknande modell kan vi ha information om slutliga slirvärden kort efter att brottet har börjat. Detta öppnar nya lokaler inom området tidiga varningar för jordbävningar. Den virtuella seismologen, som är en innovativ teknik för tidig varning för jordbävningar, är ett exempel på framgångarna för Heatons grupp på det området.

Publikationer

Heaton har skrivit om ämnen inom seismologi , jordbävningsfysik, tidig varning för jordbävningar och byggnadsvibrationer. 1990 skrev han sin inflytelserika artikel om bevis för och implikationer av pulsliknande brott i verkliga jordbävningar. Synen före den tiden var att jordbävningar fortplantar sig som skjuvsprickor på förkastningsplan i jordskorpan. I dessa sprickliknande modeller fortsätter varje punkt på felet att glida under en betydande del av jordbävningens totala varaktighet. När punkten väl börjar glida, kommer den att fortsätta att göra det tills vågor reflekteras tillbaka från ändarna av felet som bär information om att jordbävningen redan har nått sin fulla brottlängd. Genom att studera glidinversioner av flera riktiga jordbävningar kom Heaton till slutsatsen att den sprickliknande synen inte alltid är sann. Tvärtom fann han att glidlängden vid någon punkt på felet vanligtvis inte överstiger en tiondel av den totala jordbävningstiden. Detta innebär att bristningen läker kort efter dess initiering när som helst och han gav exempel på möjliga fysiska mekanismer som kan resultera i denna tidiga läkning. Heatons åsikt möttes av en enorm kontrovers men det utlöste mycket forskning för att testa hans modell. Många analytiska, numeriska och experimentella arbeten har gjorts under de efterföljande åren som visade stödjande bevis för Heatons modell. Pulsliknande brottssätt är nu en allmänt accepterad modell och den kallas ibland till och med Heaton Pulses för att hedra Heatons bidrag på det området.

Heder och utmärkelser

Seismological Society of America (president 1993–1995)
1995 Meritorious Service Award från USA:s inrikesdepartement
2007 Fellow i American Geophysical Union

externa länkar

Thomas H. Heaton på Caltech