Журнал геологии и геофизики
Открытый доступ

Абстрактный

Оценка и анализ методов палеотермометрии скважин для определения прошлых изменений климата

Цзя Лю*, Тинцзюнь Чжан

Проблема вывода истории температуры поверхности земли (GSTH) из данных температуры-глубины скважины, как и практически любая другая геофизическая обратная задача, характеризуется нестабильностью из-за наличия шума. Из-за различных способов параметризации и оптимизации задачи решение зависит от метода. В этой работе мы пытаемся проанализировать результаты, полученные четырьмя методами, включая широко используемые в настоящее время инверсию функционального пространства (FSI) и разложение сингулярных значений (SVD), а также новый разработанный метод фундаментальных решений (MFS) и метод Тихонова. Все четыре метода основаны на теории одномерной теплопроводности. Для оценки эффективности различных методов были подготовлены синтетические данные профиля температуры земли с шумом, которые использовались для сравнения различных методов. Мы анализируем пять математических моделей, описывающих GSTH: (1) одношаговый сигнал, (2) односкатный сигнал, (3) гладкий односкатный сигнал, (4) синусоидальный сигнал и (5) смешанный синусоидальный сигнал. Мы используем тот же прямой решатель и пространственную и временную дискретизацию в четырех методах, чтобы устранить возможные различия, возникающие из-за этих источников. Четыре обратных метода дают схожие результаты тенденций изменения рассматриваемых GSTH. Однако оцененные GSTH различаются в деталях времени и величины изменений. Эффективность четырех методов становится зависимой от сигнала, так как синусоидальный сигнал может быть надежно инвертирован методом MFS, другие типы сигналов точно реконструируются методом Тихонова при добавлении небольшого уровня шума, а FSI хорошо подавляет шум.