Thomas H. (Tom) Heaton es un americano sismólogo , conocido por sus contribuciones influyentes en terremoto de la física y la fuente del terremoto de alerta temprana . Actualmente es profesor de geofísica e ingeniería civil en Caltech y uno de los principales expertos mundiales en sismología.
Thomas H. Heaton | |
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Nacionalidad | americano |
alma mater | Caltech |
Conocido por | Sismología y física de fuentes de terremotos |
Carrera científica | |
Campos | Sismología, Física de terremotos, Ingeniería |
Instituciones | Caltech |
Asesor de doctorado | Donald Helmberger |
Biografía
Tom Heaton recibió su licenciatura de la Universidad de Indiana en 1972 y su Ph.D. de Caltech en 1978. Escribió su Ph.D. tesis sobre teoría de rayos y su aplicación a la sismología, bajo la supervisión del sismólogo Don Helmberger . Después de graduarse, Heaton se unió al USGS en 1979. Allí trabajó como geofísico investigador en su oficina de Pasadena desde 1979 hasta julio de 1995, momento en el que era el jefe de proyecto del USGS de la Red Sísmica del Sur de California . Fue el científico a cargo de la oficina de USGS en Pasadena desde 1985 hasta octubre de 1992 y también fue el coordinador del programa de terremotos de USGS en el sur de California. Heaton regresó a Caltech en 1995, donde reasumió el cargo de profesor de geofísica e ingeniería civil. Heaton está casado y tiene tres hijos.
Investigar
La investigación de Heaton se ha centrado principalmente en sismología y física de terremotos, con énfasis en la dinámica de ruptura de terremotos , alerta temprana de terremotos y fuerte movimiento del suelo . Quizás sea más conocido en la comunidad científica por sus diversas contribuciones en inversiones de fuentes y especialmente por su influyente artículo de 1990 "Evidencia e implicaciones de pulsos de resbalón autocurativo en terremotos", [1] donde claramente proporcionó evidencia de la existencia de otro modo de ruptura por terremotos; es decir, el modo de pulso, distinto del modelo de grieta ampliamente aceptado que se adoptó en ese momento. Este documento desencadenó una nueva forma para que los científicos de terremotos observen las rupturas de los terremotos.
Movimiento de suelo fuerte
El trabajo de Heaton tiene como objetivo una comprensión más completa de la naturaleza del temblor del suelo cerca de grandes terremotos. Es decir, los movimientos del suelo de los grandes terremotos se simulan mediante la propagación de ondas a través de modelos de estructura terrestre tridimensionales. Los modelos producen estimaciones realistas de los grandes desplazamientos (varios metros en varios segundos) que ocurren en los grandes terremotos. Si bien las aceleraciones asociadas con estos grandes desplazamientos pueden no ser lo suficientemente grandes como para causar fallas en estructuras de muros de corte fuertes, pueden causar deformaciones severas en edificios flexibles que dependen en gran medida de la ductilidad para su desempeño en grandes terremotos. El trabajo grupal de Heaton en ese campo se enfoca en investigar el desempeño potencial de los edificios con estructura de acero resistente al momento y los edificios con base aislada en grandes terremotos en la zona de subducción.
Física de ruptura de terremotos y estrés de la corteza
Heaton está particularmente interesado en comprender los orígenes del deslizamiento espacialmente heterogéneo en los terremotos. Existe evidencia convincente de que el deslizamiento en los terremotos y la tensión en la corteza terrestre son espacialmente heterogéneos, y quizás fractales. En su grupo se están aplicando varios enfoques para comprender las propiedades dinámicas de este sistema. Uno de los enfoques es el modelado 3D de elementos finitos para regiones de la corteza con rupturas que ocurren en planos de falla controlados por fricción dinámica y buscando las condiciones que se requieren para mantener las características heterogéneas observadas de estrés y deslizamiento en ciclos de terremotos. Por otro lado, Heaton fue uno de los primeros en reconocer que la heterogeneidad en la corteza podría modelarse mediante modelos tridimensionales de tensores fractales para el estrés. Con Deborah E. Smith, generaron esos tensores de tensión fractales y los utilizaron para producir catálogos de ubicaciones de terremotos y mecanismos focales. Podrían explicar varias observaciones de campo con este modelo. Además, el modelo predice que la resistencia de la corteza debería ser una propiedad dependiente de la escala, un tema que actualmente se está investigando más a fondo en el grupo de Heaton.
Sistemas de alerta de terremotos
Heaton estaba inicialmente interesado en la predicción de terremotos. Sin embargo, una de las implicaciones de su pulso ahora aceptado como modelo para rupturas sísmicas es que predecir cuándo va a ocurrir un terremoto es muy difícil, si no imposible. Esto se debe a que no requiere que la tensión de fondo en el plano de falla sea uniformemente alta en todas partes para iniciar la ruptura, ya que las rupturas de tipo pulso pueden propagarse con una tensión de fondo relativamente baja. [2] En consecuencia, las tensiones solo deben ser altas en lugares aislados que pueden no ser accesibles a la observación directa, ya que esos lugares no se conocen a priori. Sin embargo, el modo de ruptura similar al pulso tiene un mérito inherente; implica que el deslizamiento en cualquier punto cesa en un corto período de tiempo después del paso del frente de ruptura en este lugar y mucho antes de que se detenga todo el terremoto. Dado que existen relaciones de escala entre el deslizamiento y la longitud total de la ruptura, el modelo de pulso implica que puede ser posible predecir, al menos en un sentido probabilístico, cuánto tiempo podría durar la ruptura del terremoto una vez que se registren los valores de deslizamiento en algunos puntos y en el pulso como modelo podemos tener información sobre los valores finales de deslizamiento poco después del inicio de la rotura. Esto abre nuevas premisas en el campo de la alerta temprana de terremotos. El sismólogo virtual , que es una técnica innovadora de alerta temprana de terremotos, es un ejemplo de los logros del grupo de Heaton en ese campo.
Publicaciones
Heaton ha escrito sobre temas de sismología , física de terremotos , alerta temprana de terremotos y vibraciones de edificios. En 1990 escribió su influyente artículo sobre la evidencia y las implicaciones del pulso como rupturas en terremotos reales. La opinión anterior a ese momento era que los terremotos se propagan como grietas cortantes en planos de falla en la corteza terrestre. En esta grieta como modelos, cada punto de la falla continúa deslizándose durante una parte sustancial de la duración total del terremoto. Una vez que el punto comienza a deslizarse, continuará haciéndolo hasta que las ondas se reflejen desde los extremos de la falla llevando información de que el terremoto ya ha alcanzado su longitud total de ruptura. Al estudiar las inversiones de deslizamiento de varios terremotos reales, Heaton llegó a la conclusión de que la vista similar a una grieta no siempre es cierta. Por el contrario, encontró que la duración del deslizamiento en cualquier punto de la falla generalmente no excede una décima parte del tiempo total del terremoto. Esto implica que la ruptura se cura poco después de su iniciación en cualquier momento y brindó ejemplos de posibles mecanismos físicos que pueden resultar en esta curación temprana. La opinión de Heaton se enfrentó a una gran controversia, pero desencadenó una gran cantidad de investigación para probar su modelo. Se han realizado numerosos trabajos analíticos, numéricos y experimentales en los años posteriores que mostraron evidencia de apoyo para el modelo de Heaton. El modo de ruptura similar al pulso es ahora un modelo ampliamente aceptado y, a veces, incluso se lo llama Heaton Pulses en honor a la contribución de Heaton en ese campo.
Honores y premios
- Sociedad Sismológica de América (Presidente 1993-1995)
- 1995 Premio al Servicio Meritorio del Departamento del Interior de EE. UU.
- 2007 Miembro de la American Geophysical Union
Referencias
- ^ Heaton, Thomas H. (1990), "Evidencia e implicaciones de pulsos autocurativos de deslizamiento en la ruptura del terremoto", Física de la Tierra y los interiores planetarios , Elsevier , 64 (1): 1–20, Bibcode : 1990PEPI. ..64 .... 1H , doi : 10.1016 / 0031-9201 (90) 90002-F
- ^ Zheng, G .; Rice, JR (1998), "Condiciones bajo las cuales la fricción que debilita la velocidad permite una autocuración frente a un modo de ruptura similar a una grieta" , Boletín de la Sociedad Sismológica de América , Sociedad Sismológica de América , 88 (6): 1466–1483