Nadační fond Bernarda Bolzana zřízený při MFF UK každoročně oceňuje práce talentovaných mladých vědců do 35 let. V oboru fyziky se novým laureátem stal dr. Jan Premus z Katedry geofyziky MFF UK, který se zabývá výzkumem zemětřesení.
Měl jste k fyzice blízko už od mala? Co konkrétně vás přivedlo ke geofyzice?
Věda obecně mě zajímala už od mala, ale dlouho se jednalo spíše o biologii a archeologii. Fyzika a matematika mě více zaujaly až na střední škole. Velkou roli v tom hrál projekt Otevřená věda, v jehož rámci jsem si vyzkoušel vědecký výzkum (modelování srážek iontů a klastrů vzácných plynů) na Ostravské univerzitě.
Na Matfyzu mě lákaly hlavně aplikace numerického modelování. Během bakalářského studia jsem nejprve zamířil na Katedru makromolekulární fyziky a modelování zemětřesení jsem si vybral až v magisterském studiu.
Vaše oceněná práce se zabývá studiem skluzu na tektonických zlomech, analýzou i modelováním jejich vlastností. Inovativně propojuje data nejen ze samotného průběhu jednoho konkrétního zemětřesení, ale i z dlouhodobého pozdějšího vývoje. Jaké nové informace se tímto způsobem daří získat?
Potenciálně ničivé seismické vlny vznikají jako důsledek zemětřesení – náhlého posunu (skluzu) na tektonickém zlomu. U mnoha zemětřesení ale uvolnění energie pokračuje i v následujících měsících po zemětřesení, kdy dochází k tzv. dokluzu. I když zlom během této fáze negeneruje seismické vlny, další posouvání země v rámci dokluzu vede k nárůstu škod.
Tématem mé práce bylo zemětřesení v jižní Napě v Kalifornii z roku 2014, kde došlo k výjimečně rozsáhlému dokluzu, který vytvořil velké povrchové trhliny. Naším cílem bylo prozkoumat, proč některé části zlomu praskly už během zemětřesení a jiné až během dokluzu po něm. Ukázali jsme, že velkou roli hrála tzv. třecí reologie. Části zlomu ve větší hloubce a na severu byly tvořeny materiály, které během zemětřesení vykazovaly snižování tření, ale v mělkém úseku na jihu tření během zemětřesení vzrůstalo. Během zemětřesení došlo k praskání v hloubce a na severu, zatímco na jižním úseku došlo k dokluzu.
Dozvídáme se tím něco dalšího o samotné podstatě zemětřesení, zejména o jeho vnitřní dynamice?
Ano, naším cílem bylo studovat fyzikální procesy, které řídí vznik a chování zemětřesení. Dva hlavní fyzikální mechanismy jsou koncentrace napětí v okolí tektonického zlomu a tření na něm v průběhu zemětřesení. V našem článku jsme na základě dostupných dat (seismogramy a posunutí GPS přístrojů) vymezili právě prostorové rozložení jak napěťového pole, tak parametrů tření, např. třecí reologie.
Nakolik je náročné spojit v jednom modelu procesy, které probíhají v řádu sekund, s procesy probíhajícími následně celé měsíce nebo roky?
Krátkodobé a dlouhodobé procesy na zlomu jsou propojeny v rámci jednoho fyzikálního modelu založeného na empirickém „rate-and-state“ zákonu tření. Pro úspěšné modelování ale bylo třeba správně vybrat a sladit numerické metody, které se výrazně liší, pokud modelujeme procesy na sekundových nebo měsíčních časových škálách. Pro výpočty jsme vyvinuli počítačový program, který spojuje dvě vhodné numerické metody a využívá k řešení problému jak běžné procesory, tak grafické karty.
Je naděje, že by tyto nové modely mohly pomoci i s lepšími odhady dopadů lidské činnosti v krajině a přispěly například k omezení výskytu „umělých“ zemětřesení vznikajících v oblasti těžby ropy či důlní činnosti nebo pomohly při posuzování stability podloží pro budoucí jaderné zdroje?
Ve své práci se zabývám především přírodními zemětřeseními. I když dokluz po zemětřesení není součástí obvyklých odhadů seismického ohrožení, má potenciál zvýšit škody na budovách v blízkosti zlomu. Jeho výskyt by měl být uvažován především v případě velkých staveb, jako jsou elektrárny nebo přehrady.
Jaké výzkumné záměry máte pro nejbližší období?
V současnosti jsem na dvouleté postdoktorandské pozici v laboratoři Géoazur na Université Côte d'Azur v Nice ve Francii. Hlavní výzvou je teď pro mě studium nedávného zemětřesení v Turecku, což po osobní stránce vnímám jako velmi důležité především s ohledem na způsobené velké ztráty na životech a kvůli celkovému společenském dopadu. Z vědeckého hlediska se pak jedná a jedno z nejlépe zaznamenaných velkých zemětřesení, což nám může přinést velmi konkrétní pohled na fyzikální mechanismy, které jej řídily. Na straně metod mě velmi zajímá potenciál využití strojového učení při modelování a studiu zemětřesení.
Předpokládáte, že po návratu z Francie budete i nadále působit na Matfyzu?
Rád bych se po několika letech postdoktorandského výzkumu vrátil do České republiky a ucházel se o pozici na Matfyzu nebo na Geofyzikálním ústavu AV ČR.
Pokud můžete srovnávat, jak hodnotíte studium na fakultě z hlediska celkového osobnostního rozvoje?
Doktorandské studium na fakultě hodnotím velmi pozitivně. Velmi jsem těžil ze spolupráce se svým vedoucím prof. Františkem Gallovičem, který mě uvedl jak do seismologie, tak do akademického světa plného grantů, konferencí a publikací. Zároveň jsem měl čas ujasnit si své další směřování a získal jsem sebevědomí jak v samostatné vědecké práci, tak například při cizojazyčných prezentacích.
Jak vnímáte ocenění NFBB?
Samotnou oceněnou práci vnímám jako úspěch a její ocenění jak fakultou, tak Nadačním fondem B. Bolzana je velmi příjemné. Jak je u vědy běžné, jednalo se o týmovou práci, která by nevznikla bez mých spoluautorů Františka Galloviče a Jeana-Paula Ampuera.
Nadační fond Bernarda Bolzana funguje od roku 1999 při Matematicko-fyzikální fakultě UK. K jeho úkolům patří mimo jiné nevýdělečná podpora vědecké a pedagogické činnosti na Univerzitě Karlově v oborech fyziky, matematiky a informatiky, rozšiřování úrovně experimentálních možností a teoretických postupů nebo zprostředkování širšího mezinárodního uplatnění vědeckých výsledků dosažených v daných oborech na UK.
Mohlo by vás také zajímat:
Pavlo
Yatsyna: Klasické problémy pořád inspirují
Lukáš
Nádvorník: Věda už dávno není „one man show“
Hubáček:
Máme optimální podhoubí pro skvělou vědu