Lithospheric structure from forward and inverse modeling of satellite gravity and magnetic data

Szwillus, Wolfgang ORCID

Satellite missions have provided the Earth's gravity and magnetic field at resolutions sufficient for large-scale geophysical applications. While satellite data do not possess the same resolution as ground data, their homogeneous coverage and low error make them ideal for studying large-scale lithospheric structure and processes. In this thesis, the sensitivity of satellite potential field data to structures in the lithosphere is investigated. Furthermore, a crustal model is derived based on a data base of active seismic experiments. The calculation of the crustal model is data-driven, unlike previous crustal models, which typically rely on expert knowledge. Finally, a simple probabilistic joint inversion of gravity gradients and topography is developed, that is capable of estimating a two-layer density model of the lithosphere and its uncertainty.

Die global verfügbaren Messungen des Schwere- und Magnetfeldes mithilfe von Satelliten liegen heute in einer Auflösung vor, die großräumige geophysikalische Anwendungen ermöglichen. Zwar ist es mit Satelliten nicht möglich, die Auflösung von Bodenmessungen zu erreichen. Um aber großkalige lithosphärische Strukturen zu untersuchen, sind Satellitendaten ideal, da die Datenqualität sehr homogen ist und sie einen geringen Messfehler aufweisen. In dieser Dissertation wird untersucht, wie groß die Sensitivität von Satellitendaten tatsächlich ist. Darüber hinaus wird ein globales Krustenmodell basierend auf einer Datenbank aktiver seismischer Profile erstellt, das -- anders als vorherige Krustenmodelle -- weitgehend ohne manuelle Eingabe von Expertenwissen auskommt. Zuletzt werden die Ergebnisse der verschiedenen Kapitel in einer gemeinsamen, probabilistischen Inversion von Schweregradienten und Topografie kombiniert, mit der ein einfaches Zwei-Schicht Dichtemodell der Lithosphäre und dessen Unsicherheit bestimmt werden kann.

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Szwillus, Wolfgang: Lithospheric structure from forward and inverse modeling of satellite gravity and magnetic data. 2018.

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