Geofysikaaliset tutkimusmenetelmät perustuvat luonnonlakien ja -ilmiöiden, kuten magnetoitumisen, gravitaation ja  sähkömagneettisen induktion hyödyntämiseen. Mittaamalla tarkoitukseen soveltuvilla mittalaitteilla magneettikenttää, maan vetovoiman kiihtyvyyttä tai sähkökentän potentiaalia voidaan epäsuorasti selvittää millainen on oltava sen maan rakenteen, joka voi aiheuttaa havaitut muutokset.

Usein mittaustuloksia voidaan käyttää sellaisenaan arvioitaessa maan sisäistä rakennetta esim. kokemukseen perustuen (kvalitatiivinen tulkinta), mutta yleensä pyritään hyödyntämään matemaattisen ja laskennallisen geofysiikan tuloksia.

Matemaattinen geofysiikka pyrkii kuvaamaan luonnon fysikaalisia ilmiöitä teoreettisesti matemaattisten mallien avulla sekä kehittämään geofysiikan tutkimusmenetelmien teoriaa. Teorian tuntemus auttaa ymmärtämään ja jopa ennustamaan ja hyödyntämään luonnonilmiöitä.

Maan rakenne, sen fysikaalista käyttäytymistä kuvaava teoria ja matemaattiset mallit ovat kuitenkin niin monimutkaisia, että niiden synnyttämän mallintamiseen tarvitaan tietokoneita.

Laskennallinen geofysiikka tutkii ja kehittää tietokoneilla tehtävää numeerista mallintamista sekä inversiota. Mallintamisessa pyritään ratkaisemaan suora tehtävä (1+3=?) ja inversiossa käänteistehtävä (1+?=4). Tulkinnassa numeerisen mallintamisen ja mallin parametrien optimoinnin avulla pyritään löytämään sellainen malli, joka selittää mittaustulokset. Näin saadun mallin avulla arvioimaan todellista maan rakennetta (kvantitatiivinen tulkinta). Laskennallista geofysiikkaa voidaan myös käyttää hyödyksi tutkittaessa etukäteen menetelmien toimivuutta jossakin tutkimusongelmissa.

Tietokoneiden käyttö ja numeeristen laskentamenetelmien soveltaminen on tärkeässä asemassa geofyysikon työssä. Oulu yliopiston geofysiikan osastolla on pitkät perinteet matemaattisessa ja laskennallisessa geofysiikassa sekä tulkinta- ja mallinnusmenetelmien kehittämisessä.

Linkit: sovellettu geofysiikka | sanasto | projektit

M.P.