Seznam anotací:

1. Perioda 2400 let v pohybu Slunce a ve sluneční aktivitě (GFÚ)
2. Klima poslední doby ledové určené z měření teploty v hlubokých vrtech (GFÚ)
3. Šíření seismických vln v anizotropním prostředí (GFÚ)
4. Magnetostratigrafie a korelace opěrných profilů hraničních souvrství jury a křídy tethydní oblasti (GLÚ)
5. Průběh izotopové anomálie těžkého kyslíku v devonu pražské pánve: geochemická, paleogeografická a stratigrafická omezení (GLÚ)
6. Stanovení rozsahu a trendů atmosférických vstupů vybraných těžkých prvků v modelovém území v oblasti Kostelce nad Černými lesy v letech 1990-1999 (GLÚ)
7. Nová kinetická nestabilita v kosmickém plazmatu (ÚFA)
8. Vliv vodní páry, oblaků a srážek na degradaci radiového signálu v cm a mm pásmech (ÚFA)
9. Výškový profil efektu geomagnetických bouří v ionosféře a atmosféře (ÚFA)
1. Model elektronové teploty pro oblast vnější ionosféry (ÚFA)
2. Vývoj prouhelňovacího procesu v karbonu a charakter primárního napětí v blízkosti tektonických poruch (ÚGN)
3. Vývoj iteračních řešičů pro matematické modelování (ÚGN)
4. Soubor realizačních cílených geomorfologických studií z oblasti Moravy v r. 1999 (ÚGN)
5. Izometrická metoda pro řešení mnohaparametrických inverzních úloh (ÚSMH)
6. Chemická struktura macerálových frakcí černých uhlí (ÚSMH)
7. Porézní textura korozních vrstev Zr-slitin (ÚSMH)

3.1 Perioda 2400 let v pohybu Slunce a ve sluneční aktivitě

I. Charvátová

Statisticky prokázaná souvislost mezi řadou geofyzikálních i heliofyzikálních procesů s charakteristickými periodicitami, určenými s vysokou přesností v pohybu Slunce kolem těžiště sluneční soustavy, navozuje hypotézu o příčinné souvislosti mezi jemnou dynamikou Slunce a fyzikálními procesy na Slunci i na Zemi. V pohybu Slunce kolem těžiště slunečního systému byl nově odhalen cyklus 2402 let. Byla nalezena také jeho odezva ve sluneční aktivitě, a to v jejím nepřímém záznamu, v množství izotopu uhlíku ¹⁴C v letokruzích stromů. Základním cyklem pohybu Slunce je cyklus 178.7 let, jenž představuje interval mezi 50-letými obdobími, v nichž se Slunce pohybuje po pravidelné dráze trojlístkového tvaru. Odezvou trojlístků v charakteristikách sluneční aktivity jsou shodné série pěti desetiletých cyklů vysoké sluneční aktivity. Cyklus 2402 let byl nalezen jako interval mezi výjimečnými 370-letými úseky pohybu Slunce, kdy se základní, 178.7-letý cyklus zkracuje o 20 let. Právě jen po dobu těchto 370-letých úseků je pozorované množství ¹⁴C stálé a relativně nízké v porovnání s ostatními obdobími. To bylo doloženo na datech od roku 6000 př. n. l. Poslední mimořádný 370-letý úsek nastal v letech 160 př. n. l. až 210 n. l. Následující nastane po roce 2242, kdy lze opět očekávat stálou a zvýšenou sluneční aktivitu, s cykly povětšinou desetiletými. Inerciální pohyb Slunce tak může být dlouho hledaným zdrojem výrazného cyklu 2400 let ve sluneční aktivitě.

• Charvátová, I.: Can origin of the 2400-yr cycle of solar activity be caused by solar inertial motion? - Annales Geophysicae (2000, v tisku).

3.2. Klima poslední doby ledové určené z měření teploty v hlubokých vrtech

J. Šafanda

Historie změn teploty na zemském povrchu může být rekonstruována analýzou závislosti teploty na hloubce, změřené v hlubokých vrtech. Protože teplotní změny postupují z povrchu do hloubky, je délka získané historie teplotních změn úměrná hloubce vrtu. Amplitudy změn se s postupem do hloubky zeslabují, což snižuje citlivost metody pro vzdálenější historii. Z našich rozborů vyplynulo, že nejzazší klimatická změna, jejíž velikost a čas lze touto metodou ještě určit, je oteplení, které ukončilo poslední dobu ledovou. K tomu je třeba analyzovat křivky teplota-hloubka z vrtů hlubokých alespoň 1,5 km. Potřebné údaje se podařilo shromáždit z pěti vrtů (tři v České republice a dva ve Slovinsku) hlubokých 1,5-2,4 km. Výsledky naznačují, že teplotní kontrast mezi poslední dobou ledovou a současnou meziledovou epochou je přibližně 8 °C pro Českou republiku a 7 °C pro Slovinsko a že oteplování začalo před 15-20 tisíci lety. Tento způsob odhadu je zcela nezávislý na ostatních většinou nepřímých metodách rekonstrukce podnebí v minulosti a jím určená amplituda i čas nástupu oteplování jsou s nimi v dobré shodě.

• Rajver, D., Šafanda, J., Shen, P.Y.: The climate record inverted from borehole temperatures in Slovenia. - Tectonophysics 291: 263-276 (1999).
• Šafanda, J. and Rajver, D.: Signature of the last ice age in the present subsurface temperatures in Central Europe. - Glob.Planet.Change: (2000, v tisku).

3.3. Šíření seismických vln v anizotropním prostředí

V. Vavryčuk

Pomocí vyšších přiblížení paprskové teorie byly studovány vlastnosti seismických vln šířících se v homogenním i nehomogenním, izotropním i anizotropním prostředí. Výpočty vyšších přiblížení byly prováděny analyticky s využitím počítačové symbolické algebry. Přibližná řešení pohybové rovnice získaná paprskovou metodou s uvážením různého počtu vyšších přiblížení byla srovnávána s přesným řešením metodou konečných diferencí. Tato srovnání ukázala, že paprsková teorie vyšších řádů pracuje velmi dobře i v oblastech, kde standardní paprsková teorie selhává. Vyšší paprsková přiblížení zpřesňují výsledky zvláště v oblastech tzv. singularit střižných vln a v oblastech velmi slabé anizotropie. Čím vyšší počet paprskových přiblížení uvážíme, tím přesnější výsledky obdržíme. Modelování seismických vln šířících se v nehomogenních slabě anizotropních prostředích se slabě kontrastními rozhraními je důležité v seismologii pro studium struktury zemské kůry a zemského pláště, pro studium parametrů zemětřesných procesů, má však uplatnění i v ryze aplikačních oborech jako je naftový průzkum.

• Vavryčuk, V.: Properties of S waves near a kiss singularity: a comparison of exact and ray solutions. - Geophys. J. Int. 138: 581-589 (1999).
• Vavryčuk, V.: Applicability of higher-order ray theory for S-wave propagation in elastic weakly anisotropic inhomogeneous media. - J. Geophys. Res. 104: B12, 28.829-28.840 (1999).
• Vavryčuk, V.: Weak-contrast R/T coefficients in weakly anisotropic elastic media: P-wave incidence. - Geophys. J. Int. 138: 553-562 (1999).
• Vavryčuk, V.: Acoustic and elastodynamic 3-D Green functions for isotropic media with a weak velocity gradient. - Wave Motion: (2000 , v tisku).

3.4. Magnetostratigrafie a korelace opěrných profilů hraničních souvrství jury a křídy tethydní oblasti (Río Argos, Španělsko; Brodno, Slovensko)

Miroslav Krs, Petr Pruner, Václav Houša, Daniela Venhodová, Ota Man

Více než dvacetiletá snaha stanovit globálně platnou hranici jury a křídy vyústila v současný stav, kdy jsou stanoveny dvě provizorní hranice jury/křídy, samostatné v tethydní a boreální oblasti, vzájemně diachronní. Jejich korelace, ani korelace přilehlých souvrství, není možná pro naprostou odlišnost bioty tethydní a boreální paleobiogeografické oblasti. Z toho důvodu je snaha dosáhnout korelace obou biostratigrafických škál pomocí magnetostratigrafie. K dosažení takového cíle bylo zapotřebí provést magnetostratigrafické vyšetřování klíčových profilů v podrobném měřítku. Magnetostratigrafické výzkumy jursko/křídových hraničních vrstev na lokalitách Štramberk (s. Morava), Brodno u Žiliny (z. Slovensko), Bosso Valley (Umbria, stř. Itálie) a Puerto Escano (provincie Cordóba, j. Španělsko) vyústily v detailní zjištění magnetozón v rozsahu magnetozón M20r až M17r. S vysokou rozlišovací schopností byly zjištěny dvě inversní subzóny nazvané "Kysuca" a "Brodno", a sice zhruba ve středu normální zóny M20n a ve svrchní části normální zóny M19n. Tyto dvě subzóny byly poprvé zjištěny na kontinentálních profilech umožňujících tak přesnou (s relativní přesností +-5 ka) korelaci s mořskou sekvencí magnetických anomálií. Tím byly připraveny podklady pro korelaci magnetozón a biozón v tethydní oblasti, např. Calpionella grandalpina se vyskytuje těsně pod bází M19r.

• Houša V., Krs M., Krsová M., Man O., Pruner P., & Venhodová D.: High-resolution magnetostratigraphy and micropalaeontology across the J/K boundary strata at Brodno near Žilina, western Slovakia: summary of results.- Cretaceous Research, Vol.20, No. 6, Academic Press, London (1999).
• Houša V., Krs M., Man O., Pruner P. & Venhodová D.: Correlation of magnetostratigraphy and calpionellid biostratigraphy of the Jurrasic/Cretaceous boundary strata in the Western Carpathians. Geologica Carpathica, 50, 2, April 1999, p. 125-144, (1999).
• Houša V., Krs M., Pruner P., Venhodová D., Cecca F., Pisticelo M., Oloriz F. & Tavera J. M.: Magnetostratigraphy and micropalaeontology across the J/K boundary strata in the Tethyan realm. International Geological Conference Carpathian Geology 2000, Geologica Carpathica, 50, special issue, Bratislava, p. 33-35, (1999).

3.5. Průběh izotopové anomálie těžkého kyslíku v devonu pražské pánve: geochemická, paleogeografická a stratigrafická omezení

Jindřich Hladil

Izotopovým studiem sedimentu a nepřeměněného kalcitu ve schránkách brachiopodů siluru a devonu Barrandienu byla doložena výrazná regionální anomálie zvýšeného obsahu ¹⁸O, která v pražské pánvi trvá od pragu do eifelu. Anomálie se projevuje též zvýšenými obsahy Ni a Zn a její vznik odpovídá izolaci a změně složení hlubších a studených vod v někdejší pražské pánvi. Přitom komunikace svrchních části oceánu nebyla přerušena a tudíž hradícím elementem této dlouhodobé a relativně nepohyblivé anomálie ležící v hluboké depresi reliéfu mořského dna byla nejspíše polopropustná pásemná souostroví. Časově souhlasí vznik a zánik anomálie s celosvětově nízkými stavy oceánské hladiny od pragu do emsu, za vysokých stavů hladiny v lochkovu anomálie ještě neexistovala a později, během givetu, zase z těchž důvodů zanikla. Podstatné je, že na koněpruském útesu se anomálie projevuje slabě, na jeho jižní straně a na vnějším svahu pak není přítomna vůbec, a to ukazuje na vody normálního oceánského složení jiného prostoru, než byla pražská pánve.

• Hladíková, J., Hladil, J., Jačková, I.: Evolution of Silurian and Devonian sedimentary environments in Prague basin using isotopic compositions of carbon and oxygen in brachiopod shells (Central Bohemia, Barrandian area). Abstracts and Program of the 3^rd International Symposium on Applied Isotope Geochemistry (AIG-3), Orléans (France, 1999).
• Hladíková, J., Hladil, J. a Jačková, I: Evolution of Silurian and Devonian sedimentary environments in Prague basin using isotopic compositions of carbon and oxygen in brachiopod shells (Central Bohemia, Barrandian area). Published by Tria Co. Olbramovice for the Institute of Geology ASCR and 3^rd International Symposium on Applied Isotope Geochemistry (AIG-3), 2 pp. A2 format (1999).

3.6. Stanovení rozsahu a trendů atmosférických vstupů vybraných těžkých prvků v modelovém území v oblasti Kostelce nad Černými lesy v letech 1990-1999

Petr Skřivan, Miloš Burian, Jaroslav Martínek, Tomáš Navrátil, Olga Kvídová, Irena Dobešová.

Bylo provedeno vyhodnocení látkových toků As, Be, Cd, Cu, Mn, Pb a Zn v celkové atmosférické depozici a ve třech typech srážek pod korunami stromů (throughfallu), které byly monitorovány v letech 1990-1999 v oblasti Kostelce nad Černými Lesy ve středních Čechách. Toky, vyjádřené v μg.m^-2.yr^-1, byly vypočítány na základě více než 2600 analytických stanovení prvků ve vzorcích, shromažďovaných v jednoměsíčních intervalech. Bylo zjištěno, že vstup prvků depozicí na volné ploše je obecně nižší než medián odpovídajících hodnot pro Českou republiku. Od roku 1995 toky vykazují výrazně sestupnou tendenci s výjimkou Mn, který zde dílem pochází z metabolitů lesních stromů. Látkové toky As a Cu se snížily o více než 70 %, Pb o víc než 65 % a Zn o víc než 50 %, což odpovídá sestupnému trendu emisí tuhých kontaminantů v ČR, publikovanému v Ročence MŽP za rok 1998. Pokles depozice olova v letech 1995 až 1999 odpovídá sestupnému trendu jeho emisí, produkovaných zážehovými automobilovými motory. Podobné sestupné trendy v depozici studovaných prvků byly zjištěny také ve vzorcích throughfallu (ze smíšeného lesa a pod korunami buku a smrku). Bylo zjištěno, že vyšší toky prvků ve throughfallu pocházejí dílem z metabolitů lesních stromů a zčásti jsou výsledkem záchytu tuhého aerosolu z přízemních vrstev atmosféry. Bylo prokázáno, že hlavním zdrojem Cu a Zn je atmosférický aerosol. Byly rovněž porovnány rozdíly mezi dvěmi paralelně použitými metodikami vzorkování throughfallu, přičemž byly diskutovány přednosti nových kolektorů opatřených skleněným impaktním kuželem, zamezujícím kontaminaci vzorků.

• Skřivan P., Navrátil T., Burian M.: 10 years of the atmospheric inputs monitoring at the Černokostelecko region, Central Bohemia. Scientia Agriculturae Bohemica (v redakci)

3.7. Nová kinetická nestabilita v kosmickém plazmatu

Mnoho procesů v bezesrážkovém plazmatu vede ke vzniku teplotní anizotropie. Ta je pak zdrojem volné energie generující nestability, které jsou zpravidla kinetické (tj. dané rozdělením částic v rychlostním prostoru). Nestability pak anizotropii snižují a ovlivňují lokální, ale i globální vlastnosti plazmatu. Přestože se studiu kinetických nestabilit věnovalo i věnuje mnoho vědců, stále tato oblast není uzavřena. I v jednoduchém případě bimaxwellovského protonového rozložení, s paralelní teplotou převyšující teplotu kolmou, jsme objevili novou nestabilitu - Alfvénovu "firehose" (termín pro nestabilitu, fyzikálně připomínající kroucení požární či zahradnické hadice, zde jde o vlnění magnetických siločar v plazmatu), která soutěží s dříve známou nestabilitou - hvizdovou "firehose". V naší práci se zabýváme lineárními vlastnostmi obou nestabilit a studujeme jejich nelineární vlastnosti pomocí numerických simulací. Lineární teorie i numerické simulace ukazují, že Alfvénova "firehose" je důležitou a často dominantní nestabilitou, která pak určuje vlastnosti kosmického plazmatu.

• P. Hellinger: Firehose in low beta plasmas, 24^th General Assembly of EGS, Den Haag, 1999.
• P. Hellinger: Alfvén firehose: new instability driven by anisotropic protons, AGU Fall meeting, San Francisco, 1999.
• P. Hellinger: New kinetic instability: oblique Alfvén firehose, Journal of Geophysical Research, in print.

3.8. Vliv vodní páry, oblaků a srážek na degradaci radiového signálu v cm a mm pásmech

V rámci projektu COST255 byl získán soubor výsledků, které kvantifikují vliv vodní páry, oblaků a deště na zeslabení mikrovlnného signálu. Na základě statistické analýzy měřených hodnot útlumu a intenzity srážky byla vypracována původní metoda predikce útlumu radiových vln deštěm pro tzv. nejhorší měsíc v roce. Dále byla sestavena mapa izočar intenzit dešťů pro ČR jako nutný vstupní parametr metody ITU-R pro stanovení distribuční funkce útlumu deštěm pro směrové mikrovlnné spoje. Byl vyhodnocen denní a sezónní chod intenzit dešťů a integrálního obsahu vodní páry i oblačné vody z radiosondážních měření v ČR a Itálii, to umožnilo stanovit denní a roční chod atmosférického útlumu pro radiový signál z družicových spojů. Byla navržena a prověřena původní metoda retrospektivní kategorizace typu srážky z časového průběhu intenzity deště. Metoda umožňuje přesněji interpretovat radarová měření srážek a stanovit útlum radiového signálu deštěm.
Boumis, M., Řezáčová, D., Sokol, Z: Calculation of the vertical gradient of the atmospheric refractivity by making use of 3-D objective analysis technique. - Electronics Lett. 35: 1583-1584 (1999).

• Fišer, O., Boumis, M., Vejvoda, J.: Diurnal & seasonal variations of rain, water vapour and cloud attenuation at Ku band in Central and Southern Europe. - In: XXVIth URSI General Assembly. P. 381. Toronto 1999.
• Fišer, O., Pettinger, M., Vejvoda, J.: Diurnal and seasonal variation statistics using radiometric measurement in Luxembourg. - In: COST255 Draft Report Radiowave Propagation Modelling for SatCom Services at Ku band and Above Pp.2.6/73 - 2.6/77. Bech, Luxembourg 1999.

3.9. Výškový profil efektu geomagnetických bouří v ionosféře a atmosféře

Silné geomagnetické bouře působí negativně na družice, pozemní technologie (ropovody, plynovody, elektrické sítě), na lidské zdraví, působí na ozonosféru a asi i na počasí. Proto potřebujeme znát jejich působení na celý systém země-atmosféra-ionosféra-magnetosféra. Na základě vlastních výsledků i výsledků dalších autorů byl sestaven prvý výškový profil efektu geomagnetické bouře od troposféry do maxima ionosféry. Jasně se vydělují tři oblasti s různou morfologií, příčinou a mechanizmem efektu: (1) F2 vrstva (maximum) ionosféry se silným efektem, který je odezvou na silný efekt v neutrální termosféře, vyvolaný hlavně Jouleovým ohřevem elektrickými proudy. (2) Dolní ionosféra a horní střední atmosféra, kde silný efekt je vyvolán přímou ionizací pronikajícími vysokoenergetickými částicemi. Přitom oblast mezi nimi, E-a F1-vrstva ionosféry, vykazuje daleko slabší efekt geomagnetických bouří, který je smíšeného původu. Níže, ve stratosféře, detekovatelný efekt není pozorován. (3) Troposféra a nejnižší stratosféra, kde vidíme efekt odlišné morfologie, způsobený primárně změnou tlakových polí a cirkulace s nejasnou příčínou a mechanizmem, který nejspíše souvisí se změnou intenzity galaktického kosmického záření a pronikáním elektrických polí z magnetosféry. Na základě výše uvedeného scénáře lze začít konstruovat modely, popisující odezvu systému ionosféra-atmosféra jako celku na geomagnetické bouře.

• A.D. Danilov, J. Laštovička: Effects of the geomagnetic storms on the ionosphere and atmosphere. Int. J. Geomagn. Aeronom. 1, #3, 1999.
• J. Laštovička, A.D. Danilov: Height profile of the effect of geomagnetic storms between the ionospheric maximum and the troposphere. 22nd Gen. Assembly IUGG, Symp. GA4.08, Birmingham, 1999; Book of Abstracts, p. B385.
• J. Laštovička, P. Mlch: Is ozone affected by geomagnetic storms? Adv. Space Res. 24: 631-640, 1999.
• D. Burešová, M. Mosert de Gonzalez: F1 region electron density during geomagnetic storms as measured at Pruhonice. Proc. IRI Task Force Activity 1998, 73-80, ed. S.M. Radicella, ICTP, Trieste, 1999.

3.10. Model elektronové teploty pro oblast vnější ionosféry

Na základě měření elektronové teploty na palubě tří družic řady INTERKOSMOS (IK19, IK24, IK25) v kombinaci s družicemi řady MAGION byla vytvořena databáze obsahující data z období vysoké sluneční aktivity (21. a 22. cyklus). Tato databáze umožnila zkonstruovat globální empirický model elektronové teploty, skládající se z řady dílčích modelů pro jednotlivá období roku (březnová a zářijová rovnodennost, červnový a prosincový slunovrat) a pro čtyři výškové rozsahy (550 km, 900 km, 1500 km a 2500 km). Model pro libovolnou dobu a výšku je pak možno získat interpolací.

Hlavními souřadnicemi modelu jsou místní magnetický čas (MLT) a nově zavedená modifikovaná invariantní šířka (DIPINVL) umožňující lépe kompenzovat délkové variace. Pro analytický model bylo použito systému přidružených Legendreových polynomů (řád 8), vliv slunečního toku F_10.7 a sezónní asymetrie jsou zahrnuty jako poruchy globálního modelu (přidružené Legendreovy polynomy, řád 6).

Pro model IRI (Mezinárodní referenční ionosféra, projekt URSI/COSPAR) znamená popsaný model značné zpřesnění, neboť analyzovaná data jsou konzistentní z hlediska úrovně sluneční aktivity. Také výrazné ranní zvýšení elektronové teploty (morning overshoot) ve výškách do 1000 km sleduje náš model velmi výrazně, zatímco v dosavadním modelu IRI není tento jev téměř respektován. Porovnání s dalšími dostupnými měřeními elektronové teploty z období slunečního maxima (družice DE-2 a Hinotori) ukázalo dobrý souhlas. Proto byl námi navržený model přijat jako součást modelu IRI2000.

• V. Truhlík, L. Třísková, J. Šmilauer and V.V. Afonin, Global empirical model of electron temperature in the outer ionosphere for period of high solar activity based on data of three Intercosmos satellites. Adv. Space Res. 25, 163-169, 2000
• V. Truhlík, L. Třísková and J. Šmilauer, Improved electron temperature model and comparison with satellite data. Adv. Space Res. (2000), v tisku

3.11. Vývoj prouhelňovacího procesu v karbonu a charakter primárního napětí v blízkosti tektonických poruch

Uhelné klasty tj. úlomky a valouny uhlí v ostravském a karvinském souvrství svědčí o rychlé a časné rozsáhlé erozi uhelných slojí i z nejbližších podložních sedimentárních cyklů. Studium textury uhlí uhelného klastu, jeho mineralizace i stupně prouhelnění uhelné hmoty prokázalo velmi rychlé prouhelňování uhelných slojí, které proběhlo záhy po jejich překrytí sedimentem. Pro karbonské pánve v předpolí variských orogenních pásem bude nutné revidovat paleotermické gradienty a patrně i mechanismus prouhelňovacích procesů.

Primární tektonická stavba karbonského masívu byla významnou měrou ovlivněna násunem karpatských příkrovů. Přímé důkazy o redistribuci napětí v tomto zmlazeném karbonském pohoří dosud chyběly a úvahy se opíraly jen o rozbor geomorfologie paleoreliéfu karbonu a rozbor současné geomorfologie na satelitních snímcích. Na základě interpretace výsledků hydraulického štěpení stěn vrtů bylo zjištěno, že ve většině studovaných případů z intervalu hloubek 600 - 900 m je vodorovná složka napětí větší než vyplývá z elastického modelu geostatického zatížení. Pod karpatskými příkrovy a v jejich předpolí bylo zjištěno, že směr větší složky horizontálního napětí je zpravidla ve směru násunu karpatských příkrovů. Získané výsledky představují nové poznatky o genezi a vývoji karbonského pohoří.

Výzkum byl podporován grantovými projekty GAČR 205/97/0307, GAČR 105/97/0732. (B)

• Martinec, P., Staš, L., Kubica, P.(1999): Některé geologické aspekty ovlivňující přirozené pole napětí ve východní části ostravsko-karvinského hřbetu v dobývacím prostoru Dolu ČSM, ČMD a.s. In: Kaláb Z. -ed. : Postavení seismologie a inženýrské geofyziky v geologických průzkumech. Sborník referátů z regionální konference ÚGN AVČR Ostrava, pp.229-237.
• Staš, L., Souček, K., Hortvík, K., Šimkovičová, J. (1999): Measurements of Primary Horizontal Stress in Czech Part of Upper Silesian Basin by Using the Borehole Wall Hydrofracturing, In. Zuberek W.M. -ed.: Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M-22 (310) , Warszawa , pp. 189-196
• Dvořák L., Hortvík K., Kolcún A., Martinec P., L. Staš (1999): Analýza 3D modelu pro stanovení primárních horizontálních napětí v české části hornoslezské pánve s ohledem na řešení pomocí MKP.- In. Sb. konference: Postavení seismologie a inženýrské geofyziky v geologických průzkumech. (Kaláb Z. ed.), Ústav geoniky AVČR Ostrava, 27. až 28.dubna 1999, str.229-237.
• Honěk J., Martinec P. (1999): Vztah střední odraznosti vitrinitu Ro k obsahu prchavé hořlaviny černých uhlí české části hornoslezské pánve - In: Proc.4^th. Czech and Polish Conference about Carboniferous sedimentology and the 2th. Czech-Polish geomechanical Symposium. Acta Geonica, Ústav geoniky AVČR, Ostrava, :117-129.
• Kožušníková, A., Martinec, P., Pešek, J., Valterová, P. (1999): Coal clasts in the Carboniferous sediments of the Upper Silesian basin. Abstr. XIVth. Congress on the Carboniferous-Permian, August 17.-21. 1999, Calgary, Canada. (paper in print).
• Kožušníková, A., Martinec, P., Pešek, J., Valterová, P. (1999): Coal clasts in the Carboniferous sediments of the Upper Silesian basin. Bulletin of the Czech Geological Institute (ČGÚ), Praha, Vol. 74, No.2, 109-113.
• Martinec P., Bezuško P.(1999): Bilance metanu v geologické a těžební historii české části hornoslezské pánve.- In:Sb. II. mezinárodní konference : Netradiční metody využití ložisek. VŠB-TU, ÚGN AVČR Ostrava, 17-18.11.1999.
• Martinec P., Jakubec M.(1999): Chemical and mineralogical composition of argillized volcanic ash - coal tonsteins, tuffites and whetstones in the coalbearing sequences of the Upper Silesian basin, Czech Republic.-In: Abstr. XIVth. Congr. Carboniferous Permian, August 17 -21. 1999, Calgary, Canada .:90, (paper in print).
• Martinec P., Honěk J., Staněk F.(1999): Bituminous coal of the Upper Silesian basin, the Czech Republic- Relationship between mean vitrinite reflectance Ro,volatile matter Vdaf and content of carbon, hydrogen and nitrogen.-In: Abstr. XIVth. Congr. Carboniferous Permian, August 17 -21. 1999, Calgary, Canada, :59, (paper in print).

3.12. Vývoj iteračních řešičů pro matematické modelování

Řešení náročných úloh matematického modelování je podmíněno existencí výkonných řešičů pro řešení rozsáhlých systémů lineárních rovnic. Pro jejich vytvoření je třeba hledat vhodné numerické algoritmy, ve kterých je třeba zohlednit specifika řešených úloh i specifika používané výpočetní techniky. Zvláštní pozornost přitom zasluhují víceprocesorové paralelní výpočetní systémy. V rámci uvedené tématiky byla vykonána následující práce:

1. bylo studováno proměnné nelineární předpodmínění, umožňující mnohonásobnou redukci výpočetního času při řešení velmi rozsáhlých úloh. Redukci je přitom možno dosáhnout omezením přesunu dat z vnější paměti i redukcí komunikace při paralelizaci.Výsledkem práce je teoretická analýza řešiče [1], [2], [3], [4], [10]
2. nově byla studována aditivní Schwarzova metoda umožňující paralelizaci výpočtu mezi větší počet procesorů. Výsledkem je návrh využití pro řešení 2D úloh na slepovaných oblastech i programová realizace a testovací výpočty pro 3D úlohy [8], [9]
3. byly získány nové zkušenosti s paralelizací pro řešení úloh pružnosti metodou rozložení posunutí [5], [6], [7]

Výzkum byl podporován grantovými projekty GAČR 105/99/1229, INCO KIT977006, MŠMT OK 383, MŠMT LB98273 (B).

• R. Blaheta: CG with nonlinear variable preconditioning, first version, ÚGN AV ČR Ostrava, 1^st July, 1999. Rozšířená verze bude zaslána do Number. Lin. Algebra Appl.
• R. Blaheta, P. Byczanski, R. Kohut, A. Kolcun and Z. Rakowski and A. Hájek: Large Scale Mathematical Modelling of the effects of mining with GEM3/HPC software. Czech-Polish Geomechanical Symposium, 1999, Documenta Geonica 1999
• R. Blaheta, O. Jakl, R. Kohut, J. Starý: Iterative displacement decomposition solvers for HPC in geomechanics. In: Proc. Large Scale Scientific Computing LSSC’99, S.Margenov, P. Vassilevski, P. Yalamov eds., Vieweg 1999, to appear
• R. Blaheta, O. Jakl, R. Kohut, A. Kolcun, J. Starý: An analysis of the stress fields induced by mining with application of parallel high performance computing, In: NUMOG VII Numerical Models in Geomechanics, G.N. Pande, S. Pietruszczak, H.F. Schweiger eds., A.A. Balkema, Rotterdam 1999, pp 229-234
• R. Blaheta, O. Jakl, J. Starý, Large-scale FE modelling in geomechanics: a case study in parallelization. In: Recent Advances in Parallel Virtual Machine and Massage Passing Interface, J.D. Emilio luque, T. Margelef (Eds.) Springer Barcelona, 1999, pp. 299-306.
• O. Jakl, P. Grygárek: Výkonové charakteristiky počítačů IBM RISC Systém/6000 při vědeckotechnických výpočtech. Konference 3 mi, Dolní Lomná, vyjde.
• O. Jakl: Parallel computing in the ATM environment. In: proc. ATMTechnology Users Symposium, Technical University of Košice, Košice 1999, pp. 155-159.
• R. Blaheta: Implementace aditivní Schwarzovy metody pro řešení 2D úloh na oblastech sestavených z podoblastí, zpráva SAM ÚGN AV ČR Ostrava, listopad 1999
• R. Blaheta, J. Starý: Paralelní implementace metody sdružených gradientů s předpodmíněním pomocí Schwarzových metod, zpráva SAM ÚGN AV ČR Ostrava, prosinec 1999
• R. Blaheta: Variable displacement decomposition preconditioning, Seminar Days on Numerical Methods, KUN Nijmegen 19.-20.10. 1999

3.13. Soubor realizačních cílených geomorfologických studií z oblasti Moravy v r. 1999

Antropogenní ovlivnění reliéfu východní části Národního parku Podyjí:

Byly zmapovány a hodnoceny antropogenní transformace reliéfu východní části Národního parku Podyjí. Na morfogenetickém základě byla zpracována mapa antropogenních tvarů, která podává představu o intenzitě ovlivnění reliéfu v předválečném a poválečném období. Mapování umožnilo podchytit zbytky antropogenních transformací a rozpoznat genetický základ reliéfu, na který jsou vázány vyvíjející se ekosystémy. Antropogenní tvary reliéfu v zájmovém území vznikaly jak přímými, tak nepřímými antropogenními transformacemi.

Studium a modelování antropogenního ovlivnění říční sítě v  přírodní rezervaci Vrapač:

Studie obsahuje poznatky o současném stavu aktivit říčních koryt a dílčích ramen (smuh), o charakteru fluviální sedimentace (zrnitostní analýze), geobiocenologické typizaci, rybích společenstvech a účincích povodně z roku 1997. V Národním přírodní rezervaci Vrapač i širším zájmovém území severozápadně od Litovle se vyvinul specifický anastomózní typ říční sítě, který byl dlouhodobě ovlivněn lidskou činností. Na charakter říční sítě jsou vázána cenná společenstva a NPR Vrapač patří k nadregionálně významným územím lužního lesa.

Výzkum byl podporován grantovým projektem GAAV A3086903 (B, C).

• Kirchner, K., Ivan,A., (1999): Reliéf Národního parku Podyjí. Pseudokrasový sborník 1, 6-11 ČSS, Praha 1999.
• Kirchner, K., Ivan, A., Hubatka, F., Nehyba, S., (1999): Reliéf východního okraje Národního parku Podyjí. Geologický výzkum na Moravě a ve Slezsku v roce 1998, VI. roč., s.21-23 ČGÚ, pobočka Brno, Katedry geol. věd PřF MU, Brno 1999.
• Kirchner, K., Ivan, A., (1999): Anastomózní říční systém v CHKO Litovelské Pomoraví. Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku v roce 1998, VI. roč., s.19-20, ČGÚ, pobočka Brno, Katedry geol. věd PřF MU, Brno 1999.

3.14. Izometrická metoda pro řešení mnohaparametrických inverzních úloh

Jiří Málek

Inverzní úlohy představují obecnou fyzikální úlohu, která spočívá v hledání optimálních hodnot modelových parametrů popisujících vlastnosti jistého modelu tak, aby co nejlépe vyhovovaly naměřeným datům. Pro numerické řešení této úlohy byla vypracována řada algoritmů. Řešení často spočívá v hledání globálního minima reziduální funkce v modelovém prostoru.

Nově vyvinutá izometrická metoda velmi rychle řeší slabě nelineární inverzní úlohy s velkým počtem parametrů. Její princip spočívá v zavedení metriky v modelovém prostoru tak, aby modelový prostor byl izometrický s prostorem dat. V případě lineární inverzní úlohy získáme optimální řešení hned v prvním kroku, u nelineárních úloh je třeba postup opakovat. Ze srovnávacích testů vyplývá, že pro některé typy úloh je izometrický algoritmus až o dva řády rychlejší než jiné dosud běžně používané metody. Izometrický algoritmus byl úspěšně použit pro tomografickou lokalizaci seismických ohnisek v anizotropním prostředí v kladenské oblasti a v oblasti západních Čech.

• Kromě geofyzikálních aplikací může najít uplatnění i v dalších oblastech fyziky, ve kterých se zpracovává velké množství experimentálních dat.
• Málek, J.: Tomographic Location of Rockbursts Using Isometric Algorithm. - Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M-22 (310): 167-170 (1999).

3.15. Chemická struktura macerálových frakcí černých uhlí

Pavel Straka

Byla formulována chemická struktura organické hmoty černých uhlí jako základ koncipování nových, ekologických způsobů využití uhlí a pro vystižení reakcí uhelné hmoty s organickými a polymerními strukturami obsaženými v odpadních materiálech.

Objasnění těchto reakcí je významné z hlediska zpracování komunálních i průmyslových odpadů organického charakteru s uhlím na produkty s vysokou užitnou hodnotou. Molekula uhlí byla vyjádřena jako asociát (agregát) aromatických oligomerů nebo makromolekul spojených zejména van der Waalsovými silami. Lze ji definovat jako van der Waalsův komplex aromatických, chemicky heterogenních řetězců.

Pro posouzení reálnosti postulované struktury a pro hlubší poznání komplikovaných aromatických makromolekul byly vypočteny energie chemických vazeb a energie slabých interakcí působících ve struktuře a porovnány s nedávno publikovanými hodnotami. Protože bylo dosaženo uspokojivé shody, je výsledek využitelný v oblasti reakcí uhelné hmoty při zpracování organických odpadů.

Výsledku bylo dosaženo v projektu Grantové agentury Akademie věd ČR č. A2046902.

• Straka P., Buchtele J. Náhunková J.:Chemical structure of maceral groups of coal. - Proceedings - Prospects for Coal Science in the 21^st Century, Taiyuan/Shanxi/China: Vol. I, 113-116 (1999).

3.16. Porézní textura korozních vrstev Zr-slitin

Zuzana Weishauptová

Jedním z významných parametrů charakterizujících korozní vrstvy, které vznikají na Zr-slitinách používaných pro povlakové trubky palivových článků jaderných elektráren, jsou změny jejich porézní struktury v závislosti na povaze korozního prostředí a délce expoziční doby. Sledovaná korozní prostředí byla jednak voda s příměsí lithia při 360 °C, jednak vodní pára při 450 °C. Rychlost růstu korozní vrstvy v prostředí vody s lithiem je zhruba 10x větší než u vodní páry.

Bylo zjištěno, že se vzrůstající tloušťkou korozní vrstvy se postupně vytváří síť transportních dutin pro difúzní tok plynů a iontů k povrchu zirkoniového nosiče. Na základě provedené sorpční analýzy lze vysvětlit výrazně pomalejší růst vrstvy v prostředí vodní páry, který je způsoben nepřítomností reaktantu (Li), jenž způsobuje vznik heterogenních oblastí v povrchu. Na hydrofilním povrchu se vytvářejí ucelené vrstvy molekul vody, které omezují jednak desorpci eventuálních produktů rozpadu, jednak brání v přístupu dalších molekul vody k reakčnímu povrchu. Současně se vznikem vrstev v transportních pórech se sníží jejich průchodnost a zpomalí difúzní tok.
Získané poznatky vedou k lepšímu pochopení mechanismu koroze a s tím spojené možnosti predikce chování povlakových materiálů v jaderném reaktoru.