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GIGJ: a crustal gravity model of the Guangdong Province for predicting the geoneutrino signal at the JUNO experiment

Authors :
Monica Sisti
Agnese Giaz
Stefano Maria Mari
A. Brigatti
Severino Angelo Maria Bussino
C. Sirignano
Vito Antonelli
F. Dal Corso
D. Pedretti
Giuseppe Verde
R. Brugnera
Roberto Isocrate
G. Galet
Ivano Lippi
M. Montuschi
Daniele Sampietro
G. Salamanna
Massimiliano Nastasi
Marco Grassi
Antonio Budano
Antonio Insolia
Cristina Martellini
Andrey Formozov
Xuefeng Ding
Alessandra Re
Marco Giammarchi
Fabio Mantovani
G. Fiorentini
Enrico Bernieri
E. Meroni
Filippo Marini
Fatma Sawy
M. Buscemi
D. Lo Presti
Alessandro Paoloni
Mauro Mezzetto
Marica Baldoncini
Fausto Ortica
Yury Malyshkin
Daniele Corti
Virginia Strati
Mirko Reguzzoni
Salvatore Monforte
Giulio Settanta
Luca Stanco
Giuseppe Andronico
Piero Poli
Andrea Fabbri
Gioacchino Ranucci
Davide Chiesa
A. Garfagnini
Marco Bellato
S. Dusini
Fabio Longhitano
Aldo Romani
R. Pompilio
M. Spinetti
R. Ford
P. Saggese
Lino Miramonti
Ivan Callegari
Paolo Lombardi
N. Pelliccia
Lorenzo Rossi
S. Parmeggiano
Ezio Previtali
Barbara Ricci
Rossella Caruso
Lucia Votano
Institut des Sciences de la Terre (ISTerre)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Reguzzoni, M.
Rossi, L.
Baldoncini, M.
Callegari, I.
Poli, P.
Sampietro, D.
Strati, V.
Mantovani, F.
Andronico, G.
Antonelli, V.
Bellato, M.
Bernieri, E.
Brigatti, A.
Brugnera, R.
Budano, A.
Buscemi, M.
Bussino, S.
Caruso, R.
Chiesa, D.
Corti, D.
Dal Corso, F.
Ding, X. F.
Dusini, S.
Fabbri, A.
Fiorentini, G.
Ford, R.
Formozov, A.
Galet, G.
Garfagnini, A.
Giammarchi, M.
Giaz, A.
Grassi, M.
Insolia, A.
Isocrate, R.
Lippi, I.
Longhitano, F.
Lo Presti, D.
Lombardi, P.
Malyshkin, Y.
Marini, F.
Mari, S. M.
Martellini, C.
Meroni, E.
Mezzetto, M.
Miramonti, L.
Monforte, S.
Montuschi, M.
Nastasi, M.
Ortica, F.
Paoloni, A.
Parmeggiano, S.
Pedretti, D.
Pelliccia, N.
Pompilio, R.
Previtali, E.
Ranucci, G.
Re, A. C.
Ricci, B.
Romani, A.
Saggese, P.
Salamanna, G.
Sawy, F. H.
Settanta, G.
Sisti, M.
Sirignano, C.
Spinetti, M.
Stanco, L.
Verde, G.
Votano, L.
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-PRES Université de Grenoble-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Reguzzoni, M
Rossi, L
Baldoncini, M
Callegari, I
Poli, P
Sampietro, D
Strati, V
Mantovani, F
Andronico, G
Antonelli, V
Bellato, M
Bernieri, E
Brigatti, A
Brugnera, R
Budano, A
Buscemi, M
Bussino, S
Caruso, R
Chiesa, D
Corti, D
Dal Corso, F
Ding, X
Dusini, S
Fabbri, A
Fiorentini, G
Ford, R
Formozov, A
Galet, G
Garfagnini, A
Giammarchi, M
Giaz, A
Grassi, M
Insolia, A
Isocrate, R
Lippi, I
Longhitano, F
Lo Presti, D
Lombardi, P
Malyshkin, Y
Marini, F
Mari, S
Martellini, C
Meroni, E
Mezzetto, M
Miramonti, L
Monforte, S
Montuschi, M
Nastasi, M
Ortica, F
Paoloni, A
Parmeggiano, S
Pedretti, D
Pelliccia, N
Pompilio, R
Previtali, E
Ranucci, G
Re, A
Ricci, B
Romani, A
Saggese, P
Salamanna, G
Sawy, F
Settanta, G
Sisti, M
Sirignano, C
Spinetti, M
Stanco, L
Verde, G
Votano, L
Reguzzoni M.
Rossi L.
Baldoncini M.
Callegari I.
Poli P.
Sampietro D.
Strati V.
Mantovani F.
Andronico G.
Antonelli V.
Bellato M.
Bernieri E.
Brigatti A.
Brugnera R.
Budano A.
Buscemi M.
Bussino S.
Caruso R.
Chiesa D.
Corti D.
Dal Corso F.
Ding X.F.
Dusini S.
Fabbri A.
Fiorentini G.
Ford R.
Formozov A.
Galet G.
Garfagnini A.
Giammarchi M.
Giaz A.
Grassi M.
Insolia A.
Isocrate R.
Lippi I.
Longhitano F.
Lo Presti D.
Lombardi P.
Malyshkin Y.
Marini F.
Mari S.M.
Martellini C.
Meroni E.
Mezzetto M.
Miramonti L.
Monforte S.
Montuschi M.
Nastasi M.
Ortica F.
Paoloni A.
Parmeggiano S.
Pedretti D.
Pelliccia N.
Pompilio R.
Previtali E.
Ranucci G.
Re A.C.
Ricci B.
Romani A.
Saggese P.
Salamanna G.
Sawy F.H.
Settanta G.
Sisti M.
Sirignano C.
Spinetti M.
Stanco L.
Verde G.
Votano L.
Source :
Journal of Geophysical Research : Solid Earth, Journal of Geophysical Research : Solid Earth, American Geophysical Union, 2019, 124 (4), pp.4231-4249. ⟨10.1029/2018JB016681⟩, J.Geophys.Res.Solid Earth, J.Geophys.Res.Solid Earth, 2019, 124 (4), pp.4231-4249. ⟨10.1029/2018JB016681⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Gravimetric methods are expected to play a decisive role in geophysical modeling of the regional crustal structure applied to geoneutrino studies. GIGJ (GOCE Inversion for Geoneutrinos at JUNO) is a 3D numerical model constituted by ~46 x 10$^{3}$ voxels of 50 x 50 x 0.1 km, built by inverting gravimetric data over the 6{\deg} x 4{\deg} area centered at the Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) experiment, currently under construction in the Guangdong Province (China). The a-priori modeling is based on the adoption of deep seismic sounding profiles, receiver functions, teleseismic P-wave velocity models and Moho depth maps, according to their own accuracy and spatial resolution. The inversion method allowed for integrating GOCE data with the a-priori information and regularization conditions through a Bayesian approach and a stochastic optimization. GIGJ fits the homogeneously distributed GOCE gravity data, characterized by high accuracy, with a ~1 mGal standard deviation of the residuals, compatible with the observation accuracy. Conversely to existing global models, GIGJ provides a site-specific subdivision of the crustal layers masses which uncertainties include estimation errors, associated to the gravimetric solution, and systematic uncertainties, related to the adoption of a fixed sedimentary layer. A consequence of this local rearrangement of the crustal layer thicknesses is a ~21% reduction and a ~24% increase of the middle and lower crust expected geoneutrino signal, respectively. Finally, the geophysical uncertainties of geoneutrino signals at JUNO produced by unitary uranium and thorium abundances distributed in the upper, middle and lower crust are reduced by 77%, 55% and 78%, respectively. The numerical model is available at http://www.fe.infn.it/u/radioactivity/GIGJ<br />Comment: 35 pages, 9 figures, 4 tables

Details

Language :
English
ISSN :
21699313 and 21699356
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Geophysical Research : Solid Earth, Journal of Geophysical Research : Solid Earth, American Geophysical Union, 2019, 124 (4), pp.4231-4249. ⟨10.1029/2018JB016681⟩, J.Geophys.Res.Solid Earth, J.Geophys.Res.Solid Earth, 2019, 124 (4), pp.4231-4249. ⟨10.1029/2018JB016681⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....48d9f431c674229f6bc29a00ab060216
Full Text :
https://doi.org/10.1029/2018JB016681⟩