The spatial patterns of bimaterial interfaces along the Parkfield section of the San Andreas Fault (SAF) and central section of the Calaveras Fault are systematically investigated with large data sets of near-fault waveforms. Different from the usage of direct P and S waves in traditional tomographic studies, a particular seismic phase named fault zone head wave (FZHW) is used to image the bimaterial fault interfaces. The results show clear variations of seismic velocities contrast both along-strike and along-depth directions in both regions, which is in general consistent with local geological setting at surface and existing 3D tomography results. In the Parkfield section of SAF, the result of velocity contrast is used to test the relationship between preferred rupture directions of M6 Parkfield earthquakes and bimaterial interface. Strong velocity contrast (~5-10%) near Middle Mountain (MM) could control the rupture directions of nearby earthquakes to SE, such as the case for 1966 M6 Parkfield earthquake. In comparison, weak velocity contrast (~0-2%) near the epicenter of the 2004 Parkfield M6 earthquake (i.e., Gold Hill) probably has no influence on controlling its rupture direction, which is consistent with the bilateral rupture of the 2004 Parkfield earthquake. In the central Calaveras Fault, a detailed analysis of the moveout between FZHWs and direct P waves revealed the existence of a complicated fault structure with velocity contrast increasing from NW to SE of station CCO. The high velocity contrast SE of station CCO could be caused by a low-velocity zone SE of station CCO. The spatio-temporal variations of seismic velocity around the central Calaveras Fault and its nearby region are investigated based on the waveform analysis of 333 repeating clusters following the 1984 ML6.2 Morgan Hill earthquake. Clear reduction of seismic velocity is shown for all repeating clusters immediately after the mainshock, followed by a logarithmic recovery. The coseismic change mostly occurs at shallow layers (top few hundred meters) for the region away from the rupture area of the mainshock, but extends much deeper around the rupture zone of the Morgan Hill earthquake. The estimated depth of the damage zone is up to 6 km in the fault based on the repeating clusters directly beneath station CCO. Finally, temporal changes around the Parkfield section of SAF are studied using recently developed ambient noise cross-correlation technique. The extracted daily empirical Green functions (EGFs) from 0.4-1.3 Hz noise records are used to estimate subtle temporal changes associated with large earthquakes from local to teleseismic distances. The results show clear coseismic reduction of seismic velocities after the 2004 M6 Parkfield earthquake, similar to the previous observation based on repeating earthquakes. However, no systematic changes have been detected for other four regional/teleseismic events that have triggered clear tremor activity in the same region. These results suggest that temporal changes associated with distance sources are very subtle or localized so that they could not be detected within the resolution of the current technique (~0.2%).

This thesis investigates reasons for significant uncertainties in added wave resistance predictionsand how wave conditions can potentially affect the design of RoPax ferries. The objectiveis to find a suitable prediction method of added wave resistance for the RoPax ferry designapplication. Furthermore, the wave environment on the route strongly influences this delicateand complex phenomenon. Thus, the emphasis is to understand the added wave resistancethrough a case study with a probabilistic wave environment.The fast transition into decarbonization and regulations regarding energy-efficient ship designhave ramped up the awareness of the influence of seaways. For lower speeds, the addedresistance becomes a more significant part of total resistance, with concerns regarding minimumpropulsion power and safe maneuvering in adverse sea conditions. Consequently, the demandhas rocketed for profound insight and accurate prediction methods of added wave resistance. Inaddition, with new larger ships, added wave resistance domain for short waves becomes essentialand an additional challenge regarding predictions. Nevertheless, added wave resistancepredictions are complex and contain many pitfalls, so accurate estimations of the ship’s addedwave resistance response and wave environment are crucial. In addition, added wave resistanceis very ship-specific, and published research for RoPax ferries is rare.Due to significant uncertainties for general numerical methods, the study investigates a new(modified NTUA) semi-empirical method refined for ships with a large beam-to-draft ratio.In addition, a realistic wave environment is included by selecting relevant wave spectra forconditions on the route.The study shows that significant variances of added wave resistance predictions arise fromselecting prediction methods beyond the range of applicability and rough assumptions of waveconditions and spectra. The case study discovered that errors might also be introduced bythe classification society definitions, which gives reasons to rethink the applied definition of"average BF 8" wave conditions for Safe Return to Port (SRtP) assessments. This can causea false illusion of the ship’s performance and safety in waves. Only the misjudgment ofthe most critical peak period resulted in a rough underestimation (> 40%) of mean addedwave resistance. The error corresponded to 215% of the still water resistance for the SRtPassessment. In addition, the nature of added wave resistance is very ship specific. Therefore, theauthor emphasizes caution when selecting the prediction method, especially for semi-empiricalmethods. Despite the first promising glance of the applied semi-empirical method, it appearsthat the ship database correlates poorly for RoPax ferries. Reliability for the method is weak forshort waves, with a tendency to large overestimations. The lack of references of RoPax vesselsfor validations, accident statics in adverse sea conditions and recent insight into nonlinear effectsrequest further research on added wave resistance for modern hull shapes. / Den här studien undersöker orsaker till stora osäkerheter i adderade vågmotståndsberäkningaroch hur vågförhållanden eventuellt kan påverka designen av RoPax-färjor. Målet är att hittaen tillämpbar beräkningsmetod för adderat vågmotstånd för RoPax-designapplikationer. Dettakänsliga och komplexa fenomenet påverkas starkt av vågmiljön längs med rutten. Därför ärtyngdpunkten att förstå det adderade vågmotståndet genom en fallstudie med en probabilistiskvågmiljö.Den snabba övergången av minskat koldioxidutsläpp och designriktlinjerna för energieffektivafartyg har drivit fram förståelsen av sjövägarna inverkan. För lägre hastigheter utgör de adderademotstånd en mer betydande del av det totala motståndet, vilket har skapat oro för otillräckligframdrivningskraft och förlust av manövreringsförmåga under ogynnsamma sjöförhållanden.Därmed har efterfrågan ökat för djupare förståelse och noggranna beräkningsmetoder föradderat vågmotstånd. Dessutom, för allt större fartyg, blir också den adderade vågmotstånds-domänen för korta vågor dominerande och ytterligare en utmaning för beräkningsmetoderna.Eftersom adderade vågmotståndsberäkningarna är komplexa och omfattar många fallgropar,så därför är noggranna uppskattningar av fartygetsresponsen för adderad vågmotstånd ochvågmiljön avgörande. Dessutom är adderade vågmotståndet väldigt fartygsspecifikt, och publi-cerad forskning för RoPax-färjor är sällsynta.På grund av betydande osäkerheter för allmänna numeriska metoder utforskar studien enny (modifierad NTUA) semi-empirisk metod anpassad för fartyg med ett stort skeppbredd-djupgående förhållande. Dessutom inkluderas en realistisk vågmiljö genom att välja relevantavågspektra baserat på ruttens förhållanden.Studien visar att omfattande variationer av adderade vågmotståndsberäkningar uppstår genomatt välja beräkningsmetoder utanför dess tillämpningsområde, och grova antaganden om våg-förhållanden och vågspektra. Fallstudien upptäckte att fel också kan introduceras genomklassificeringssällskapets definitioner, vilket ger skäl att överväga den tillämpade definitionen av”genomsnittliga Beauforts 8"vågförhållanden för Safe Return to Port (SRtP) utredningar. Dettakan orsaka en falsk illusion av fartygets prestanda och säkerhet i vågor. Endast felbedömningenav den kritiska pik-perioden resulterade i en grov underskattning (> 40%) av den genomsnittligaadderade vågmotståndet. Felet motsvarade 215% av lugnvatten motståndet för SRtP-utredningen.Dessutom är karaktären av adderat vågmotstånd mycket fartygsspecifik. Därför framhållerförfattaren försiktighet för val av beräkningsmetoden, speciellt för semi-empiriska metoder.Trots en lovande första anblicken av det tillämpade semi-empiriska metoden, verkar det somom fartygsdatabasen korrelerar dåligt för RoPax-fartyg. Tillförlitligheten för metoden är svagför korta vågor, med en tendens till stora överskattningar. Bristen på RoPax-referenser förvalidering, olycksstatistiken för RoPax-fartyg och den senaste tidens insikt i icke-linjära effekterger anledning för vidare forskning om adderat vågmotstånd för moderna skrovformer.