基于图形处理器的伪谱和高阶有限 差分混合方法地震波数值模拟

伪谱和高阶有限差分混合方法, 在垂直方向采用交错网格有限差分算子, 利用其并行程度高的特点, 在水平方向采用伪谱算子, 保留其高精度的优势, 是计算地震波场的有效方法. 图形处理器(graphic processing unit, 简写为GPU) 由于其高度并行性, 在计算此类问题中有显著的优势. 由英伟达(NVIDIA)公司推出的统一计算设备架构(compute unified device architecture, 简写为CUDA)平台极大地简化了GPU编程的难度. 为提高计算效率, 本文实现了基于CUDA 平台的混合方法二维地震波场模拟. 然后基于二维均匀介质模型将CPU与GPU版本的运行时间进行对比. 实际测试结果表明, 基于CUDA 的并行模拟方法在保证计算精度的同时显著地提高了计算速度, 为开展大规模非均匀地球介质地震波传播数值模拟提供了一种可选的方法.      

对多分量地震资料P-和SV-波场分解

在多分量地震勘探资料中,水平和垂直分量都记录有P波和SV波。本文研究了P波和SV波波场分解的方法。当上行P波和S波分别入射时,通过研究它们引起的水平和垂直位移,把地震记录的水平和垂直分量进行分解,得到纵波和转换波;在已知海底介质中纵横波速度和介质密度的情况下,可以在τ-P域内实现波场分解,然后变换到时间域,得到时间域内的纵波和转换波剖面。把本文研究的波场分解方法应用于合成资料,能够有效地分解得到纵波波场和转换波波场。最后,海上多分量实际资料的实例应用表明,本文研究的波场分解方法是可行有效的。本方法也适用于自由表面的资料。     

“洞察”号火星表面地震探测中的发现

“洞察”号任务是火星探测历史上一次巨大的飞跃.本文从介绍“洞察”号的科学目标和火星表面地震观测实验出发,展示“洞察”号地震数据中的发现.受益于“维京”2号的火星探测经验,“洞察”号首次成功监测到了火星震信号,并由此得到了火星壳结构的衰减特征.火星的地震数据中检测到了由气压引起的地表形变和HP3打孔信号,并用于约束登陆点附近表面土层的物理性质和地下结构的反演.此外,使用在2.4 Hz处出现的结构响应能够辨别自然响应和登陆器自振等机械振动.火星的地震数据中也检测出了Glitch和Donk等噪声信号,我们总结了其特征和形成原因.“洞察”号对火星壳的探测比较成功,但是由于缺乏大震级的火星震和陨石撞击事件的记录,对火星深部的了解依然比较有限.     

青藏高原东部的Pn波层析成像研究

利用INDEPTH/ASCENT台阵和其它布设在青藏高原的流动宽频带地震仪数据,反演了青藏高原东部和周边区域的上地幔顶层Pn波速度以及台站延迟.研究区域的平均Pn波速度是8.1 km/s,略高于中国大陆的平均Pn波速度.低速区主要分布在羌塘地块的西部和松潘-甘孜地块,高温异常的岩石圈上地幔很可能是导致这一低速区的原因.班公-怒江缝合带东端区域的Pn波速度达到8.35 km/s,这一高速区可能与向北俯冲的印度板块(东端)有关.另一Pn波高速区分布在祁连山和昆仑山之间,主要由柴达木盆地和共和盆地及其周边地区,两个并不完全连续的高速异常区组成,它可能对应于特提斯洋闭合时北部增生的克拉通地体;在后来的欧亚板块与印度板块的碰撞中,这一地体有可能阻挡了青藏高原向北的生长.相对密集的台站提供了高分辨率的速度结构横向分布和地壳厚度变化.台站延迟显示青藏高原北部和东部的地壳存在显著的减薄--松潘-甘孜地块东北缘的地壳厚度仅为约50 km,而羌塘地块东部唐古拉山地壳最厚,达到75 km,这可能是由于印度-欧亚板块碰撞引起的羌塘地块内部变形增厚所致.     

桌子山断裂带及其新活动特征

1.前言桌子山断裂是南北地震带北段地区内的一条长期活动的大断裂带。1989年,在为石咀山电厂扩建工程区作地震危险性分析与断裂活动性评价工作中,笔者对桌子山断裂带进行了较系统的实地考察,并取得了大量断层新活动方面的资料。本文是对该断裂带主要活动特征的简单介绍与初步分析和总结。     

地震波传播的三维伪谱和高阶有限差分混合方法并行模拟

基于交错网格伪谱法和高阶精度有限差分方法,发展了模拟非均匀介质地震波传播的三维伪谱和有限差分混合算法.该方法在两个水平方向利用交错网格伪谱算子计算空间微分,保留了该方法高效、高精度的优势,在垂直方向采用交错网格高阶精度有限差分算子实现空间微分计算．利用有限差分方法的局部性特征,将三维计算区域在垂直方向上划分为一系列子区域,并分配给不同的处理器,实现了在并行计算机集群上的三维并行计算．通过模拟算例,与离散波数法比较,检验了该算法的精度．为了检验该方法的实用性,在64个处理器上,对三维沉积盆地模型进行了67108864个网格点的并行计算,模拟的波场主频率为1.25Hz,讨论了沉积盆地深度对三维沉积盆地地面运动的影响．      

地震学百科知识(八)——计算地震学

正引言研究理论地震学计算问题所涉及的数值算法以及计算机实现是一门分支学科。它的诞生得益于计算机的广泛应用和大量的高质量地震波形观测资料的获得,是介于理论地震学、计算科学和观测地震学之间的新兴交叉学科。基于基本的物理定律和严格的数学工具,理论地震学给出了定量描述地震震源自     

Modeling seismic wave propagation in heterogeneous medium using overlap domain pseudospectral method

Pseudospectral method is an efficient and high accuracy numerical method for simulating seismic wave propaga- tion in heterogeneous earth medium. Since its derivative operator is global, this method is commonly considered not suitable for parallel computation. In this paper, we introduce the parallel overlap domain decomposition scheme and give a parallel pseudospectral method implemented on distributed memory PC cluster system for modeling seismic wave propagation in heterogeneous medium. In this parallel method, the medium is decomposed into several subdomains and the wave equations are solved in each subdomain simultaneously. The solutions in each subdomain are connected through the transferring at the overlapped region. Using 2D models, we compared the parallel and traditional pseudospectral method, analyzed the accuracy of the parallel method. The results show that the parallel method can efficiently reduce computation time for the same accuracy as the traditional method. This method could be applied to large scale modeling of seismic wave propagation in 3D heterogeneous medium.     

正谊关断裂带的新活动与古地震研究

正谊关断裂横贯贺兰山北部山区,为一长期活动的区域性大断裂带。本文根据大比例尺航卫片解译,野外实际调查资料和~(14)C年代数据,讨论了该断裂带的平面展布、第四纪以来断裂的运动方式,活动强度、最新活动时代及古地震等问题。该断裂带的正谊关断层段新活动强烈,第四纪以来呈明显的左旋走滑活动。断错地貌显示,其最大一组水平错距为1800—2000米,最小一组错距为10—20米。在毛呼都格音沟及葡萄泉子沟发现两处古地震遗迹,估计该两次古地震事件发生在距今约6000年左右。