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自重可压缩层状球体地球模型下地震变形算法的优化研究
引用本文:刘泰, 唐河, 佘雅文, 付广裕, 孟国杰. 2022. 自重可压缩层状球体地球模型下地震变形算法的优化研究. 地球物理学报, 65(4): 1229-1239, doi: 10.6038/cjg2022P0406
作者姓名:刘泰  唐河  佘雅文  付广裕  孟国杰
作者单位:1. 中国地震局地震预测研究所, 北京 100036; 2. 中国科学院大学计算地球动力学重点实验室, 北京 100049; 3. 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院, 北京 100083
基金项目:国家自然科学基金;国家重点实验室开放基金;中国地震局地震预测研究所基本科研业务费专项;国家重点研发计划
摘    要:

本文利用龙格库塔法求解球坐标系下微分方程组, 基于自重、可压缩和连续分层地球模型研究地震引起的地球变形, 优化相关算法.首先对传统的两次同向积分法进行调整, 对微分方程的齐次部分进行两次相向积分, 分别由地心向上积分至震源和由地表向下积分至震源.接着利用震源间断条件求解震源上方和震源下方通解的组合系数, 得到微分方程组的解矢量.基于该积分方法可以避免高阶微分方程组求解中精度丢失的问题.
接着与均质地球模型下微分方程组解析解的比较, 发现自重效应对走滑震源低阶求解结果的影响较大, 对垂直引张震源变形解y4的影响超过100阶.最后比较了均质地球模型和层状地球模型下高阶求解结果, 发现两者的比值趋于稳定, 当均质地球模型参数设置为震源所在层参数时, 并且变形深度和震源处于模型同一层, 两种地球模型下高阶变形解的比值趋于1.基于该发现, 结合均质地球模型下渐近解, 可解决实际分层地球模型下震源附近地震变形发散的问题.




关 键 词:微分方程组   两次相向积分   自重   层状地球模型
收稿时间:2021-06-12
修稿时间:2021-07-06
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