曙光4000A上三维叠前深度偏移并行计算的应用设计

波动方程叠前深度偏移在地震勘探成像处理方面起着不可替代的作用。随着高性能大规模并行计算机技术的发展,波动方程叠前深度偏移计算在地震勘探中的应用有了很大进步。在波动方程叠前深度偏移处理中,庞大的数据规模与海量计算对计算性能提出了很高的要求。曙光4000A超级计算机系统是我国目前峰值速度最快的商用超级计算机系统,无论是硬件平台建设还是应用软件的配置方面,都具有良好的应用性能。基于该系统设计的三维波动方程叠前深度偏移(炮域)PSDM软件,采用动态负载平衡并行计算模式,具有较高的计算效率,高度的可扩展性和可靠性。     

起伏地表叠前逆时偏移的实现及应用

复杂地表复杂构造是近年来陆上地震勘探的重难点问题.其中,复杂构造成像问题可用叠前深度偏移技术如逆时偏移较好地解决,而地表起伏大、横向变速剧烈引起道间时差大问题则需要采用起伏地表偏移的思路.结合常规地震数据处理,本文提出一种基于起伏面的逆时偏移成像技术流程,该流程利用固定面与平滑起伏面高程差和替换速度将静校正后的叠前炮集反静校正到起伏面上,然后进行起伏面逆时偏移成像计算.将流程应用到模型数据和实际资料处理,结果均表明该流程在复杂地表复杂构造地震成像方面具有很好的效果.     

起伏地表叠前偏移在YCN探区的应用研究

陆地勘探中地表起伏是资料处理一个非常重要影响因素,常规处理通过静校正使观测处在一个水平表面上.但静校正技术中射线垂直出射的假设往往不能成立,带来校正误差,而煤层因其埋深较浅,由地表起伏带来的这种误差尤为突出.起伏地表叠前偏移通过还原炮检点真实位置,能有有效消除静校正带了误差.针对YCN区域,分析了地质条件和表层状况,采用起伏地表叠前偏移处理流程.构建了成像基准面,建立基于成像面的速度模型,采用起伏地表的叠前偏移方法进行成像.实际资料处理结果表明,相对常规叠前偏移处理,提高了目的层分辨率,改善了成像聚焦效果.     

三维逆时偏移GPU/CPU机群实现方案研究

叠前逆时偏移是当前最为准确的地震成像方法,由于计算量大、存储量大等原因需要合适的实现策略和高效的计算平台.本文以高阶有限差分逆时偏移为基础,重点讨论了在GPU上实现需要解决的显存不足问题和人工边界问题.利用区域分解技术可以在当前GPU上高效地实现任意生产规模的三维逆时偏移成像,不会受到GPU显存规模的制约.常规最佳匹配层边界条件边界区域控制方程与内部区域差异较大,不适于GPU高速运算.本文在GPU上实现近似最佳匹配层(NPML)边界条件,使得高阶有限差分计算不需要分支判断,边界区域辅助波场的存储量也较低,保证了在GPU上进行波场传播的高效性.三维理论数据和实际资料成像结果表明了本文方法的正确性.     

HRCLDAS与ERA5-Land气温日统计数据在山东地区的对比评估

基于山东省2021年3月—2022年2月1 519个气象观测站2 m气温观测数据,对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(High Resolution China Meteorological Administration Land Data Assimilation System,HRCLDAS)和欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集(ERA5-Land)逐小时2 m气温分析的日统计数据(平均气温、最高气温、最低气温)进行对比评估。结果显示:(1)HRCLDAS/ERA5-Land日统计平均气温、最高气温、最低气温的均方根误差分别为0.1/1.2 ℃、0.6/1.9 ℃、0.4/1.7 ℃,表明HRCLDAS具有更高的精度,且在不同地理区域、不同海拔高度的表现均优于ERA5-Land,大部地区的偏差(-0.5~0.5 ℃)远低于ERA5-Land(-2.0~2.0 ℃)。(2)两套数据对高温及寒潮过程的监测能力对比评估表明,HRCLDAS能够捕捉到大部分的高温以及寒潮过程,其与观测的高温日数及寒潮日数空间分布较为相似,但对影响范围存在一定的低估;ERA5-Land则只能监测到部分高温及寒潮过程,并对高温日数与寒潮日数存在严重的低估。     

适于大规模数据的三维Kirchhoff 积分法体偏移实现方案

为适应实际生产中对大规模三维工区数据处理的效果及效率的要求,提出了按三维成像体输出成像结果的3D Kirchhoff积分法偏移实现方案.将地震数据按共偏移距道集形式排放,每个共偏移距数据的偏移类似于一个3D叠后Kirchhoff积分偏移,极大地降低了对计算机内存和局部盘及I/O通讯率的要求.每个地震道的成像(输出等时面)在由炮检点连线定义的旋转坐标系中进行,更好地考虑了偏移孔径计算及反假频处理.同时兼顾了超大规模地震数据PSTM成像处理中内存需求量、I/O通讯问题、并行处理方案及效率优化的细节问题.并行计算用偏移距号和每个共偏移距数据体中的线号作为一级和二级索引进行任务分解,更适应当前计算机集群中计算节点比较多的情况.最后考虑了在基本不影响效率的前提下的断点保护处理方案.理论及实际数据测试结果说明了该方案的可行性,与商业软件的对比验证了该方案的优越性.在此较完善的实现方案基础上,可以容易地把更优越的积分类偏移方法迅速推向实用化.     

叠前偏移计算中多文件并行I/O技术

这里针对波动方程叠前深度偏移计算所涉及的数据,设计相应的数据文件格式,快速有效地从多文件海量数据中获取所需信息;根据不同的输入/输出数据,采用不同读写方式(串行/并行);解决了并行计算时的负载平衡以及计算中断后的数据恢复,充分提高了波动方程叠前深度偏移计算效率。     

山东区域性高温的变化特征及其对增暖的响应

基于区域性高温天气过程等级划分标准,利用逐日最高气温资料,客观识别山东省区域性高温事件,并分析其时空分布和变化特征及其对气候增暖的响应。结果表明：1961—2020年山东省共发生了区域性高温154次,平均每年约2.6次,主要出现在6—7月;西部地区多,山区和沿海地区少;年际和年代际变化明显,发生了减少到增多的趋势变化,20世纪60年代至80年代显著减少,90年代中期之后开始增多,21世纪明显增多,持续时间、影响范围和过程强度明显增加增强。区域性高温对气候增暖响应显著,随着增暖加剧,年最晚出现时间明显推迟,频次也更多,持续时间更长,影响范围更大,强度更强,且更长更强的区域性高温事件也更容易发生。     

地震叠前偏移处理子系统集成技术

设计开发通用处理模块集成框架,不仅适合偏移模块集成,也适合其它处理模块集成。做到每个处理模块的界面风格一致、操作方式一致、作业流程控制一致。集成界面的功能主要有作业卡的编辑修改、作业提交、删除作业、作业监控以及一些辅助功能。这里对处理模块参数进行了高度抽象,采用资源文件的方法,管理各个模块,通过模块注册,使模块的增加和修改变得异常简单,不必重复编写控制界面,非常便于系统的移植和维护。