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基于逐元和轴对称谱元的混合方法及远震波场模拟
被引量：
1
1
作者
李昊臻
刘少林
+2 位作者
董兴朋
蒙伟娟
杨顶辉
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1819-1831,共13页
远震波形成像是研究地球内部结构和动力学过程的重要手段.然而,由于巨大的计算需求,当前在全球尺度(包含震源-台站)数值模拟高频(频率到2 Hz)地震波传播并不现实.谱元法是一种高有效性的数值模拟算法,具有高精度和网格剖分灵活的优点,...
远震波形成像是研究地球内部结构和动力学过程的重要手段.然而,由于巨大的计算需求,当前在全球尺度(包含震源-台站)数值模拟高频(频率到2 Hz)地震波传播并不现实.谱元法是一种高有效性的数值模拟算法,具有高精度和网格剖分灵活的优点,并且已经成功应用于弹性波方程求解中.但缺点是求解远震问题时计算量和存储量较大.为了克服上述难题,本文发展了一种基于逐元并行谱元法与轴对称谱元法相结合的混合方法:即在全球尺度层状模型下使用具有快速计算效率的轴对称谱元法模拟远震背景波场,而在研究区域内使用逐元并行谱元法精确计算非均匀介质中远震波场传播.该方法减少了非均匀介质中远震波场模拟的计算量与存储量,并保持了逐元并行谱元法高精度、低存储量、易并行的优点.数值实验验证了该混合方法的可行性和精确性,并有望进一步应用于实际地震数据远震波形成像研究中.
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关键词
弹性波方程
混合方法
逐元谱元法
轴对称谱元法
远震波场模拟
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职称材料
基于辛-谱元-FK混合方法的保结构远震波场模拟
被引量：
4
2
作者
李冰非
董兴朋
+1 位作者
李小凡
司洁戈
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期4339-4352,共14页
远震全波形层析成像能获得研究区域下方岩石圈乃至地幔过渡带高分辨率速度结构,是研究地球深部构造与动力学过程的有效工具.该类方法需以高精度及长时程远震波场正演模拟为基础,这为设计高精度长时程稳定的正演算法带来了挑战.在此背景...
远震全波形层析成像能获得研究区域下方岩石圈乃至地幔过渡带高分辨率速度结构,是研究地球深部构造与动力学过程的有效工具.该类方法需以高精度及长时程远震波场正演模拟为基础,这为设计高精度长时程稳定的正演算法带来了挑战.在此背景之下,本文提出了一种适用于远震波场模拟的保结构算法.该方法采用谱元法(SEM)对研究区域进行空间离散,在不考虑耗散项情况下,将空间离散后的常微分方程变换为哈密顿系统形式,采用保辛分部龙格-库塔方法数值求解.在三级保辛分部龙格-库塔算法基础上添加额外空间离散项,得到修正辛算法.本文将该时间-空间全离散形式称为修正辛-谱元法(SSEM),并将SSEM算法与频率波数域(FK)方法结合,发展了可模拟高频远震波场在局域模型内传播的SSEM-FK混合方法.该方法结合了FK方法模拟层状介质中平面波传播的高效性和SSEM计算复杂介质中弹性波传播的精确性.数值实验表明,SSEM-FK能够准确模拟高频远震波场在研究区域内的传播,结合该方法在计算效率上的优势,可为高效、高精度的远震全波形层析成像打下基础.
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关键词
辛算法
弹性波方程
远震波场模拟
谱元法
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职称材料
题名
基于逐元和轴对称谱元的混合方法及远震波场模拟
被引量：
1
1
作者
李昊臻
刘少林
董兴朋
蒙伟娟
杨顶辉
机构
清华大学数学科学系
应急管理部国家自然灾害防治研究院
中国地震局地质研究所
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期1819-1831,共13页
基金
国家自然科学基金(42004102,U1839206)资助.
文摘
远震波形成像是研究地球内部结构和动力学过程的重要手段.然而,由于巨大的计算需求,当前在全球尺度(包含震源-台站)数值模拟高频(频率到2 Hz)地震波传播并不现实.谱元法是一种高有效性的数值模拟算法,具有高精度和网格剖分灵活的优点,并且已经成功应用于弹性波方程求解中.但缺点是求解远震问题时计算量和存储量较大.为了克服上述难题,本文发展了一种基于逐元并行谱元法与轴对称谱元法相结合的混合方法:即在全球尺度层状模型下使用具有快速计算效率的轴对称谱元法模拟远震背景波场,而在研究区域内使用逐元并行谱元法精确计算非均匀介质中远震波场传播.该方法减少了非均匀介质中远震波场模拟的计算量与存储量,并保持了逐元并行谱元法高精度、低存储量、易并行的优点.数值实验验证了该混合方法的可行性和精确性,并有望进一步应用于实际地震数据远震波形成像研究中.
关键词
弹性波方程
混合方法
逐元谱元法
轴对称谱元法
远震波场模拟
Keywords
Elastic wave equation
Hybrid method
Element-by-element spectral element method
Axisymmetric spectral element method
Teleseismic wavefield simulation
分类号
P315 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
基于辛-谱元-FK混合方法的保结构远震波场模拟
被引量：
4
2
作者
李冰非
董兴朋
李小凡
司洁戈
机构
中国科学院地质与地球物理研究所
中国科学院大学
中国地震灾害防御中心
清华大学数学科学系
中国电子科技集团公司第三研究所
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第11期4339-4352,共14页
基金
国家自然科学基金(41574053)
国家自然科学基金(41604034)
+1 种基金
中国博士后科学基金(2017M620791)
中国地震局监测、预报、科研三结合课题(3JH-201901070)联合资助
文摘
远震全波形层析成像能获得研究区域下方岩石圈乃至地幔过渡带高分辨率速度结构,是研究地球深部构造与动力学过程的有效工具.该类方法需以高精度及长时程远震波场正演模拟为基础,这为设计高精度长时程稳定的正演算法带来了挑战.在此背景之下,本文提出了一种适用于远震波场模拟的保结构算法.该方法采用谱元法(SEM)对研究区域进行空间离散,在不考虑耗散项情况下,将空间离散后的常微分方程变换为哈密顿系统形式,采用保辛分部龙格-库塔方法数值求解.在三级保辛分部龙格-库塔算法基础上添加额外空间离散项,得到修正辛算法.本文将该时间-空间全离散形式称为修正辛-谱元法(SSEM),并将SSEM算法与频率波数域(FK)方法结合,发展了可模拟高频远震波场在局域模型内传播的SSEM-FK混合方法.该方法结合了FK方法模拟层状介质中平面波传播的高效性和SSEM计算复杂介质中弹性波传播的精确性.数值实验表明,SSEM-FK能够准确模拟高频远震波场在研究区域内的传播,结合该方法在计算效率上的优势,可为高效、高精度的远震全波形层析成像打下基础.
关键词
辛算法
弹性波方程
远震波场模拟
谱元法
Keywords
Symplectic scheme
Elastic wave equation
Teleseismic wavefield modeling
Spectral element method
分类号
P315 [天文地球—地震学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于逐元和轴对称谱元的混合方法及远震波场模拟
李昊臻
刘少林
董兴朋
蒙伟娟
杨顶辉
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于辛-谱元-FK混合方法的保结构远震波场模拟
李冰非
董兴朋
李小凡
司洁戈
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
4
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职称材料
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