基于卷积滤波的谱元法在长时程波场模拟中的应用

地震波波场数值模拟是深入认识复杂地下介质的重要手段.谱元法兼顾了有限元方法的传统优势,并提高了数值精度和稳定性,已成为目前地震波波场数值模拟中最常用的方法之一.随着超大规模并行计算的普及和发展,高分辨模拟所需的网格尺寸越来越小,网格规模越来越大,导致长时程模拟的大步长需求越来越高,成为倍受关注的研究热点.区别于传统的保结构算法,本文采用时间频散变换对时间离散引起的误差进行补偿,并引入空间滤波用于打破CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)条件对时间采样间隔的限制.为了克服谱元法中因为非均匀空间采样点引起的滤波频谱计算难题,本文采用空间卷积滤波替换传统频率域滤波,有效的降低了算法的计算需求.该滤波方法也适用于复杂起伏模型的波场模拟.将本文方法用于保结构算法,并针对四阶辛Nyström方法进行了测试,显著增大了四阶辛Nyström方法的时间采样步长.新方法可以有效的用于地球自由振荡的模拟以及其他需要长时程数值模拟的工作中.

无限元-谱元混合法在2.5维引力位计算中的应用

引力位是地球自由振荡数值模拟中不可或缺的一部分,也是重力异常研究中需要计算的对象。由于引力位满足无界的泊松-拉普拉斯方程,其在无穷远边界处为零,这对数值模拟造成了困扰。针对此,采用无限元-谱元混合法,直接对无穷远边界进行拟合,不再对边界条件做近似;同时考虑到三维地球模型计算效率问题,采用2.5维控制方程;最后,通过数值试验,验证了方法的准确性。

海原-六盘山断裂带岩石圈变形机制讨论

在印度板块推挤作用下，青藏高原深部物质发生了东向迁移。阿尔金断裂、祁连山断裂和海原断裂构成了青藏高原的北边界和东北边界。边界区域的岩石圈变形机制是研究青藏高原隆升机制和生长模式的重要边界条件。海原-六盘山断裂带可能是青藏高原物质东移的一个终点，该区域岩石圈变形机制的研究对于构建青藏高原隆升的完整模型具有重要意义。

基于接收函数和邻域算法的地壳各向异性结构反演

本文通过数值模拟,逐个分析了各向异性与倾斜等参数对径向和切向接收函数的影响,总结了各参数对接收函数的影响规律.结合邻域算法(Neighborhood Algorithm)对接收函数反演地壳各向异性结构的方法进行了不同模型的测试,确定了该方法对不同参数反演的稳定性和准确性.并依据反演数值试验的结果,确定了反演中参数选取的原则.最后,将该方法应用于青藏高原东北缘的三个台站,反演了各台站下方地壳的各向异性结构特征.