辛-谱元-FK混合方法的保结构远震波场模拟

摘要：

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

所属期刊栏目：62

分类号：P315(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：国家自然科学基金41574053;中国博士后科学基金2017M620791;国家自然科学基金41604034;中国地震局监测、预报、科研三结合课题3JH-201901070

在线出版日期：2019-12-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：4339-4352