《基於全波方程的岩石圈結構成像方法及其套用研究》是依託清華大學，由楊頂輝擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於全波方程的岩石圈結構成像方法及其套用研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：楊頂輝
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地震層析成像是研究地球內部非均勻結構最有效的工具。地震波形層析成像充分利用地震觀測數據的波形信息反演地球內部結構，因其利用的波場信息豐富，故成像結果可靠且解析度高，已成為地震反演成像的研究熱點和未來發展的方向。本項目擬藉助伴隨方法的思想，利用變分原理，並結合貝葉斯反演理論，開拓性地建立基於全波方程的地震波形層析成像新理論和新方法。針對波形反演成像中的又一關鍵技術：正演方法，本研究擬藉助高性能計算機的CPU-GPU協同加速技術，重點發展具有高精度、易並行、保辛結構不變等優點的高性能計算並行算法，並研究地震波在地殼和上地幔介質中傳播的地震回響特徵。最後，利用實際地震資料和本研究發展的地震波形成像理論和方法研究中國華北地區的三維岩石圈精細結構。這一項目的順利完成，將獲得中國自主創新的波形層析成像新方法和理論體系，以及中國華北地區的三維岩石圈精細結構，有望實現地震波形層析成像理論和方法的重要突破。
結題摘要
本項目緊緊圍繞地震層析成像理論和方法及其套用開展研究。主要研究內容包括：地震波傳播方程的正演數值計算方法、基於全波方程的波形反演理論和方法以及地震偏移成像及其套用等。通過這些內容的研究，取得了一系列重要研究成果，主要包括：（1）基於NAD類運算元，發展了一系列高精度、高解析度、低數值頻散、且保辛幾何結構的高效率波場模擬方法及其並行算法；（2）基於NAD運算元和保辛方法的逆時偏移（RTM）成像方法；（3）發展了能易處理起伏地表、間斷面、非均勻複雜介質問題的間斷有限元（DG）波場模擬方法及其RTM算法；（4）發展了可套用於遠震數據成像的雜交正演算法和逐元正演方法；（5）提出了基於全波方程的動力學反演方法和基於數據同化思想的波形成像方法；（6）發展了時窗推移地震層析成像和交錯格線地震層析成像方法；（7）發展了系列精準地震定位方法；（8）獲得了首都圈地殼和華北地區岩石圈結構的高解析度成像結果；（9）獲得了華北地區的各向異性結構及其特徵新認識；（10）開發了具有自主智慧財產權的擬波形成像軟體包：包括基於有限差分方法求解波動方程的擬波形成像軟體、球坐標下基於譜元法的擬波形成像軟體、可利用遠震數據的逐元法擬波形成像軟體。這些成果大都以論文方式在國內外學術刊物上發表或已提交相關學術刊物，目前已發表學術論文共38篇，其中SCI論文35篇。這些成果的獲得，將極大地推進地震學，特別是地震波傳播理論、地震波形成像方法和技術的新發展，並有望廣泛套用於其它地區地殼和上地幔結構的高解析度成像，對於深入研究地震發生的構造背景以及地震孕育和發展過程的深部構造環境具有重要的科學和現實意義。
