《複雜月球模型中月震波傳播特徵研究》是依託北京大學，由王彥賓擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜月球模型中月震波傳播特徵研究
- 項目負責人：王彥賓
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
月球是太陽系除地球之外人類獲得表面震波觀測資料的唯一天體，對月震波資料的研究揭示了月球內部結構。但是，僅僅依靠現有波形資料，我們對月震波傳播過程的理解仍然十分有限。研究者通過數值模擬月震波傳播過程，增進了我們對其物理過程的理解。申請人最近成功開展了全月球模型中月震波傳播的數值計算工作。在此基礎上，本項目將進一步深入開展複雜月球模型中月震波傳播特徵研究。利用改進的三維混合併行數值計算方法，深入討論粗風化層對月震波傳播的影響，和觀測數據對比，討論粗風化層的厚度與結構特性。深入討論月殼厚度的強烈橫向變化以及月殼結構對月震波傳播的影響，和觀測數據對比，討論月殼結構特性。深入討論月核與月幔邊界及其過渡帶結構對月震波反射、轉換震相特徵的影響，以及在什麼條件下能夠有效觀測到這些震相。通過上述科學問題的研究，為月球內部結構月震學研究，以及未來新的月震觀測計畫的設計與實施提供新的月震學依據。
結題摘要
月球是除地球之外人類獲得震波觀測資料的唯一天體，深入開展月震學研究，對於研究月球內部結構，理解月球起源與演化，以及未來探月計畫的設計與實施都具有非常重要的科學意義。本項目基於我們發展的地震波傳播的偽譜和有限差分混合方法，開展複雜月球模型中月震波傳播特徵研究，通過阿波羅月震觀測數據的對比分析，深入討論粗風化層、月殼、月核與月幔邊界及其過渡帶特徵對月震波傳播的影響。研究取得的主要成果包括：（1）成功模擬了上月殼中的散射在月震波形中引起強烈尾波的現象。通過理論與觀測數據的對比，首次提出上月殼中震波速度擾動的標準差為3%左右。（2）發現月殼厚度的強烈橫向變化會造成多重反射震相以及面波。利用最新月殼模型，發現在撞擊坑附近月殼厚度的橫向變化會產生強烈的後續震相，引起的多次反射波主要以S波為主。（3）研究了月震所激發的全球SH波傳播特徵，討論了頻率以及月殼厚度橫向變化的影響，月球核幔邊界SH波反射震相更加清晰。（4）認為月震強烈散射尾波可能是由上月殼中的低波速、低衰減和散射這三個因素共同作用所引起。這一結論提高了我們對月震尾波形成機制的認識。（5）認為月球結構和地球的根本區別是上月殼強烈散射層的存在。未來月震觀測需要布設非常寬頻帶的月震儀器，並需要在遠月面布設月震儀器。（6）成功開展了基於GPU並行計算和伴隨法的一維地震全波形反演研究，為開展月震波形反演提供了重要基礎。（7）發展了考慮地形起伏的地震波傳播有限差分計算程式，對甘肅東南部的計算顯示了起伏地形對地震波的散射，為模擬月球起伏地形的影響奠定了基礎。（8）對基於貝葉斯方法和馬爾科夫鏈蒙特卡洛取樣法的機率論反演進行了系統研究，套用於地震定位，分析了其可行性。為基於該方法的月球內部結構波形反演奠定了基礎。（9）通過二維盆地地震波傳播計算，解釋了柴達木盆地基岩和沉積層上觀測地面運動差異的主要原因，為理解月球盆地月震波傳播特徵提供了方法參考。
