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计算地震学http://home.ustc.edu.cn/~huaxing1/CompSeis.html
孙道远
sdy2014@ustc.edu.cn
助教
• 贾兴华(huaxing1@mail.ustc.edu.cn, 1014)
• 张 蒙(zm0208@mail.ustc.edu.cn,703)
课程时间
周一 周二 周三 周四 周五
第一小节
计算地震学
地球动力学
地球物理学进展
第二小节
第三小节 地球内部物理学
地球内部物理学第四小节
第五小节
第六小节
定量地震学
地震勘探进展
第七小节 工程地震学
工程地震学第八小节
第九小节
课程形式
• 讲课(一半)
• 作业展示+文献阅读讲解(一半)
• 参考书:• “Introduction to Seismology”by Peter M. Shearer
• “An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure” by Seth Stein and Michael Wysession
• “Modern Global Seismology” by Thorne Lay and Terry C. Wallace
• “Quantitative Seismology” by Keiiti Aki and Paul G. Richards
课程考核
• 作业(60%)
• 文献阅读讲解(10%)
• 作业展示/课堂测验(5%)
• 期末项目(25%)
期末项目
• Open discussion
• With data
波形模拟
反演走时
震源
……
小组合作
哪个地震的波形图?
答案:Nobody knows. Maybe …
Why can not?
What information are we missing?
What information are we missing?
时间信息
100 秒
t0
What information are we missing?
振幅信息
100 秒
t0
Amp
What information are we missing?
波形信息
100 秒
t0
Amp
To know this earthquake
需要知道:
时间信息 (Travel time)
振幅信息 (Amplitude)
波形信息 (Waveform)
课程目的:
如何计算这些信息。
Global seismology
S(t): Earthquake source
G(t): path effect
R(t): Instrument response
D(t): Recorded data
D(t) = S(t)*G(t)*R(t)
Source Structure
Array data
Seismic dataEarth structure;Seismic sourceInversion (tomography,
Finite Fault inversion …)
Forward
Travel timeData Model prediction
Ray theory: How to calculate travel times of a layered (1D) velocity model?
Earth is not 1D
More than layered model.
Ray tracing in 2D and 3D to calculate travel time.
http://igppweb.ucsd.edu/~gabi/rem2.dir/shear-models.html
Seismic amplitude
• Source (How big is the EQ? Source mechanism?)
• Velocity structure (path effects, Transmission/Reflection coefficients).
• Attenuation effect ( Q ).
D(t) = S(t)*G(t)*R(t)
Waveform is the key
[Carl et al., 2009]
Mo
re a
dva
nce
d m
od
el
Waveform is the key
[Ni et al., 2002]
Need waveform information to sharpcurrent tomography models.
Modeling waveform
• Theoretical (Mode summation, exact solution)
• Semi-analytical based on ray theory (Generalized ray theory, …)
• Numerical method (Propagation matrix, Finite Difference (FD), Spectral Element Method (SEM))
主要内容
1. 波动方程介绍2-3. 走时的计算 (Ray tracing) (HW2-3)
4-5. 振幅的计算 (Transmission/Reflection coefficient, Attenuation,震源机制解) (HW4)
6-7. Semi-analytic解 (Generalized ray,WKM…) (HW5)
8-10. 地球自由振荡 (Model Summation),面波频散曲线11. Receiver function (HW6)
12-15. Numerical解12. Propagation Matrix, Frequency-Wavenumber (FK) (HW7)13-14. Finite Difference (HW8)15. Spectral element method (SEM) (possible HW9)
主要内容
1. 波动方程介绍2-3. 走时的计算 (Ray tracing) (HW2-3)
4-5. 振幅的计算 (Transmission/Reflection coefficient, Attenuation,震源机制解) (HW4)
6-7. Semi-analytic解 (Generalized ray,WKM…) (HW5)
8-10. 地球自由振荡 (Model Summation),面波频散曲线11. Receiver function (HW6)
12-15. Numerical解12. Propagation Matrix, Frequency-Wavenumber (FK) (HW7)13-14. Finite Difference (HW8)15. Spectral element method (SEM) (possible HW9)
RealData
第一次作业
• 到www.iris.edu任意下载一个地震在GSN台网上的所有数据和仪器响应。
• 写一个小程序,读取SAC头文件和数据,可参照SAC自带的readsac.m。
• 按震中距排序,划出Z分量地震波形记录图(自己程序或者pssac),大致标出P波及面波位置。
• 选定一个台站,对三分量去仪器响应。在SAC下去仪器响应和旋转获得R,T分量。
• 针对三分量数据,设别和标注尽可能多的震相。• 确定该台站的最大绝对运动速度。
• http://geophysics.eas.gatech.edu/classes/SAC/• http://www.eas.slu.edu/People/LZhu/home.html for pssac
作业要求
• 目的
• 地图(数据)
• 原理和公式(GMT map)
• 程序设计流程图(源程序)
• 如何证明程序的正确与否?
• 处理过程
• 例子,数据比较
• 结论和讨论
• Happy Valentine’s Day!
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