Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

09.04 Сейсмическое зондирование геологических структур

 

Вишневский Д.М., Лисица В.В., Решетова Г.В. «Численное моделирование распространения сейсмических волн в средах с вязкоупругими включениями» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 14, № 1, с. 155-165 (2013)

Поглощение сейсмической энергии является одним из наиболее важных физических явлений, вызванным различными геологическими факторами и требующим детального изучения его проявлений в регистрируемых волновых полях. В силу ряда обстоятельств сколько-нибудь заметное поглощение сосредоточено в сравнительно небольших подобластях изучаемой геологической среды, занимающих, как правило, порядка 10–20% общего объема. В то же время, широко используемые в настоящее время подходы для численного моделирования распространения сейсмических волн в таких средах требуют значительных вычислительных ресурсов, заметно превышающих нужные для идеально упругих сред. По этой причине их использование во всей расчетной области является неэффективным. В настоящей статье изложен подход к численному моделированию упругих волн, основанный на использовании уравнений вязкоупругости только там, где это действительно необходимо, что позволяет существенно сократить потребности в вычислительных ресурсах. Для этого расчетная область представляется в виде суперпозиции подобластей, заполненных вязко- и идеально упругой средами, в каждой из которых используется своя математическая модель и своя конечно-разностная схема. Особое внимание уделяется взаимному согласованию этих двух моделей и соответствующих им конечно-разностных схем и шаблонов, в том числе и для обеспечения приемлемого уровня артефактов при переходе от одного шаблона к другому. Для организации параллельных вычислений выполняется дополнительная декомпозиция каждой из этих подобластей, обеспечивающая возможность ее размещения на отдельном узле вычислительного кластера с организацией их взаимодействия посредством библиотеки MPI. Показано, что применение такого подхода комбинированной декомпозиции расчетной области снижает время вычислений примерно в 1,7 раза по сравнению с использованием вычислительных схем, ориентированных исключительно на вязкоупругие среды.

Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 14, № 1, с. 155-165 (2013) | Рубрика: 09.04

 

Воронина Т.А. «Применение r-решений для восстановления первоначальной формы волны цунами» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 14, № 1, с. 166-174 (2013)

A new approach to reconstructing the initial tsunami waveform in a tsunami source area is proposed. The approach is based on the inversion of remote measurements of water-level data. The tsunami wave propagation is considered within the scope of the linear shallow-water theory. The numerical simulation is based on the finite-difference technique and the method of splitting. The ill-posed inverse problem of reconstructing initial tsunami waveforms is regularized by means of a least-square inversion using the truncated SVD approach. As a result of the numerical process, an r-solution is obtained. This method allows one to control the instability of the numerical solution and to obtain an acceptable result in spite of the ill-posedness of the problem. The algorithm was verified by the numerical simulating with real bathymetry of the Peru subduction zone and synthetic data. It is shown that the accuracy of the tsunami source reconstruction strongly depends on the signal-to-noise ratio, the azimuthal and temporal coverage of assimilated tide gauge stations relative to the target area, and the bathymetric features along the wave path. The results thus obtained show that the initial tsunami waveform reconstruction by the technique presented in this paper is successful.

Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 14, № 1, с. 166-174 (2013) | Рубрики: 09.04 12.06

 

Шайдуров Г.Я., Кудинов Д.С., Романова Г.Н., Артемьев К.А., Щитников А.А., Смолехо В.В. «Радиолокационный метод обнаружения миноподобных объектов с использованием сейсмических ударов Часть II. Первые экспериментальные результаты» Специальная техника, № 1, http://www.ess.ru/sites/default/files/files/annotations/2014-1.pdf (2014)

Приведены данные первых натурных экспериментов по возбуждению объектов поиска поверхностными сейсмическими волнами с использованием маломощного радара с ненаправленным излучением в диапазоне частот 2,4 ГГц для считывания механических вибраций объектов. Ключевые слова: сейсмическая волна, импульсный невзрывной источник, акселерометр, смещение объекта поиска, радар.

Специальная техника, № 1, http://www.ess.ru/sites/default/files/files/annotations/2014-1.pdf (2014) | Рубрика: 09.04

 

Гусев А.А., Павлов В.М., Гусева Е.М. «Стохастическое моделирование протяженного очага землетрясения для характеризации сейсмической опасности 3. Способ анализа неопределенности и практическое опробование процедуры» Вопросы инженерной сейсмологии, 41, № 1, с. 39-56 (2014)

В процедуре стохастического моделирования очага землетрясения для применения при расчетах ожидаемых сильных движений грунта использовано кинематическое описание очага в широкой полосе частот как сетки точечных субисточников с подходящими временными функциями. В статье описаны три примера применения данной процедуры для моделирования сильных движений грунта. Для расчета движений от каждого элементарного субисточника модельного очага использовали функции Грина для слоистой упругой среды. В двух случаях проводилась имитация записей реальных землетрясений, при этом получено приемлемое согласие модельных и реальных параметров движения грунта. Кроме того, в одном случае по оригинальной методике дополнительно выполнен анализ неопределенности результатов, оценена роль неточного знания ряда определяющих параметров, а также роль чисто случайных факторов, а в другом – проведен расчет сценарного землетрясения вблизи разлома-очага без прямого контроля по наблюдениям.

Вопросы инженерной сейсмологии, 41, № 1, с. 39-56 (2014) | Рубрика: 09.04

 

Хачиян Э.Е. «Об одной возможности прогнозирования сейсмограммы и акселерограммы сильных движений грунта при модели землетрясения как мгновенного разрыва земной поверхности» Вопросы инженерной сейсмологии, 41, № 1, с. 57-71 (2014)

ассматриваются вопросы прогнозирования величин перемещений и ускорений сильных движений грунта при предположении землетрясения как мгновенного механического разрыва земной поверхности. Предпринята попытка, основываясь на современных представлениях о процессе возникновения землетрясений, развить упрощенные теоретические методы, необходимые для количественного прогнозирования параметров движения грунта при сильных землетрясениях. В качестве примера рассматривается случай землетрясения, которое возникает вследствие движения внезапно вспарываемых блоков относительно друг друга в горизонтальном направлении с определенной начальной скоростью. Установлена эмпирическая зависимость между скоростью движения частиц грунта у разрыва и на определенном расстоянии от него и магнитудой землетрясения. Принимается, что при мгновенном разрыве среды влиянием инерционных перемещений пород глубинных слоев на инерционные перемещения пород верхних приповерхностных слоев можно пренебречь. Решением волновой задачи для многослойной приповерхностной толщи получены аналитические выражения для сейсмограммы и акселерограммы грунта на поверхности земли в зависимости от физико-механических и динамических характеристик пород всех слоев толщи, коэффициентов затуханий механических колебаний пород, расстояния до разрыва и магнитуды прогнозируемого землетрясения. Полученные результаты позволяют установить не только максимальные значения перемещений и ускорений грунта с учетом локальных грунтовых условий, но и их изменения во времени и величины преобладающих периодов колебаний грунта. Метод проиллюстрирован для скального и рыхлого грунтовых оснований.

Вопросы инженерной сейсмологии, 41, № 1, с. 57-71 (2014) | Рубрика: 09.04