Habilitation À Diriger Des Recherches Présentée Par Modélisation Numérique Avancée Pour La Géophysique ———— Advanced Numerical Modeling in Geophysics
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In this first chapter, we introduce a spectral-element method to simulate seismic wave propagation throughout the entire Earth described as a one-dimensional (1-D) spherically-symmetric model. The method is based upon a weak formulation of the equations of motion and combines the flexibility of a finite-element method with the accuracy of a global pseudospectral method. The finite-element mesh honors all firstand second-order discontinuities in the Earth model. To maintain a relatively constant resolution throughout the model in terms of the number of grid points per wavelength, the size of the elements is increased with depth in a conforming fashion, thus retaining a diagonal mass matrix. In the Earth’s mantle and inner core we solve the wave equation in terms of displacement, whereas in the liquid outer core we use a formulation based upon a scalar potential. The three domains are matched at the inner-core and coremantle boundaries, honoring the continuity of traction and the normal component of velocity. The effects of attenuation and anisotropy are fully incorporated. The method is implemented on a parallel computer using a message-passing technique. We benchmark spectralelement synthetic seismograms against normal-mode synthetic seismograms for spherically symmetric reference model PREM. The two methods are in excellent agreement for all bodyand surface-wave arrivals with periods greater than about 20 s.
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تاریخ انتشار 2009