SI2-SSI: A Sustainable Community Software Framework for Petascale Earthquake Modeling

SI2-SSI:用于千万亿次地震建模的可持续社区软件框架

基本信息

  • 批准号:
    1148493
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 252.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-08-01 至 2016-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Earthquakes have major economic and societal consequences as can be seen from the aftermath of the recent large earthquakes in Japan, Chile, and New Zealand. This multidisciplinary project, which includes both geoscientists, computer scientists, and structural engineers, integrates high-level and middle-level scientific software elements developed by the Southern California Earthquake Center (SCEC) into a software environment for integrated seismic modeling that can be used for seismic hazard analysis. The framework includes integration of community velocity models, codes for dynamic and pseudo-dynamic rupture generation, deterministic and stochastic earthquake engines, and the applications necessary to employ forward simulations in two types of inverse problems: seismic source imaging and full 3D tomography. Modifications to already existing software packages slated to be significantly enhanced in the course of the workflow will allow simulations to be run on petascale machines and allow the better managing of scientific workflows. The work also focuses on software lifecycle issues such as model formation, verification, prediction, and validation and support the use of petascale computers by earthquake scientists. The goal of the project is to facilitate the incorporation of better theory and data into computationally intensive modeling of earthquake processes. Software will be designed to interface smoothly with OpenSHA, as well as OpenSEES, PEER, and NEES. Project partners will also develop and test two computational platforms, one that will have a user-friendly interface for calculating seismographs and the other will generate large suites of simulations for a layered earthquake hazard model. Models will be validated against datasets for 13 well-recorded historic California earthquakes of magnitude 6.0 or higher. The initial API will take advantage of the asynchronous IO features of Fortran 2003 with plans for adding C/C++ and Python interfaces. All codes developed will be open-source and publicly available and software distribution will be accompanied by sample input datasets and example forecast results. Broader impacts include the development of a new generation of time-dependent earthquake forecasts to produce ground-shake hazard maps, partnership with a federal agency and the private sector. It also includes a component of student and postdoctoral training and outreach to user communities. Undergraduate interns, many of whom have historically been from groups under-represented in STEM fields, will be trained in use of the software during an 8-week summer training course.
从日本、智利和新西兰最近发生的大地震的后果可以看出,地震具有重大的经济和社会后果。 这个多学科项目包括地球科学家、计算机科学家和结构工程师,将南加州地震中心 (SCEC) 开发的高级和中级科学软件元素集成到集成地震建模的软件环境中,可用于地震危险性分析。 该框架包括社区速度模型的集成、动态和伪动态破裂生成代码、确定性和随机地震引擎,以及在两种类型的反演问题中采用正向模拟所需的应用程序:震源成像和全 3D 断层扫描。 对现有软件包的修改预计将在工作流程过程中得到显着增强,这将使模拟能够在千万亿级机器上运行,并能够更好地管理科学工作流程。 这项工作还重点关注软件生命周期问题,例如模型形成、验证、预测和验证,并支持地震科学家使用千万亿级计算机。 该项目的目标是促进将更好的理论和数据纳入地震过程的计算密集型建模中。 软件将设计为与 OpenSHA、OpenSEES、PEER 和 NEES 顺利连接。 项目合作伙伴还将开发和测试两个计算平台,一个将具有用于计算地震仪的用户友好界面,另一个将为分层地震灾害模型生成大量模拟。模型将根据加州历史上 13 次记录良好的 6.0 级或以上地震的数据集进行验证。 最初的 API 将利用 Fortran 2003 的异步 IO 功能,并计划添加 C/C++ 和 Python 接口。 开发的所有代码都将是开源和公开的,软件分发将附带样本输入数据集和示例预测结果。 更广泛的影响包括开发新一代随时间变化的地震预报以生成地面震动灾害地图、与联邦机构和私营部门合作。 它还包括学生和博士后培训以及用户社区推广的组成部分。 本科生实习生(其中许多人历来都来自 STEM 领域代表性不足的群体)将在为期 8 周的夏季培训课程中接受软件使用培训。

项目成果

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  • 期刊:
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    0
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  • 通讯作者:
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