发展下地幔三维高频体波波形模拟方法及在太平洋异常体精细结构研究中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41804047
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0404.地震学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The D″ region above the CMB boundary is considered to be the main place for the exchange of material and energy between the liquid outer core and the solid mantle. Studying the material state and structure of the D'' region in the lowermost mantle is the key precondition for understanding the evolution of the Earth's heat release and the convection of the mantle. Waveform modelling is one of the most effective methods for studying the structure of anomalous bodies in the lower mantle, constraining the geographical location, geometry and boundaries of anomalous bodies. At present, the calculation of the three-dimensional high-frequency body waveform of the lower mantle (≥~0.5 Hz) is challenging. This study is intended to develop a method to model the heterogeneous media of the lower mantle with both high accuracy and efficiency, and to improve the resolution of the mantle structure under dense array seismic data. The new method will use the spectral element method to accurately simulate the seismic wave propagation under heterogeneous media and irregular boundary conditions, and through the use of homogenization techniques, the model will be smoothly optimized without greatly reducing the simulation resolution,which improve the efficiency of the algorithm significantly. Finally, we use the Pacific anomalous body as a case to collect seismic observation data and apply new methods for waveform modelling to obtain the best interpretation model for the three-dimensional fine structure of the Pacific anomalous body, providing new seismic evidence for the study of the dynamic processes, mechanisms, and evolution of the lowermost mantle.
研究下地幔D″区的物质状态和结构是认识地核的热释放、地幔对流等地球动力学过程的核心问题。高精度三维全波形模拟是目前解析下地幔异常体结构,约束异常体地理位置、几何形态、边界最有效的关键技术之一。目前下地幔高频体波(≥~0.5Hz)的三维波形模拟仍存在计算瓶颈。本研究拟发展一套兼具高精度和高效率的下地幔非均匀性波形模拟方法,提高应用高密度地震台站数据探测下地幔异常体的分辨率。该方法可以兼顾谱元法模拟非均匀介质模型和不规则边界条件下地震波传播的优势,并采用均一化技术实现计算模型的平滑优化,在保证模拟精度的同时兼顾模型分辨能力和计算效率。最后以太平洋下地幔异常体的波形模拟为例,基于地震观测数据,应用该方法进行全波形拟合,获得下地幔异常体三维精细结构的最佳解释模型,为研究下地幔动力学过程、机制和演化提供高辨率的地震学证据。

结项摘要

研究下地幔D″区的物质状态和结构是认识地核的热释放、地幔对流等地球动力学过程的核心问题。高精度三维全波形模拟是目前解析下地幔异常体结构,约束异常体地理位置、几何形态、边界最有效的关键技术之一。目前下地幔高频体波(≥~0.5Hz)的三维波形模拟仍由于计算代价过于昂贵而很难有效开展,极大地阻碍了波形数值模拟在地球深度精细速度结构研究方面的应用。本研究发展了一套兼具高精度和高效率的下地幔非均匀性波形模拟方法——三维均一化波形模拟技术(英文简称HOMO3D),提高应用高密度地震台站数据探测下地幔异常体的分辨率。该方法通过求解与地震波动方程等效的均一化波动方程,在保证高频体波模拟精度和实际分辨能力的前提大大提高计算效率。通过设置典型三维理论异常体模型进行正演模拟,并与经典谱元法对比验证表明,新方法能够降低计算资源消耗2~8倍,这为推动高精度地震波数值模拟技术在地球深部精细速度结构中的应用,进而为研究下地幔动力学过程、机制和演化提供高辨率的地震学证据打下了坚实的基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
基于深度学习技术的地震实时流数据自动处理辅助工具开发
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地震地磁观测与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明;廖诗荣;黄玲珠
  • 通讯作者:
    黄玲珠
基于深度学习的地震检测模型在区域台网的泛化性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地震
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明;陈石
  • 通讯作者:
    陈石
基于深度学习到时拾取自动构建长宁地震前震目录
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明;唐淋;陈石;苏金蓉;张淼
  • 通讯作者:
    张淼
基于深度学习卷积神经网络的地震波形自动分类与识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明;陈石;Dave Yuen
  • 通讯作者:
    Dave Yuen
基于U形卷积神经网络的震相识别与到时拾取方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵明;陈石;房立华;DavidAYuen
  • 通讯作者:
    DavidAYuen

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其他文献

Synchronizability of Highly Clustered Scale-Free Networks
高度集群无标度网络的同步性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨会杰
晒青茶灭菌方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    轻工学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    安江珊;王利妍;刘琨毅;吕伟;李崇萍;李红叶;赵明
  • 通讯作者:
    赵明
基于GlueVaR的我国养老金系统长寿风险度量
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵明;王晓军
  • 通讯作者:
    王晓军
基于多方合作博弈及梯级化的电能替代效益分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    沈鑫
胶体金色谱技术在赭曲霉毒素A 快检中的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国中药杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔维军;杨美华;赵明;欧阳臻
  • 通讯作者:
    欧阳臻

其他文献

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赵明的其他基金

2016年庆州地震序列的地震活动性演化研究
  • 批准号:
    42111540260
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    14.2 万元
  • 项目类别:

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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