WaveTomo
WaveTomo
受多种因素，如薄互层、岩石矿物晶体的定向排列等，的作用，地球介质表现出各向异性，即介质中一个质点的地震波传播速度随方 向变化而变化。在层积岩中，最常见的各向异性介质为横向各向同性（Transverse isotropy - TI）。当其对称轴是垂直时，各 向异常称为垂直横向各向同性（Vertical transverse isotropy - VTI）。当其对称轴倾斜时，称为倾斜横向各向同性（Ti lted transverse isotropy - TTI）。 精确地各向异性介质中的地震波波场模拟是偏移成像和全波形反演成功的关键。对此， 我们实现了稳定的2D、3D VTI/TTI声波波场模拟。
多种自然因素造成了地球的表面呈起伏状。考虑起伏地表的波场模拟是陆地地震数据速度建模和偏移成像的关键。为此，我们改进了 “浸入边界法”（Immersed boundary condition），实现了稳定的起伏地表声波波场模拟。
(a) 模型
(b) 边界无处理模拟
(c) 浸入边界法模拟
(d) 浸入边界法模拟（时间 1s）
(e) 浸入边界法模拟（时间 2.5 s）
如同地球表面一样，海底界面也呈起伏状，并且海底界面是一个强反射界面。因此，精确的海底界面模拟是全波形反 演成功的重要因素。对此，我们提出了“分数网格”的概念和算法，实现了海底界面的高精度地震波波场模拟。
起伏海底模型
整数网格模型
分数网格模型
基于整数网格的地震记录
基于分数网格的地震记录
1.反射波走时、振幅精确
2.不增加模拟计算量
地球表面是一个自由界面，P波和SV波沿此自由界面耦合形成瑞雷面波（Rayleigh surface wave）, SH波 沿此界面传播形成列夫面波（Love surface wave）。通过精确地实现自由边界条件，我们合成出了多种面波。
地震波波场模拟是地震波成像和反演的核心步骤。其是由数值解波动方程实现。但数值解波动方程计算量庞大。因此，通过 模拟成千上万炮的地震波波场构成的地震偏移成像和速度建模（包括全波形反演）是超级计算的一个重要领域。快速、高效 的波场模拟是提高地震波成像和反演的关键。对此，我们开发了基于GPU加速的地震波波场模拟程序，相对CPU大幅度地提升 了波场模拟的效率。
a) GPU、CPU波场模拟性能对比1
b) GPU、CPU波场模拟性能对比2
c) 波场快照
结合GPU全局显存容量大、共享显存数据传输速度快等特点，开发了高效率的GPU波场模拟程序
在FWI和偏移成像中使用时间四阶差分算子的优势：数值频散小，稳定性条件更宽松，可使用更大时间步长以提升效率。
