欢迎光临
我们一直在努力

加州海沃德断层的地震模拟

根据美国地质调查局(USGS)的数据,在接下来的30年里,加利福尼亚海沃德断层将以6.7级或更高的地震破裂,有三分之一的可能性。这样的地震将对旧金山湾区(东湾)东部地区的建筑,交通和公用事业以及经济和社会混乱造成广泛破坏。

劳伦斯利弗莫尔和劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们已经使用了世界上最强大的超级计算机来模拟海沃德断层发生7.0级地震的地震,并显示出比以往更加逼真的运动。该研究发表在“ 地球物理研究快报”上。

过去的模拟解决了从低频到0.5-1赫兹(每秒振动)的地面运动。新的模拟分辨率高达4-5赫兹(Hz),表示分辨频率增加了4到8倍。具有这些频率的运动可用于评估建筑物如何响应震动

模拟依赖于LLNL开发的SW4地震模拟程序和三维(3D)地球(来自USGS的地质和表面地形)的当前最佳表示,以计算整个旧金山湾区的地震波地面震动。重要的是,结果平均与基于来自世界各地的实际记录的地震运动的模型一致。

“这项研究表明,强大的超级计算能够用来计算大规模区域震动,并且比我们以前能够产生的更加真实,”LLNL地震学家,该论文的第一作者Artie Rodgers说。

海沃德断层是湾区东侧的主要走滑断层。这个断层能够发生7次地震,并对人口稠密的东湾(包括奥克兰,伯克利,海沃德和弗里蒙特等城市)造成严重的地面运动危害。最后一次主要破裂发生在1868年,事件发生在6.8-7.0。当时没有关于这次地震的仪器观测资料,但当时居住在东湾的几千人的历史报告显示对建筑物造成了重大损害。

最近的研究报告了为所谓的情景地震模拟的地面运动,这是许多可能性之一。

“我们不期望从未来的M 7海沃德断层地震预测震动的具体情况,但是这项研究表明,现在可以实现频率高达4 Hz的完全确定性3D模拟。我们得到了与地面运动模型的良好一致性。实际记录,我们可以调查源,路径和场地影响对地面运动的影响,“罗杰斯说。

随着SW4和计算能力的提高,这些模拟变得更容易,团队将采样一系列可能的破裂并研究运动如何变化。该团队还在努力改进SW4,使模拟能够达到8-10 Hz,从而实现更逼真的运动。

对于东湾的居民来说,模拟特别显示断层东侧(奥林达,莫拉加)与西侧(伯克利,奥克兰)相比更强的地面运动。这是由不同的地质材料造成的 - 形成东湾山的深度较弱的沉积岩。当前3D地球模型的评估和改进是当前研究的主题,例如使用2018年1月4日的M.4伯克利地震,该地震在海沃德北部断层周围被广泛感知。

随着计算方法的改进,计算资源变得更加强大以及表示3D地球结构和地震源变得更加真实,大地震的地面运动模拟正在获得认可。

Rodgers补充说:“必须证明高性能计算模拟可以产生真实的结果,我们的团队将与工程师一起评估计算的运动,因此可以用它们来理解由此产生的基础设施风险分布,最终设计更安全能源系统,建筑和其他基础设施。“

其他利弗莫尔的作者包括地震学家Arben Pitarka,数学家Anders Petersson和Bjorn Sjogreen,以及加利福尼亚大学总统办公室和LBNL的项目负责人兼结构工程师David McCallen。

这项工作是DOE的Exascale计算项目(ECP)的一部分。ECP致力于加速提供有能力的exascale计算生态系统,其提供的计算科学和数据分析应用能力是Titan(ORNL)和Sequoia(LLNL)等DOE HPC系统的50倍,目标是推出到2021年,美国的exascale生态系统.ECP是两个能源部组织 - 美国能源部科学办公室和国家核安全管理局的共同努力。

使用LLNL的Quartz超级计算机上的Computing Grand Challenge分配和LBNL的国家能源研究科学计算中心(NERSC)的Cori Phase-2上的Exascale Computing Project分配进行模拟。

免责声明:本网站图片,文字之类版权申明,因为网站可以由注册用户自行上传图片或文字,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除。