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地球内部はどうなっているのか調べている研究チームの調査結果

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本記事は、Creating The Most Precise Model Of Earth’s Interior
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約1分41秒

・研究チームは、地球の内部と地震をほぼリアルタイムでシミュレーションするためのシステムを構築しました。

・これを行うために、彼らは世界最速のスーパーコンピューターであるサミットを使用しました。

・現在、日震学、探査地球物理学、および地球規模および地域の地震学の問題に取り組んでいます。

 

近年の、高性能ハードウェアと効率的なアルゴリズムの進歩により、研究者は地域および世界の地震波伝播の高解像度の3次元シミュレーションを驚くほど正確に開発できるようになりました。

 

20年以上の間、スペクトル要素法(SEM)は計算流体力学で使用されてきました。 現在の地震学では、有限要素法の柔軟性とグローバル疑似スペクトル法を組み合わせるという信じられない方法が一般的に使われています。

 

プリンストン大学の研究チームは、この手法を使用して地球の内部を画像化しています。 彼らは現在、日震学、探査地球物理学、および地球規模および地域の地震学の問題に取り組んでいます。

 

 

地球の内部を3Dでシミュレートする

このプロジェクトでは、チームは地球の地下と数年分の地震の運動学的表現を使用しました。 振幅の異常、波形の違い、相互相関の移動時間など、合成とデータの違いを最小限に抑えるのが目的です。

 

彼らは不透明な太陽内部を画像化するために、表面近くの超音速乱流の特性を使用しました。 また、局所的な日震学の手法により、観測されたノイズの多い太陽波動場から地震データを取得することができます。

 

彼らは、モデルの特定の領域の特性が2つの間で変化するタイムラプス実験を研究しました。 タイムラプスマイグレーションは、反射係数の空間分布とともに流れによって引き起こされる時間的変化(4次元)を表すため、4D地震イメージングとも言われます。 これは、貯留層への炭素隔離と流体注入の両方を監視するための重要なツールです。

 

 

研究者たちは、世界最速のスーパーコンピューターであるサミットを使用して、3D音響、非弾性、多孔質弾性波の伝播を正確にシミュレートしました。 スーパーコンピューターにはNVIDIATesla V100 Tensor Core GPUが搭載されており、これによりシミュレーションのパフォーマンスが大幅に向上していると、著者は報告しています。 より良い結果を得るために、大量の複雑なデータを解釈する必要がある深層学習技術を採用し始めました。

 

 

ツールと研究論文

研究者たちはまた、プロジェクトで使用できる適切な地震測定値を検出するための機械学習ツールを構築しました。 また、音響波と多孔質弾性波の伝播をシミュレートするためのデータセットを生成するためのオープンソースソフトウェアを維持しています。

 

チームは、その方法と戦略を説明する多数の論文を発表しています。 最新のものは、地球の材料特性を決定するための全波形反転法について説明しています。

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