研究室沿革

計算地震學與視算研究室(CSVR 2004年8月迄今)

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主要從事三維計算地震學相關研究,含(一)深部構造成像與地體構造研究:結合震測、地震資料分析與平行化資料處理技術,從事深部構造成像與重建。(二)線性與非線性震波模擬之數值研究:實務應用包括台北盆地強地動預估、模擬與分析,台灣與鄰近區域的波傳模擬。(三)三維透地雷達(電磁波)與震測堪測研究:研發精確之探勘技術,並提升淺層地物資料分析技術。(四)數值模擬與資料處理平行化演算法的研發:為加強三維地震與震測資料模擬與逆推的平行計算,發展叢集式電腦系統(PC Cluster),並與國家高速電腦中心合作,從事三維地震資料模擬、逆推與平行處理系統的研發工作,實際的應用包括海域(OBS與MCS)與陸上震測資料處理與深部構造成像。(五)科研成果的視覺化:科研成果可透過科學視算(Scientific visualization)的動畫呈現讓一般大眾能直接理解科研成果與其應用成效。在大量運算需求的前提下,高效能與叢集式運算系統勢在必行,故本研究室需建置與維護叢集式運算系統,藉此支援本研究室的研究工作。

研究領域與成果

以民國九十一年三月三十一日發生於花蓮外海的大地震為例,本研究室進行一系列逆推與模擬,藉此研究台灣北部地下構造與台北盆地放大效應。該次地震達規模6.8,佈於全台之強地動站(圖一)皆記錄到此強震(圖二)。研究初期透過過去地震活動與三維走時逆推成果,建立全島或北台灣數值模型(圖三),並在計算效能的考量下,將模型分割為許多區塊,以自行研發的有限差分法(FDM)數值模擬程式,並配合叢集電腦進行平行化強地動波傳模擬(圖四)。圖五與圖六為針對四獸山地震於北台灣地區模擬的彈性波場瞬時快照與按振幅估算台北盆地與鄰近地區所造成之放大效應。

震波傳遞模擬實驗室Wave Propagation Simulation Lab(1993年8月-2004年7月)

 

近年研究方向

研究室主持教授為國內在台灣地震中心(TEC)主導下建立計算地震學領域的主要規劃者。研究團隊除利用FDM進行相關研究外,亦利用三維虛譜法(PSM)與譜元素法(SEM)針對不同的研究課題進行非彈性波理論推導、全波場資料處理、全波場逆推,並發展非傳統線性的特殊震測資料處理等。結合理論與觀測紀錄,從事極淺層與深部構造的成像探索等研究議題。未來以培育從事計算地震學與專業震測資料處理與成像相關研究人員為主,並積極參與國內外大型研究計畫。目前與美、韓、法等國進行研究交流,歡迎參加我們的研究團隊。

(附圖)


圖一、台灣全島強地動觀測站分佈圖與不同機構所訂定331強震之震源機制解。

圖二、各觀測站所收到331強震之紀錄波形。

圖三、根據過去地震活動與震測資料,建立台灣北部地下構造模型。

圖四、將該模型分成許多區塊,每個小區塊皆由某個計算節點負責,藉此計算理論地震紀錄。淺層速度與構造可透過複合式格點進行穩定的計算。

圖五、由計算結果,可推估特定時刻的強地動波場對台北盆地所造成的影響。

圖六、由震波模擬分析台北盆地之放大效應。