复杂TTI介质中地震波高阶有限差分模拟及吸收边界条件

本文主要探讨了在复杂各向异性介质中利用有限差分法进行地震波场模拟的先进技术。研究者从具有倾斜对称轴的横向各向同性介质（TTI）出发，这种介质的特点使得地震波的传播行为非均匀且方向依赖，因此传统的处理方法不再适用。作者采用了交错网格空间中的高阶差分算子，这是一种更精确的离散方法，能够更好地捕捉弹性波方程的微小变化和波前的精细结构。 在TTI介质中，地震波正演的高阶有限差分格式被开发出来，这种方法通过将连续的弹性波动方程转化为离散的数学模型，使得在计算机上进行数值计算成为可能。这不仅提高了模拟的准确性，还减少了计算量，对于大规模的地质模型尤其重要。 同时，文中着重研究了PML（Perfectly Matched Layer，完美匹配层）吸收边界条件的应用。PML是一种有效的边界处理技术，用于减少波的反射，从而在有限的计算域内模拟无限大介质的物理行为。在交错网格中，作者推导出了高阶差分格式下的PML边界条件，确保了在模拟过程中波的正确吸收，避免了边界效应对结果的影响。 基于这些高阶有限差分格式和PML边界条件，研究人员实现了二维TTI介质中弹性波方程的多波正演。这意味着他们可以同时模拟不同类型的地震波（如P波、S波等）在复杂各向异性介质中的传播路径和响应，这对于地震勘探和地下结构分析具有重要意义。 数值实验部分展示了这种方法的有效性，结果显示，该方法能精确地模拟弹性波在各种各向异性环境中的传播，产生了高精度的正演记录。这对于理解地震波如何在复杂的地质条件下传播，以及预测地震活动具有重要的理论价值和实践应用。 这篇论文为地震波场在复杂各向异性介质中的数值模拟提供了一种先进且精确的方法，为地震学、石油地质学和其他相关领域提供了有力的工具。通过高阶有限差分和PML边界条件的结合，研究者得以揭示这种介质中复杂而丰富的地震现象，对于地震预警和地下资源勘探具有显著的推动作用。