自重可压缩层状球体地球模型下地震变形算法的优化研究

摘要

本文利用龙格库塔法求解球坐标系下微分方程组,基于自重、可压缩和连续分层地球模型研究地震引起的地球变形,优化相关算法.首先对传统的两次同向积分法进行调整,对微分方程的齐次部分进行两次相向积分,分别由地心向上积分至震源和由地表向下积分至震源.接着利用震源间断条件求解震源上方和震源下方通解的组合系数,得到微分方程组的解矢量.基于该积分方法可以避免高阶微分方程组求解中精度丢失的问题.接着与均质地球模型下微分方程组解析解的比较,发现自重效应对走滑震源低阶求解结果的影响较大,对垂直引张震源变形解y_(4)的影响超过100阶.最后比较了均质地球模型和层状地球模型下高阶求解结果,发现两者的比值趋于稳定,当均质地球模型参数设置为震源所在层参数时,并且变形深度和震源处于模型同一层,两种地球模型下高阶变形解的比值趋于1.基于该发现,结合均质地球模型下渐近解,可解决实际分层地球模型下震源附近地震变形发散的问题.