地震科普

地震学百科知识（八）
——计算地震学＊

王彦宾1）陈晓非2）

1）北京大学地球与空间科学学院，北京100871
2）中国科学技术大学地球与空间科学学院，合肥230026

引言

研究理论地震学计算问题所涉及的数值算法以及计算机实现是一门分支学科。它的诞生得益于计算机的广泛应用和大量的高质量地震波形观测资料的获得，是介于理论地震学、计算科学和观测地震学之间的新兴交叉学科。

基于基本的物理定律和严格的数学工具，理论地震学给出了定量描述地震震源自发破裂动力学过程、地震波激发、地震波传播等问题的控制方程。但是，这些方程只对极少数相对简单的地球模型能够给出完整的解析解。随着全球范围内地震观测资料数量的增多和覆盖区域的扩大，地震学家认识到地震震源的复杂性和地球内部结构的非均匀性。对于更接近真实地球的复杂模型，控制方程不能给出解析解。随着计算机的出现和数值算法的发展，各类控制方程都可以通过数值方法快速、精确地求解，对于一些相对简单的复杂模型，可以结合数值方法给出半解析解，对于任意复杂模型，通常只能依赖数值方法给出数值近似解。

1 历史

1950—1955年间数字计算机开始引入地震学研究，带来地震学的“第二次革命”［1］。计算地震学作为一门交叉学科在这一背景下产生。Thomson［2］和Haskell［3］分别于1950年和1953年给出了水平多层介质中面波频散的数值算法，1955年Pekeris［4］首次利用计算机数值求解兰姆（H.Lamb）问题（半无限均匀弹性空间内由点源或线源激发的弹性波传播问题），给出了泊松固体介质中点源激发的理论地震图。……