各向异性介质大地电磁二维反演和三维自适应有限元正演
批准号:
41774080
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
李予国
依托单位:
学科分类:
地磁学和地球电磁学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖骑彬、邵贵航、徐震寰、肖龙英、喻国、张宝强、李盼
中文摘要
众所周知,地下介质的电导率常常表现为各向异性。具有不同各向异性方向的电性结构会导致大地电磁响应出现异常,如连续测点阻抗相位超象限现象、大范围内长周期实感应矢量统一指向某一特定方向。这些异常现象往往只能通过电导率各向异性模型来解释。由于其复杂性,国际上电导率任意各向异性介质二、三维MT数值模拟方法少见,反演研究进展缓慢,国内的相关研究不多。申请者已研发成功电导率任意各向异性介质二维MT自适应有限元正演算法,为二维反演研究奠定了基础。从反演目标函数构建方式出发,将总变异泛函和梯度支撑类型泛函作为模型目标函数,并增加了一个各向异性惩罚函数,提出各向异性介质MT二维反演方法。基于矢量有限元法的任意各向异性介质MT三维数值模拟算法能够有效地避免出现伪解并获得稳定、可靠的电磁场分布。本课题是一项急待开展的前沿研究,有望取得一些重要成果。
英文摘要
It is widely known that the electric conductivity in the Earth’s subsurface shows anisotropic effects. The electric structures with different anisotropy directions can cause distortions of the magnetotelluric responses, such as impedance phase rolling out of quadrant for many MT sites, or real induction vectors at long periods point systematically a particular direction in a very large scale. These phenomena can only be explained by using an anisotropic conductivity model. Numerical methods and codes for modeling MT responses in 2D or 3D arbitrary anisotropy structures are very few, and the inversion method and code are not available to our best knowledge. We have already developed an adaptive finite element algorithm for MT modeling in 2D conductivity structures with arbitrary anisotropy, which has laid a solid foundation for developing 2D anisotropy inversion method. The solution of the inverse problem is obtained by minimizing a global objective functional consisting of data misfit, a structural constraint and an anisotropy constraint. The total variation functional and gradient support functional are employed for the structure penalty. The vector finite element modeling algorithm for MT fields in 3D arbitrary anisotropic structures can avoid extraneous solution and obtain stable and reliable electric and magnetic fields.
本报告是国家自然科学基金面上项目“各向异性介质大地电磁二维反演和三维自适应有限元正演”结题报告。根据项目任务书要求,我们开展了各向异性介质大地电磁场二维反演和正演方法研究工作,取得了一些创新性结果:推导出了电阻率各向异性介质大地电磁二维反演灵敏度矩阵计算公式;实现了二维各向异性大地电磁反演,并应用于青藏高原实测大地电磁数据反演解释中,提出了青藏高原北部测区内各向异性电性结构模型;实现了任意各向异性介质大地电磁三维自适应矢量有限元正演,分析了不同网格细化比例对数值模拟结果的影响,详细地讨论了倾斜界面和倾斜电阻率各向异性海底对大地电磁响应的影响;基于各向异性介质大地电磁三维正演程序模拟了大地电磁阻抗相位超象限现象,分析了电阻率各向异性体的规模和参数变化对阻抗相位的影响;实现了三维任意各向异性大地电磁拟态有限体积正演算法,并通过一维理论模型验证了算法的有效性,进一步模拟了三维各向异性模型大地电磁响应,较详细地讨论了电阻率各向异性对三维大地电磁响应的影响。. 发表带项目资助标注的论文10篇,均为SCI论文;培养博士后1名,博士生5名、硕士生2名,在站博士后2名,在读博士生2名、硕士生4名
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
Application of the perfectly matched layer in 3-D marine controlled-source electromagnetic modelling
完美匹配层在三维海洋受控源电磁建模中的应用
DOI:
10.1093/gji/ggx382
发表时间:
2018
期刊:
Geophyscial Journal International
影响因子:
--
作者:
[Gang Li, Yuguo Li, Bo Han, Zhan Liu]
通讯作者:
Zhan Liu
Fictitious wave domain modelling and analysis of marine CSEM data
海洋 CSEM 数据的虚拟波域建模和分析
DOI:
10.1093/gji/ggz288
发表时间:
2019-10
期刊:
Geophysical Journal International
影响因子:
2.8
作者:
[Lu Jie, Li Yuguo, Du Zhijun]
通讯作者:
Du Zhijun
3-D Marine CSEM Forward Modeling With General Anisotropy Using an Adaptive Finite-Element Method
使用自适应有限元方法进行具有一般各向异性的 3-D 海洋 CSEM 正演建模
DOI:
10.1109/lgrs.2020.3011743
发表时间:
2021-11
期刊:
IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters
影响因子:
4.8
作者:
[Jiankai Li, Yuguo Li, Ying Liu, Klaus Spitzer, Bo Han]
通讯作者:
Bo Han
DOI:
10.6038/cjg2021o0313
发表时间:
2021
期刊:
地球物理学报
影响因子:
--
作者:
[喻国, 肖骑彬, 李满]
通讯作者:
李满
Electrical resistivity variations of lithospheric mantle beneath the northern Tibetan Plateau with tectonic implications
青藏高原北部岩石圈地幔电阻率变化及其构造意义
DOI:
10.1016/j.jseaes.2020.104273
发表时间:
2020-08
期刊:
Journal of Asian Earth Sciences
影响因子:
3
作者:
[Yu Guo, Li Man, Shao Guihang, Xiao Qibin]
通讯作者:
Xiao Qibin
共 10 条
海洋极低频电磁噪声产生机理及数据模型研究
-
批准号:U2241201
-
项目类别:联合基金项目
-
资助金额:263.00万元
-
批准年份:2022
-
负责人:李予国
-
依托单位:
地球电磁场数值模拟及联合反演方法研究
-
批准号:--
-
项目类别:国际(地区)合作与交流项目
-
资助金额:--
-
批准年份:2021
-
负责人:李予国
-
依托单位:
琉球海沟俯冲带岩石圈结构与流体循环——海洋大地电磁与地震数据约束
-
批准号:91958210
-
项目类别:重大研究计划
-
资助金额:280.0万元
-
批准年份:2019
-
负责人:李予国
-
依托单位:
海洋油气资源的可控源电磁探测方法研究
-
批准号:41130420
-
项目类别:重点项目
-
资助金额:270.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:李予国
-
依托单位:
国内基金
海外基金