opentwsサブパッケージ マニュアル

(The documentation of opentws sub package)
Last Update: 2024/3/4


opentwsサブパッケージには 地震波動場の数値シミュレーションを行うプログラム が格納されている。 Theoretical Waveform Simulation (理論波形計算)の頭文字を取ってtwsとし、 非公開のymaeda_tools内にもtwsサブパッケージが存在するので 区別するために頭にopenを付けている。
Programs to perform numerical simulations for seismic wavefield are included in opentws sub package. The name tws is taken after Theoretical Waveform Simulation, and open is appended to distinguish tws sub package in ymaeda_tools that is not opened to the public.
地震波動場の計算では座標系が必要になる。 opentwsサブパッケージ全体を通して \(x\)軸を東方向、\(y\)軸を北方向、\(z\)軸を上方向に取り、 地球が球であることは無視して直交座標系で取り扱う。 したがってopentwsサブパッケージは 均質媒質や水平成層構造など 実際の地球上での地理座標を想定しない仮想的な系での計算や、 1つの火山の周辺域など比較的狭い地理範囲での計算に適している。 \(z\)軸の原点は海水準(すなわち\(z\)座標は標高)とする。 \(x\)軸、\(y\)軸の原点は1つの計算の中で統一されていれば 自由に選ぶことができる。 3成分をまとめて1本の式で表現したい場合や成分に関して和を取る場合には \((x,y,z)\)の代わりに\((x_1,x_2,x_3)\)を用いることがあり、 どちらの表記でも意味は同じである。 座標や時刻、計算に登場する全ての物理量を MKS単位系で取り扱う。
A simulation of seismic wavefield requires a coordinate system. Throughout the opentws sub package, \(x\)-, \(y\)-, and \(z\)-axes are taken east, north, and upward, respectively, and these are treated as a cartesian coordinate system ignoring the curveture of the Earth surface. Therefore the opentws subpackage is suited for computations in non-geographical systems (e.g., homogeneous or horizontally stratified medium), or in a relatively narrow geographical region (e.g., around a volcano). The origin of the \(z\)-axis is taken at sea level, meaning that the \(z\)-coordinate represents an altitude, while the origins of \(x\)- and \(y\)-axes can be taken arbitrarily as long as the origins are consistent throughout a computation. To express equations for the three components using a single line, or to express a summation for components, an expression of \((x_1,x_2,x_3)\) is used instead of \((x,y,z)\); there is no difference in the definitions of coordinates in the both expressions. The coordinate, time, and all physical quantities are expressed in the MKS unit system.
このサブパッケージ内のプログラムを以下に示す。 各プログラム(コマンド)の詳細はリンクをクリックして参照のこと。
Programs in this sub package are listed below. For details of individual programs (commands), click the links.
プログラム(コマンド)名
Program (command) name 		機能・用途
Purpose
WIHM Aki and Richards (2002)の解析解を用いて 無限等方均質媒質中の弾性波動場を計算する。
Compute the elastic wavefield in an infinite, isotropic, and homogeneous medium based on the analytical solution of Aki and Richards (2002).
calculate_radiation_pattern Aki and Richards (2002)の解析解を用いて 無限等方均質媒質中の弾性波動場の振幅分布(放射パターン)を計算する。
Compute the spatial distribution of amplitudes (radiation pattern) of the elastic wavefield in an infinite, isotropic, and homogeneous medium based on the analytical solution of Aki and Richards (2002).
FDM_1D_vertical 水平多層構造中の平面波の鉛直伝播を1次元差分法を用いて計算する。
Compute the vertical propagation of a plane wave in a horizontally stratified medium using a 1-D finite difference method.
waterPML Maeda and Kumagai (2013)の差分法アルゴリズムを用いて 3次元空間内の弾性波動場を計算する。
Compute the elastic wavefield in a 3-D domain using the finite-difference algorithm of Maeda and Kumagai (2013).
Mogi 球状圧力ソースが作る地表面での地殻変動を 茂木モデル(Mogi, 1958)を用いて計算する。
Compute the crustal deformation on a ground surface caused by a spherical pressure source using Mogi (1958)'s model.
calculate_crack_frequency 流体で満たされたクラックの共鳴振動周波数を Maeda and Kumagai (2017)の解析式を用いて計算する。
Compute the resonance frequency of a fluid-filled crack using the analytical formula proposed by Maeda and Kumagai (2017).