High performance computing in modeling the dynamics and seismicity of tectonic plate systems

Authors

  • L.A. Melnikova
  • V.L. Rozenberg

Keywords:

block-and-fault models of lithosphere dynamics and seismicity
earthquake catalogs
parallel computing

Abstract

A brief description of the spherical block-and-fault model of lithosphere dynamics and seismicity developed by the authors is presented. New simulation results obtained on multiprocessor machines for an approximation of the global system of tectonic plates by the modification with consideration of Earth’s crust heterogeneity are discussed. In particular, the possibilities of finding the model earthquake mechanisms and of considering the random factors influencing the model parameters are implemented. It is assumed that some results of numerical experiments can be used in expert systems for monitoring the global and regional seismic risks.


Published

2012-04-09

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications

Author Biographies

L.A. Melnikova

V.L. Rozenberg


References

  1. Gabrielov A.M., Newman W.I. Seismicity modeling and earthquake prediction: a review // Geophysical Monograph 83. IUGG. Washington, 1994. 18. 7-13.
  2. Keilis-Borok V.I., Soloviev A.A. (Eds.) Nonlinear dynamics of the lithosphere and earthquake prediction. Berlin: Springer, 2003.
  3. Габриэлов А.М., Кейлис-Борок В.И., Левшина Т.А., Шапошников В.А. Блоковая модель динамики литосферы // Математические методы в сейсмологии и геодинамике: выч. сейсмология. Вып. 19. М.: Наука, 1986. 168-178.
  4. Алексеевская М.А. и др. Морфоструктурное районирование горных стран по формализованным признакам // Распознавание и спектральный анализ в сейсмологии: выч. сейсмология. Вып. 10. М.: Наука, 1977. 33-49.
  5. Мельникова Л.А., Розенберг В.Л. Сферическая блоковая модель динамики и сейсмичности литосферы: различные модификации и вычислительные эксперименты // Труды ИММ УрО РАН. 2007. 13, № 3. 95-120.
  6. Розенберг В.Л., Мельникова Л.А. Применение параллельных технологий к моделированию глобальной сейсмичности // Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ-2010). Тр. Междунар. конф. Челябинск, 2010. 311-321.
  7. Rozenberg V.L., Sobolev P.O., Soloviev A.A., Melnikova L.A. The spherical block model: dynamics of the global system of tectonic plates and seismicity // Pure Appl. Geophys. 2005. N 162. 145-164.
  8. Rozenberg V.L., Melnikova L.A., Soloviev A.A. Spherical block-and-fault model: basic principles, different modifications, and simulation of global seismicity // Advanced School on Understanding and Prediction of Earthquakes and other Extreme Events in Complex Systems. Trieste, Italy. 26 September-8 October 2011. SMR.2265-05.
  9. Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология: теория и методы. 1, 2. М.: Мир, 1983.
  10. Wells D.L., Coppersmith K.L. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement // Bull. Seism. Soc. of America. 1994. 84, N 4. 974-1002.
  11. Gripp A.E., Gordon R.G. Young tracks of hotspots and current plate velocities // Geophys. J. Int. 2002. 150. 321-361.
  12. Global Hypocenters Data Base, NEIC/USGS. Denver, 2011 (http://earthquake.usgs.gov/regional/neic/).
  13. Mutter J.C. Seismic images of plate boundaries // Scient. American. 1986. 254. 66-75.
  14. World Stress Map Project. Potsdam, 2011 (http://dc-app3-14.gfz-potsdam.de/).
  15. Digas B.V., Melnikova L.A., Rozenberg V.L. Application of parallel technologies to modeling lithosphere dynamics and seismicity // Lecture Notes in Computer Science 6068. Volume on Parallel Processing and Applied Mathematics. Berlin-Heidelberg: Springer, 2010. 340-349.
  16. Гергель В.П. Теория и практика параллельных вычислений. М.: БИНОМ, 2007.