JGR:SE|| 海洋地震研究新进展：基于三维模拟技术提升定位精度

      海洋地震的震源参数对于研究海洋地质构造和理解断层破裂行为至关重要。尽管基于近场海底地震仪（OBS）观测能够实现震源参数准确反演，但目前全球海洋区域的OBS覆盖程度较低；基于陆地台网的远震数据虽能定位中强尺度海洋地震，但反演通常使用一维简化地球模型，复杂的地球三维结构导致远震定位精度较低。海洋地震的震源区三维结构容易激发较强的远震P波尾波，通过拟合尾波波形能够显著提高定位精度，但受限于高昂的三维模拟计算成本，难以进行实际应用。

图1 SEM-DSM算法原理示意图。

为解决上述问题，科研人员创新发展了一种将震源区准确三维谱元法（SEM）模拟和震源区外高效一维直接解法（DSM）模拟耦合的算法SEM-DSM，能够高效计算包含复杂P波尾波特征的三维远震格林函数（图1）。还进一步开发了基于三维格林函数的震源参数反演算法teleCAP3D，并将此技术应用于东北太平洋 Blanco转换断层的研究中。

结果显示，相较于传统的基于一维地球模型的反演，采用三维远震格林函数可靠拟合远震P波尾波波形，极大地提高了地震定位的准确性，特别在对浅源地震的深度约束上表现优异（图2）。      

这项研究成果适用于洋中脊、转换断层和俯冲带等各种海洋地质环境，能够为构造动力学和震源物理研究提供可靠的震源参数，对于在全球范围内推动海洋地震研究具有重要意义。

    本项研究获得国家自然科学基金和广东省基础与应用基础研究基金资助。

图2 一维格林函数（蓝色）与三维格林函数（橙色）波形拟合和震源矩心深度约束结果对比。基于三维格林函数能够有效拟合P波尾波波形，显著改善地震震源参数反演精度。

相关论文信息：Zang, C., Wu, W., Ni, S., & Xu, M. (2024). A reciprocity‐based efficient method for improved source parameter estimation of submarine earthquakes with hybrid 3‐D teleseismic Green's functions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129, e2023JB028174.

论文链接：https://doi.org/10.1029/2023JB028174