美国国家实验室更新模拟代码使地震风险分析能力达到超算水平

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	美国国家实验室更新模拟代码使地震风险分析能力达到超算水平
	赵纪东
	2017-11-01
所属快报	地球科学快报
出版年	2017
期	21
语种	中文
领域	地球科学
栏目	地震与火山学
中文关键词	模拟 ; 地震 ; 风险分析
中文摘要	目前，美国国家能源部（DOE）劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）以及加州大学戴维斯分校的研究人员正在共同开发首个端对端模拟代码，用以精准捕获地震中的地质和地球物理信息，以及地震对建筑所造成影响的相关信息。2017年10月，初步成果发表于《计算科学与工程》（Computing in Science & Engineering）。
情报分析_信息来源性质	科研机构
情报分析_信息来源机构	美国国家能源部（DOE）劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）以及加州大学戴维斯分校
情报分析_机构类别	科研机构
情报分析_信息来源国家	美国
情报分析_信息类别	前沿研究进展
情报分析_研究主题	地震风险分析
情报分析_研究内容	该项工作是美国能源部Exascale计算项目（Exascale Computing Project，ECP）的一部分，ECP项目致力于创建一个运算速度达到每秒百亿亿次的超算系统，这一速度约是目前美国最强计算系统的50倍。由于计算的局限性，当前的地球物理模拟通常以1~2 Hz（每秒的震动）的水平来分析地面运动。ECP所支持项目区域地震灾害和风险评估的高性能、多学科模拟（High Performance, Multidisciplinary Simulations for Regional Scale Seismic Hazard and Risk Assessments）的负责人David McCallen（同时也是伯克利实验室地球与环境科学领域的客座教授）表示，他们希望最终能够以5~10 Hz的水平来捕获相关信息并进行分析。影响地震中建筑物损伤的最重要变量之一是地震波的频率。不同建筑物和结构对固定频率的地震波响应不同——摩天大楼、桥梁和高速公路立交桥这样的大型建筑物对低频震动敏感，而较小的建筑物如家庭住房（house）更可能被高频振荡（2~10Hz及以上）所破坏。McCallen指出，高频地震的模拟计算要求非常高，需要百亿亿次水平的计算机。 McCallen正在与伯克利实验室计算研究部（Computational Research Division，CRD）的研究人员及其他合作者共同更新现有的SW4代码（由LLNL的研究人员开发，相关人员参与了Exascale计算工作）——模拟地震波传播，以利用最新的超级计算机，如美国国家能源研究科学计算中心（National Energy Research Scientific Computing Center，NERSC ）的Cori系统。这一多核系统的每个芯片包含68个处理器内核，近10 000个节点和新类型的内存。通过近期对SW4的更新，研究者成功地在NERSC的Cori超级计算机上以3 Hz的水平模拟了加州海沃德断层（Hayward fault）的6.5级地震。同时，此次模拟也捕获了地面运动对地震破裂半径内100 km2及地下30 km内建筑物的影响。对于未来的计算系统，研究人员希望在约5小时或更短时间内以5~10 Hz的水平进行相同的运算（此次运算花费了12小时）。 McCallen表示，断层破裂方式是影响建筑物对震动响应的一个重要因素，但由于不清楚海沃德断层如何破裂或加州湾区的精确地质状况，需要进行多次模拟来探索不同的场景，而通过超算系统加快模拟的速率将能帮助做到这一点。
原文题名	Assessing Regional Earthquake Risk and Hazards in the Age of Exascale
原文链接	查看原文
文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/180854
专题	地球科学
推荐引用方式 GB/T 7714	赵纪东. 美国国家实验室更新模拟代码使地震风险分析能力达到超算水平. 2017.