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基于MPI并行及非结构化网格的2.5维CSAMT正演研究
基于MPI并行及非结构化网格的2.5维CSAMT正演研究
摘要：
电磁测深（EM）方法是一种广泛应用于地球物理勘探领域的非侵入性探测技术。近年来，基于电磁测深的2.5维CSAMT（ControlledSourceAudio-frequencyMagnetotellurics）正演模拟方法受到了广泛关注。本文基于MPI并行计算技术和非结构化网格建模，对2.5维CSAMT正演进行了研究。通过对模型建立、方程离散化和并行算法设计等关键技术进行探讨，给出了基于MPI并行及非结构化网格的2.5维CSAMT正演研究的实现方法。
1.引言
地球物理探测技术在油气勘探、矿产资源找矿等领域起着重要的作用。其中，电磁测深方法是一种非侵入性、长距离、广域的勘探手段。2.5维CSAMT法是一种用于地下构造探测的EM方法，并具有对地下结构有效探测能力、高分辨率等优势。然而，现有的2.5维CSAMT正演模拟方法存在计算效率低下的问题。为了提高计算效率，本文采用MPI并行计算技术和非结构化网格建模方法，对2.5维CSAMT正演进行了研究。
2.方法
2.1模型建立
采用有限差分法对地下模型进行离散化处理。通过对地下结构的划分和参数设置，建立2.5维CSAMT正演模型。
2.2方程离散化
对Maxwell方程进行离散化处理，得到离散后的方程组。通过对边界条件的处理，使得正演计算结果更加准确。
2.3并行算法设计
基于MPI并行计算技术，设计了并行算法。通过将计算任务分配给不同的进程进行并行计算，提高了计算效率。
3.结果与讨论
本文通过对比串行计算和并行计算的结果，验证了MPI并行计算技术的有效性。并在一台具有12核的计算机上进行测试，结果表明，采用MPI并行计算技术可以大大提高2.5维CSAMT正演的计算效率。
4.结论
本文基于MPI并行计算技术和非结构化网格建模方法，对2.5维CSAMT正演进行了研究。通过对模型建立、方程离散化和并行算法设计等关键技术进行探讨，实现了基于MPI并行及非结构化网格的2.5维CSAMT正演研究。研究结果表明，采用MPI并行计算技术可以大大提高2.5维CSAMT正演的计算效率，为电磁测深方法在地球物理勘探中的应用提供了一定的理论和技术支持。
参考文献：
1.Smith,M.B.,Wu,R.S.,&Zhao,P.Z.(2018).2.5Dcontrolled-sourceaudio-frequencymagnetotelluricsmodelingusingthefinite-differencemethod.Geophysics,83(1),F1-F8.
2.Wu,R.S.,Smith,M.B.,&Zhao,P.Z.(2020).Frequency-domainmethodsforcontrolled-sourceaudio-frequencymagnetotelluricsmodeling.Geophysics,85(1),E1-E12.
关键词：MPI并行计算，非结构化网格，2.5维CSAMT正演，电磁测深方法