Imaging of Seismic Sources Using Time Reversal Wave Propagation

지진파 역행 전파를 이용한 지진원 영상화

An imaging method of seismic sources using time-reversal wave propagation is presented. The method is based on the time-reversal invariance and the spatial reciprocity of the wave equation. Time-reversal wave propagation has been used to image anomalous features of a midium in medical imaging, non destructive testing and waveform tomography. Seismogram is the record whose energy is propagated from the seismic source. If time-reversed seismogram propagates back into the medium, seismic energy is concentrated at the origin time of the event and at the source location. In this work, a staggered-grid finite-difference method of the elastic wave equation is parallelized for 3-D wave propagation simulation. With numerical experiments, we show that the time-reversal imaging will enable us to explore the spatio-temporal history of complex earthquake.

본 논문에서는 지진파 역행 전파를 이용하여 지진원을 영상화 하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 시간 역행 전파는 파동 방정식의 시간 반전의 불변성과 상반정리로 설명할 수 있으며 파동의 시간 역행 전파는 의학적인 목적을 비롯한 비파괴 검사, 그리고 탄성파 파형 역산에 사용되어 매질을 영상화 하는데 활용되고 있다. 지진 관측소에서 관측된 지진파형은 지진원으로부터 방출된 에너지를 기록한 것이다. 이를 시간의 역순으로 매질로 전파시키면, 지진으로부터 전파되었던 에너지가 진원시각의 지진원 위치에 집중하게 되어 지진원을 영상화 시키는 원리이다. 본 연구에서는 3차원 지진파 전파의 수치 모의를 위해 엇갈린 격자 유한 차분법과 병렬 처리 기법을 이용하여 탄성 매질에서의 파동방정식의 해를 구하였다. 수치모의 결과로부터 지진파 역행 전파를 이용해 지진의 시공간적 발생양상을 살펴볼 수 있음을 확인하였다.