Modelisation numerique de la propagation d'ondes sismiques en geometrie spherique : application a la sismologie globale

• Auteur / Autrice : Emmanuel Chaljub
• Direction : Jean-Pierre Vilotte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : ?
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Ce travail est consacre au developpement d'un outil numerique capable de modeliser la propagation 3d d'ondes sismiques a l'echelle du globe pour des distributions realistes de vitesse et de densite. On considere les equations de l'elastodynamique en milieu elastique isotrope et on inclut les effets de la gravite dans l'approximation de cowling pour un etat initial d'equilibre hydrostatique. On presente d'abord une approximation aux differences finies pour modeliser la propagation des ondes sh longue-periode ( 30 s) dans un manteau terrestre axisymetrique en negligeant la gravite. Dans cette description, on etudie l'effet de variations de topographie et de vitesse sur les ondes reflechies sous les discontinuites du manteau. On developpe ensuite une methode d'elements spectraux permettant la modelisation 3d du champ d'ondes complet en geometrie spherique. On utilise un maillage hexaedrique non-conforme de la sphere qui s'adapte a la variation des parametres elastiques du milieu. L'espace des multiplicateurs de lagrange associes aux contraintes de continuite sur les interfaces non-conformes est discretise par une methode de joints qui devient conforme en geometrie spherique. La prise en compte de regions fluides est basee sur la construction d'un operateur dirichlet to neumann qui couple la methode des elements spectraux a une methode de sommation de modes. La methode est validee dans des milieux homogenes par couches puis pour des modeles de terre moyens, en comparant les sismogrammes obtenus avec ceux calcules par une methode de modes propres. L'implementation parallele et le cout de calcul de la methode sont presentes et les perspectives sont discutees. La potentialite de la methode permet d'envisager pour la premiere fois de modeliser la propagation du champ d'ondes complet dans des modeles de terre 3d pour des periodes inferieures a 50 secondes.