diff --git a/source/taup/index.rst b/source/taup/index.rst index aabdca58..dc58d421 100644 --- a/source/taup/index.rst +++ b/source/taup/index.rst @@ -27,3 +27,4 @@ TauP introduction install + taup_time diff --git a/source/taup/introduction.rst b/source/taup/introduction.rst index e5b78542..25683464 100644 --- a/source/taup/introduction.rst +++ b/source/taup/introduction.rst @@ -29,7 +29,7 @@ TauP 提供了多个工具: - 图形界面： ``taup`` - 命令行工具： - - ``taup_time`` ：计算震相的走时、射线参数、出射角、入射角等 + - :doc:`taup_time` ：计算震相的走时、射线参数、出射角、入射角等 - ``taup_pierce`` ：计算震相在波速不连续面和指定深度的反射点和穿透点 - ``taup_path`` ：计算射线路径 - ``taup_wavefront`` ：计算波前面 diff --git a/source/taup/taup_time.rst b/source/taup/taup_time.rst new file mode 100644 index 00000000..00fb7b12 --- /dev/null +++ b/source/taup/taup_time.rst @@ -0,0 +1,160 @@ +taup_time +========= + +TauP 提供的 ``taup_time`` 命令可用于计算震相走时、射线参数、出射角、 +入射角等信息。 + +基本用法 +-------- + +使用 ``taup_time -help`` 可查询该命令的完整用法和选项，此处仅介绍常用用法。 + +计算震源深度为 300 km，震中距 60° 处，P、S、PcP、ScS、PKiKP 震相的走时信息:: + + $ taup_time -h 300 -deg 60 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP + +- ``-h``：震源深度（单位 km），默认深度为 0.0 km。 +- ``-deg``：震中距（单位 °） +- ``-ph``：以逗号分隔的震相名 + +TauP 默认使用 iasp91 模型，可以使用 ``-mod`` 选项设置其他 TauP 预定义速度模型:: + + $ taup_time -mod prem -h 300 -deg 60 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP + $ taup_time -mod ak135 -h 300 -deg 60 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP + +TauP 默认台站位于地表，可使用 ``--stadepth`` 选项设置台站深度（单位为 km）:: + + $ taup_time -h 300 -deg 60 --stadepth 0.5 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP + +若已知震源和台站位置，也可以使用 ``-evt`` 和 ``-sta`` 选项分别指定震源和台站的 +纬度和经度。例如，震源位于 (40 °N，10 °E)，台站位于 (20 °S，10 °W):: + + $ taup_time -h 300 -evt 40 10 -sta -20 -10 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP + +在震中距比较小的情况下，可以使用 ``-km`` 选项指定震中距（单位为 km）。 +比如计算震源深度为 5 km，震中距 100 km 处，P,S,PcP,ScS,PKiKP 震相的走时信息:: + + $ taup_time -h 5 -km 100 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP + +输出格式 +-------- + +下面的命令计算了 PREM 模型下，震源深度 100 km，震中距 60° 处，P 和 pP 震相的走时信息。 +其输出为:: + + $ taup_time -mod prem -h 100 -deg 60 -ph P,pP + + Model: prem + Distance Depth Phase Travel Ray Param Takeoff Incident Purist Purist + (deg) (km) Name Time (s) p (s/deg) (deg) (deg) Distance Name + ----------------------------------------------------------------------------------- + 60.00 100.0 P 595.40 6.815 30.14 20.82 60.00 = P + 60.00 100.0 pP 618.89 6.890 149.49 21.06 60.00 = pP + +输出共 9 列，从左到右分别为： + +1. 震中距（度）：地震震中与台站的大圆弧路径长度 +2. 震源深度（km） +3. 震相名 +4. 震相走时（秒） +5. 射线参数（秒/度） + + .. note:: + + 射线参数有三种常用单位：秒/度（s/deg ）、秒/弧度（s/radian）、秒/千米（s/km）。 + 三者之间的关系为（:math:`R_0` 为地球半径，假设为 6371 km）： + + .. math:: + + 1 s/deg = \frac{1}{\pi*R_0/180} s/km = 1/111.19492 s/km + + .. math:: + + 1 s/deg = \frac{1}{\pi/180} s/radian = 57.29578 s/radian + +6. 出射角（度）：即射线从震源出射时与\ **垂直向下**\ 方向的夹角，取值范围为 0 到 180°。 + + - 0° 到 90° 表示射线向下出射（例如 P 震相） + - 90° 到 180° 表示射线向上出射（例如 pP 震相) + + .. note:: + + 不同文章对出射角的定义不同，使用时应格外注意。 + + 老版本的 TauP 对出射角的定义不同，可视为 BUG，应避免使用老版本 TauP。 + +7. 入射角（度）：射线入射到台站时与\ **垂直向上**\ 方向的夹角。 +8. Purist 距离：地震波实际走过的圆弧距离。 + + 该值可能与震中距不同，例如 50° 震中距处记录到的 PKKKP 震相，实际走过的 + 圆弧距离为 410°:: + + $ taup_time -deg 50 -ph PKKKP + + Model: iasp91 + Distance Depth Phase Travel Ray Param Takeoff Incident Purist Purist + (deg) (km) Name Time (s) p (s/deg) (deg) (deg) Distance Name + ----------------------------------------------------------------------------------- + 50.00 0.0 PKKKP 2519.56 2.242 6.72 6.72 410.00 = PKKKP + +9. Purist 震相名：地震波的“真实”震相名。 + + 例如，若想要计算 SS 震相在 660 km 不连续面的下表面的反射波走时，可指定其震相名为 + ``S^660S``。由于 PREM 模型中 660 km 不连续面的“真实”深度为670 km，此时 + TauP 实际返回的时从 670 km 处反射回的震相，此时 Purist 震相名会显示为 ``S^670S``:: + + $ taup_time -mod prem -deg 120 -ph S^660S + + Model: prem + Distance Depth Phase Travel Ray Param Takeoff Incident Purist Purist + (deg) (km) Name Time (s) p (s/deg) (deg) (deg) Distance Name + ------------------------------------------------------------------------------------ + 120.00 0.0 S^660S 1975.75 12.336 20.79 20.79 120.00 * S^670S + +可以使用 ``--rel`` 选项输出相对于某个指定震相的走时差。例如， +下面的命令中，最后一列输出了所有震相相对于 PcP 震相的走时差:: + + $ taup_time -mod prem -h 300 -deg 60 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP --rel PcP + + Model: prem + Distance Depth Phase Travel Ray Param Takeoff Incident Purist Purist Relative to + (deg) (km) Name Time (s) p (s/deg) (deg) (deg) Distance Name PcP + ----------------------------------------------------------------------------------------------- + 60.00 300.0 P 574.72 6.739 33.65 20.58 60.00 = P -42.32 + 60.00 300.0 PcP 617.05 4.016 19.28 12.09 60.00 = PcP 0.00 + 60.00 300.0 PKiKP 993.45 1.245 5.88 3.72 60.00 = PKiKP 376.41 + 60.00 300.0 S 1043.98 12.659 34.16 21.37 60.00 = S 426.93 + 60.00 300.0 ScS 1134.89 7.480 19.38 12.43 60.00 = ScS 517.85 + +信息提取 +-------- + +上面介绍的输出中包含了很多信息，想要在脚本中提取出想要的信息有些麻烦。所以 +``taup_time`` 提供了一些选项，使得在脚本中计算走时、射线参数更加方便。 + +走时 +^^^^^ + +``--time`` 选项使得输出中只包含走时信息，并且小数点的位数更多:: + + $ taup_time -mod prem -h 300 -deg 60 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP --time + 574.7245 617.047 993.4524 1043.9805 1134.8923 + +需要注意的是，输出的走时不是按照 ``-ph`` 选项中震相的顺序进行排序的， +而是按照走时递增的顺序排序。比如这里，S 震相放在震相列表的第二位， +而 S 震相的走时 1043.9805 却放在第四位。 + +射线参数 +^^^^^^^^^ + +``--rayp`` 选项使得输出中只包含射线参数信息，并且小数点的位数更多:: + + $ taup_time taup_time -mod prem -h 300 -deg 60 -ph P,S,PcP,ScS,PKiKP --rayp + 6.739042 4.0158706 1.2450149 12.65922 7.480467 + +此时，输出的射线参数是按照 ``-ph`` 选项中震相的顺序进行排序的。 + +.. note:: + + ``--rayp`` 和 ``--time`` 选项不能一起使用。 + 当两个选项同时使用时，会以后出现的选项为准。