2D modeling of lower mantle structure with WKM synthetics

The Earth is very heterogeneous, especially in the region close to the surface of the Earth, and in regions close to the core-mantle boundary (CMB). The lowermost mantle (bottom 300km of the mantle) is the place for fast anomaly (3% faster S velocity than PREM, modeled from Scd), for slow anomaly (-3% slower S velocity than PREM, modeled from S,ScS), for extreme anomalous structure (ultra-low velocity zone, 30% lower inS velocity, 10% lower in P velocity). Strong anomaly with larger dimension is also observed beneath Africa and Pacific, originally modeled from travel time of S, SKS and ScS. Given the heterogeneous nature of the earth, more accurate approach (than travel time) has to be applied to study the details of various anomalous structures, and matching waveform with synthetic seismograms has proven effective in constraining the velocity structures. However, it is difficult to make synthetic seismograms in more than 1D cases where no exact analytical solution is possible. Numerical methods like finite difference or finite elements are too time consuming in modeling body waveforms. We developed a 2D synthetic algorithm, which is extended from 1D generalized ray theory (GRT), to make synthetic seismograms efficiently (each seismogram per minutes). This 2D algorithm is related to WKB approximation, but is based on different principles, it is thus named to be WKM, i.e., WKB modified. WKM has been applied to study the variation of fast D" structure beneath the Caribbean sea, to study the plume beneath Africa. WKM is also applied to study PKP precursors which is a very important seismic phase in modeling lower mantle heterogeneity. By matching WKM synthetic seismograms with various data, we discovered and confirmed that (a) The D" beneath Caribbean varies laterally, and the variation is best revealed with Scd+Sab beyond 88 degree where Sed overruns Sab. (b) The low velocity structure beneath Africa is about 1500 km in height, at least 1000km in width, and features 3% reduced S velocity. The low velocity structure is a combination of a relatively thin, low velocity layer (200 km thick or less) beneath the Atlantic, then rising very sharply into mid mantle towards Africa. (c) At the edges of this huge Africa low velocity structures, ULVZs are found by modeling the large separation between S and ScS beyond 100 degree. The ULVZ to the eastern boundary was discovered with SKPdS data, and later is confirmed by PKP precursor data. This is the first time that ULVZ is verified with distinct seismic phase.

Self-assembly of iron TCPP (meso-tetra(4-carboxyphenyl)porphyrin) into a chiral 2D coordination polymer

Artículo Polyhedron 2011

MOFs basados en CuII-PDC-bpe (PDC= 2,5-piridindicarboxilato, bpe= 1,2-di(4piridil)eteno): Cristaloquímica de redes 2D tipo Herringbone

Comunicación a congreso (póster): XXIV Simposio del Grupo Especializado de Cristalografía y Crecimiento Cristalino, GE3C. 23-26 de junio de 2014, Bilbao

MOFS metaloporfirínicos 1D y 2D: Estudio cristaloquímico

Comunicación a congreso (póster): XXIV Simposio del Grupo Especializado de Cristalografía y Crecimiento Cristalino, GE3C. 23-26 de junio de 2014, Bilbao

Implementação paralela de um código de elementos finitos em 2D para as Equações de Navier-Stokes para fluidos incompressíveis com transporte de escalares.

O estudo do fluxo de água e do transporte escalar em reservatórios hidrelétricos é importante para a determinação da qualidade da água durante as fases iniciais do enchimento e durante a vida útil do reservatório. Neste contexto, um código de elementos finitos paralelo 2D foi implementado para resolver as equações de Navier-Stokes para fluido incompressível acopladas a transporte escalar, utilizando o modelo de programação de troca de mensagens, a fim de realizar simulações em um ambiente de cluster de computadores. A discretização espacial é baseada no elemento MINI, que satisfaz as condições de Babuska-Brezzi (BB), que permite uma formulação mista estável. Todas as estruturas de dados distribuídos necessárias nas diferentes fases do código, como pré-processamento, solução e pós-processamento, foram implementadas usando a biblioteca PETSc. Os sistemas lineares resultantes foram resolvidos usando o método da projeção discreto com fatoração LU por blocos. Para aumentar o desempenho paralelo na solução dos sistemas lineares, foi empregado o método de condensação estática para resolver a velocidade intermediária nos vértices e no centróide do elemento MINI separadamente. Os resultados de desempenho do método de condensação estática com a abordagem da solução do sistema completo foram comparados. Os testes mostraram que o método de condensação estática apresenta melhor desempenho para grandes problemas, às custas de maior uso de memória. O desempenho de outras partes do código também são apresentados.