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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Calcul rapide de sismogrammes synthétiques par la méthode des membranes


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Situé à 40 km au sud de Paris, le centre DAM-Île de France, a en charge la conception des armes nucléaires françaises, la recherche et développement dans le domaine de la lutte contre la prolifération et le terrorisme, l'alerte aux autorités en cas de séisme, de tsunami ou d'essai nucléaire étranger, la construction et le démantèlement de grandes infrastructures nucléaires. Leader français de la simulation numérique et du calcul intensif, il possède deux des machines européennes les plus puissantes. Il dispose également de plusieurs accélérateurs et de nombreux moyens techniques et expérimentaux pour mener ses recherches. Lui est également rattaché, l'Unité Propulsion Nucléaire située sur le centre CEA/Cadarache en région Provence Alpes-Côte d'Azur, où sont implantées les installations d'essais et une partie des fabrications de la propulsion nucléaire.  

Référence

2021-19159-S0353  

Description du poste

Domaine

Science de la terre et de l'environnement

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Calcul rapide de sismogrammes synthétiques par la méthode des membranes

Sujet de stage

Calcul rapide de sismogrammes synthétiques par la méthode des membranes

Durée du contrat (en mois)

6 mois

Description de l'offre

La caractérisation des sources sismiques par le biais du tenseur des moments qui leur est associé, nécessite de comparer les données réellement enregistrées suite à un événement, avec des données synthétiques calculées dans un modèle de Terre donné. Pratiquement, la détermination de ces données synthétiques est réalisée en suivant deux voies antithétiques, leur choix étant intimement lié au temps de restitution que l'on se fixe : pour un calcul rapide via une méthode modale, la structure de la Terre est simplifiée ; a contrario, la prise en compte du caractère tridimensionnel de notre planète et des effets propagatifs associés, requiert l'emploi de méthodes numériques complètes, dont le coût-calcul peut être prohibitif.
Le but poursuivi lors de ce stage, est d'explorer la pertinence d'une voie alternative pour le calcul de sismogrammes synthétiques : les méthodes membranaires. Ces dernières sont adaptées à la description de la propagation d'ondes de surface, le formalisme les décrivant provenant d'une écriture astucieuse des équations du mouvement sous l'hypothèse WKB (milieux lentement variables). Elles sont adaptées à la propagation dans des milieux hétérogènes, incorporent naturellement les phénomènes de type fréquence finie. La rapidité des calculs associés provient d'une réduction de dimensionnalité (2D et non 3D, d'où leur nom).
Lors de ce stage, une étude bibliographique permettra à l'étudiant(e) de se familiariser avec les équations de l'élastodynamique, et leur résolution dans un formalisme modal (structure stratifiée puis lentement variable). Dans un second temps, il s'agira d'implémenter l'algorithme de résolution sur les super-calculateurs du CEA, de manière à appréhender le coût-calcul nécessaire à la synthèse de sismogrammes synthétiques dans une Terre 3D ; une étude de validation est attendue, par comparaison avec des résultats analytiques ou obtenus grâce à des méthodes numériques complètes. Cette étape permettra à l'étudiant(e) de faire le lien entre formalisme mathématique et sa mise en forme algorithmique, de même qu'il(elle) sera confronté(e) aux problématiques de partage des tâches sur plusieurs unités de calcul (parallélisme).
A terme, en fonction du succès obtenu lors de ce travail préliminaire, une extension naturelle sera d'inclure à l'algorithme de base la prise en compte de termes sources quelconques (problème non-local), la mise à disposition des outils aux ingénieurs-chercheurs dont le travail est de nature opérationnelle, ainsi que l'ajout de termes asymptotiques d'ordre supérieur afin d'élargir le domaine de validité de la méthode.
Deux applications pourront être également envisagées, dans la poursuite de ce stage : la quantification d'incertitudes, autorisée par le faible coût calcul de la méthode ; et la localisation de sources sismiques par le biais du renversement temporel des champs d'ondes enregistrés.

Profil du candidat

Python, Fortran/C
Bac+5

Localisation du poste

Site

DAM Île-de-France

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Bruyères-le-Châtel