# 五后端位移与应力对比

本页汇总 **2026 年 9 月 15 日重新建库**的结果：一个震源深度、一个接收深度，
比较五个动力学后端的位移，以及 QSEIS2025 / QSSP2020 的六分量应力。
没有使用此前已有的 Green 函数库。完整方法、数据下载和限制见
[英文对比报告](../guides/backend-comparison.md)。

## 参数

| 参数 | 本次设置 |
| --- | --- |
| 模型 | AK135-FC，保留其随深度变化的 Qp/Qs |
| 震源 / 接收深度 | 10 / 1 km |
| 距离 / 方位角 | 300、600、900 km / 20° |
| 走向、倾角、滑动角 | 223°、47°、131° |
| 标量矩 | 3.112616 × 10¹⁶ N m，约 Mw 4.93 |
| 采样 / 最高频率 | dt = 0.25 s，所有版本 Nyquist = 2 Hz |
| 共同矩率 STF | 0–1.25 s 的单位面积 sin² 脉冲，质心 0.625 s |
| 比较窗口 | 地震起始时刻起 0–400 s，共 1601 点 |
| 展示低通 | 四阶 Butterworth，0.4 Hz，双向零相位 |

对照形式参考 [Zhou 等（2026）DynCFS 的 Fig. 3](https://doi.org/10.1093/gji/ggaf534)。
论文原图距离为 10 km；这里是扩展到区域距离的计算，不是原图的逐项复现。
球对称模型使用完整 138 行，QSEIS 使用相同的上部 40 行至 1601.5 km，并开启地球展平。
因此，各后端的几何和深部边界仍有差别。

```{note}
区域对比教程仍使用 4 s 采样、64 s STF、0.125 Hz 带宽和地表接收点，
对应[较早的教程对比](../guides/backend-comparison-64s.md)。这些命令不会生成本页的新算例。
QSEIS2025 入门例子的 100 s 截断保持原样。
```

## 位移结果

```{figure} ../_static/comparisons/2026-09-15/displacement-zoom.png
:alt: 五个点源后端在300、600和900公里的东西、南北和垂向位移强波段对比。

统一点源后五后端位移，单位 μm。保留真实时间与幅值，没有拟合时移或逐条归一化。
QSEIS06 使用关闭高斯平滑的隔离控制构建。
```

以下是 0.4 Hz 低通后、0–400 s 窗口内合并全部分量的相对 L2：

`100 × sqrt(sum((u − ref)²) / sum(ref²))`。

位移参考为 SPGRN2020，应力参考为 QSSP2020。该指标包含波形、相位与幅度的差别，
不能直接称为“峰值幅度差”。参考后端也不代表精确真解。

| 比较对象 | 300 km | 600 km | 900 km |
| --- | ---: | ---: | ---: |
| QSEIS2025 点源位移 / SPGRN2020 | 3.5359% | 6.8425% | 10.6452% |
| QSEIS06 点源控制位移 / SPGRN2020 | 3.5359% | 6.8425% | 10.6452% |
| SPGRN2012 位移 / SPGRN2020 | 0.0054% | 0.0102% | 0.0143% |
| QSSP2020 位移 / SPGRN2020 | 0.2751% | 0.2585% | 0.2802% |
| **QSEIS2025 应力 / QSSP2020** | **4.2382%** | **8.2105%** | **12.5001%** |

## 应力结果

统一采用 ENU 坐标，六分量顺序为 **[EE, EN, EU, NN, NU, UU]**，单位 **Pa**，
拉应力为正。剪切分量是张量分量，不额外乘 2。

```{figure} ../_static/comparisons/2026-09-15/stress-900km-zoom.png
:alt: QSEIS2025与QSSP2020在900公里处的六分量应力，单位帕，展示240至310秒。

900 km 应力强波段。放大图只改变展示窗口；表中指标仍使用完整 0–400 s。
```

查看另外两张应力放大图：[300 km](../_static/comparisons/2026-09-15/stress-300km-zoom.png)、
[600 km](../_static/comparisons/2026-09-15/stress-600km-zoom.png)。
[英文报告](../guides/backend-comparison.md#six-component-stress)还提供三个距离的完整窗口图。

## 数据处理与重画

所有速率在完整阻尼 FFT 上作相同的连续积分；QSSP 的速率导出另按已核对的索引规则恢复完整时间网格。
这是依据求解器实现的确定性处理，不依赖其他后端做波形对齐。
文件名中的 `raw` 表示完成共同 STF 和连续积分后、未额外低通的结果，
并非未经处理的原生直接位移/应力文件。具体公式及验证见
[处理说明](../guides/backend-comparison.md#matching-the-effective-source-time-function)。

从仓库根目录可使用已提交的数组重画，不必再次建库：

```console
python examples/plot_documented_comparison.py --output-dir examples/output/documented-comparison
```

Windows Conda 环境请使用 `conda run -n 环境名 python ...`。
该脚本只依赖 NumPy 和 Matplotlib，不运行 Java 或 Fortran。
若仅下载数据，使用 `--data-dir` 指向保存两个 NPZ 的目录；
[数据与脚本下载](../guides/backend-comparison.md#recorded-data-and-verification)列出所需文件。
重画复现已保存的对比曲线，重建原生库则需要英文报告记录的参数和隔离控制设置。