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101 Geodynamic modelling: How to design, carry out, and interpret numerical studies
Solid Earth ( IF 3.4 ) Pub Date : 2021-02-18 , DOI: 10.5194/se-2021-14
Iris van Zelst , Fabio Crameri , Adina E. Pusok , Anne Glerum , Juliane Dannberg , Cedric Thieulot

Abstract. Geodynamic modelling provides a powerful tool to investigate processes in the Earth's crust, mantle, and core that are not directly observable. However, numerical models are inherently subject to the assumptions and simplifications on which they are based. In order to use and review numerical modelling studies appropriately, one needs to be aware of the limitations of geodynamic modelling as well as its advantages. Here, we present a comprehensive, yet concise overview of the geodynamic modelling process applied to the solid Earth, from the choice of governing equations to numerical methods, model setup, model interpretation, and the eventual communication of the model results. We highlight best practices and discuss their implementations including code verification, model validation, internal consistency checks, and software and data management. Thus, with this perspective, we encourage high-quality modelling studies, fair external interpretation, and sensible use of published work. We provide ample examples from lithosphere and mantle dynamics and point out synergies with related fields such as seismology, tectonophysics, geology, mineral physics, and geodesy. We clarify and consolidate terminology across geodynamics and numerical modelling to set a standard for clear communication of modelling studies. All in all, this paper presents the basics of geodynamic modelling for first-time and experienced modellers, collaborators, and reviewers from diverse backgrounds to (re)gain a solid understanding of geodynamic modelling as a whole.

中文翻译:

101地球动力学建模:如何设计,执行和解释数值研究

摘要。地球动力学建模提供了一个强大的工具,可用来研究无法直接观测到的地壳,地幔和岩心中的过程。但是,数值模型固有地受制于它们所基于的假设和简化。为了适当地使用和审查数值建模研究,需要意识到地球动力学建模的局限性及其优势。在这里,我们对应用于固体地球的地球动力学建模过程进行了全面而简洁的概述,从控制方程的选择到数值方法,模型设置,模型解释以及模型结果的最终传达。我们重点介绍了最佳做法,并讨论了它们的实现,包括代码验证,模型验证,内部一致性检查,以及软件和数据管理。因此,以这种观点,我们鼓励进行高质量的建模研究,合理的外部解释以及合理使用已发表的作品。我们提供了岩石圈和地幔动力学方面的大量示例,并指出了与相关领域(例如地震学,构造物理,地质学,矿物物理和大地测量学)的协同作用。我们阐明并巩固了地球动力学和数值建模领域的术语,为清晰地进行建模研究交流建立了标准。总之,本文为来自不同背景的初学者和经验丰富的建模人员,合作者和审阅者提供了地球动力学建模的基础知识,以使他们对(整个)地球动力学建模有一个全面的了解。合理使用已发表的作品。我们提供了岩石圈和地幔动力学方面的大量示例,并指出了与相关领域(例如地震学,构造物理,地质学,矿物物理和大地测量学)的协同作用。我们澄清和巩固地球动力学和数值建模方面的术语,为清晰地进行建模研究交流建立标准。总之,本文为来自不同背景的初学者和经验丰富的建模人员,合作者和审阅者提供了地球动力学建模的基础知识,以使他们对(整个)地球动力学建模有一个全面的了解。合理使用已发表的作品。我们提供了来自岩石圈和地幔动力学的大量示例,并指出了与相关领域(如地震学,构造物理,地质学,矿物物理和大地测量学)的协同作用。我们澄清和巩固地球动力学和数值建模方面的术语,为清晰地进行建模研究交流建立标准。总之,本文为来自不同背景的初学者和经验丰富的建模人员,合作者和审阅者提供了地球动力学建模的基础知识,以使他们对(整个)地球动力学建模有一个全面的了解。我们澄清和巩固地球动力学和数值建模方面的术语,为清晰地进行建模研究交流建立标准。总之,本文为来自不同背景的初学者和经验丰富的建模人员,合作者和审阅者提供了地球动力学建模的基础知识,以使他们对(整个)地球动力学建模有一个全面的了解。我们澄清和巩固地球动力学和数值建模方面的术语,为清晰地进行建模研究交流建立标准。总而言之,本文为来自不同背景的初学者和经验丰富的建模人员,合作者和审阅者提供了地球动力学建模的基础知识,以使他们对(整个)地球动力学建模有一个全面的了解。
更新日期:2021-02-18
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