TauP指令筆記

TauP包含了八個指令以及一個圖形介面模式。圖形模式容易看得到圖，但是實際上，TauP強大的威力必須藉由命令列才能夠真的發揮。本文僅僅作為自己以及地震學同好的參考，若有疏漏，請不吝指正。

taup_time
主要目的：輸入深度、距離等參數，求出各種phase的走時以及ray parameter(horizontal slowness)。
可用參數：

• -ph
後面接一長串的phases list，每個phase之間以','分隔，例如PP,ScP
• -pf
後面接內含phase名稱的檔案。
• -mod[el]
接速度模型名稱，預設是iasp91,另外還可以選擇prem, qdt, ak135，以及你自訂的速度構造模型。
• -h
depth(evdp)，單位是km。
• -deg
大圓路徑的距離，單位是度。
• -km
大圓路徑的距離，單位是km。
• -sta
後面接stla及stlo。
• -evt
後面接evla及evlo。
• -rayp
只印出ray parameter。
• -time
只印出travel time。
• -o
指定output檔名。
• -debug
偵錯模式。
• -verbose
詳細輸出模式。
• -version
印出Taup版本號。
• -help
印出詳細參數資訊。

由於-o, -debug, -verbose, -version以及-help每個指令都有;且不在我們處理數據的目的之內，下面的command就不再列出。
使用範例：

在evdp=130km, gcarc=65^o，以iasp91的模型看P,PcP,ScP的走時以及ray parameter:
taup_time -h 130 -deg 65 -ph P,PcP,ScP

Model: iasp91
Distance   Depth   Phase   Travel    Ray Param   Purist    Purist
  (deg)     (km)   Name    Time (s)  p (s/deg)  Distance   Name
----------------------------------------------------------------
   65.00   130.0   P        625.99     6.471      65.00  = P
   65.00   130.0   PcP      657.70     4.134      65.00  = PcP

在evdp=130km, stla/stlo=40/120.5, evla/evlo=12/140，以prem模型看ScP的走時及ray parameter:
taup_time -mod prem -sta 40 120.5 -evt 12 140 -h 210 -ph ScP

Model: prem
Distance   Depth   Phase   Travel    Ray Param   Purist    Purist
  (deg)     (km)   Name    Time (s)  p (s/deg)  Distance   Name
----------------------------------------------------------------
   32.86   210.0   ScP      736.43     3.470      32.86  = ScP

在evdp=330km, gcarc=4350km, iasp91的模型下看PKiKP的資訊，並匯出成PKiKP.dat檔：
taup_time -evdp 330 -km 4350 -ph PKiKP -o PKiKP.dat

不會有任何畫面上的輸出，因為結果已經輸出到PKiKP.dat裡。

taup_pierce
主要目的：輸入深度、距離等參數，求出各種ray穿透到各深度的時間、距離、走時，甚至是投影到地表的經緯度位置。
可用參數：

• -ph
後面接一長串的phases list，每個phase之間以','分隔，例如PP,ScP
• -pf
後面接內含phase名稱的檔案。
• -mod[el]
接速度模型名稱，預設是iasp91,另外還可以選擇prem, qdt，以及你自訂的速度構造模型。
• -h
depth(evdp)，單位是km。
• -deg
大圓路徑的距離，單位是度。
• -km
大圓路徑的距離，單位是km。
• -sta
後面接stla及stlo。
• -evt
後面接evla及evlo。
• -az
需搭配-evt方能使用。
• -baz
需搭配-sta方能使用。
• -turn
只印出反射面上端(topside of reflection)，用於crust/mantle邊界。
• -under
只印出反射面下端(underside of reflection)，用於crust/mantle邊界。
• -rev
同時印出反射面上下端。但是可能程式有一些邏輯問題，-rev跟-turn行為完全相同。
• -pierce
接一個深度值，可以多計算該深度的到時以及ray parameter。
• -nodiscon
搭配-pierce使用，僅印出-pierce所指定深度的資訊。

使用範例：

在evdp=122.5km, gcarc=60^o時，印出ScP travel time隨距離變化的資訊：
taup_pierce -h 122.5 -deg 60 -ph ScP

> ScP at   867.49 seconds at    60.00 degrees for a    122.5 km deep source in the iasp91 model.
    0.00   122.5     0.0
    0.15   210.0    19.7
    0.53   410.0    63.2
    1.12   660.0   111.4
   13.48  2889.0   469.6
   57.47   660.0   785.6
   58.62   410.0   813.9
   59.36   210.0   838.7
   59.65   122.5   850.1
   59.92    35.0   861.6
   59.96    20.0   863.9
   60.00     0.0   867.5

此時的三個欄位分別是gcarc, depth以及travel time。

在stla/stlo=-40/120, evla/evlo=0/140且evdp=105km的情況下，計算ScP的資訊並額外求出在440km處的travel time, ray parameter等資訊：
taup_pierce -h 105 -sta -40 120 -evt 0 140 -pierce 440 -ph ScP

> ScP at   802.18 seconds at    43.96 degrees for a    105.0 km deep source in the iasp91 model.
    0.00   105.0     0.0      0.00    140.00
    0.17   210.0    23.6     -0.15    139.94
    0.52   410.0    67.0     -0.48    139.81
    0.58   440.0    73.0     -0.53    139.78
    1.06   660.0   115.0     -0.98    139.60
   12.28  2889.0   468.3    -11.36    135.30
   41.65   660.0   721.3    -37.98    121.44
   42.58   440.0   745.7    -38.80    120.87
   42.70   410.0   749.1    -38.90    120.80
   43.37   210.0   773.6    -39.49    120.37
   43.69   105.0   787.1    -39.76    120.17
   43.89    35.0   796.3    -39.94    120.05
   43.92    20.0   798.6    -39.97    120.03
   43.96     0.0   802.2    -40.00    120.00

此時的五個欄位分別是：gcarc, depth, travel time, lat, lon。也會多算出440km處的資訊。

在stla/stlo=-40/120, evdp=105km, gcarc=1387km且baz=65^o時，求ScP的資訊：
taup_pierce -h 105 -km 1387 -sta -40 120 -baz 65 -ph ScP

> ScP at   707.47 seconds at    12.47 degrees for a    105.0 km deep source in the iasp91 model.
    0.00   105.0     0.0    -33.90    133.64
    0.06   210.0    23.3    -33.93    133.58
    0.19   410.0    66.0    -34.00    133.45
    0.39   660.0   113.1    -34.11    133.25
    4.28  2889.0   445.5    -36.16    129.21
   11.66   660.0   630.8    -39.65    120.95
   12.03   410.0   656.7    -39.81    120.53
   12.26   210.0   680.0    -39.91    120.25
   12.38   105.0   692.9    -39.96    120.12
   12.45    35.0   701.7    -39.99    120.03
   12.46    20.0   704.0    -39.99    120.02
   12.47     0.0   707.5    -40.00    120.00

靈活給定-evt/-az以及-sta/-baz，幾乎就掌握了taup_pierce這個指令。欲取得各個phase在構造邊界的反彈點位置，例如ScP反彈點投影到地表的座標，利用taup_pierce把2889.0給grep出來，取第四、第五欄位就可以了！

taup_path
主要目的：輸入深度、距離等參數，用來輸出可以用於psxy的格式，以GMT繪製出ray path。
可用參數：

• -ph
後面接一長串的phases list，每個phase之間以','分隔，例如PP,ScP
• -pf
後面接內含phase名稱的檔案。
• -mod[el]
接速度模型名稱，預設是iasp91,另外還可以選擇prem, qdt，以及你自訂的速度構造模型。
• -h
depth(evdp)，單位是km。
• -deg
大圓路徑的距離，單位是度。
• -km
大圓路徑的距離，單位是km。
• -sta
後面接stla及stlo。
• -evt
後面接evla及evlo。
• -gmt
輸出結果直接是GMT script。

使用範例：

在evdp=560km, gcarc=74^o時，印出PcP,PKiKP的ray path，需匯出成GMT script：
taup_path -h 560 -deg 74 -ph PcP,PKiKP -gmt -o 1999.009.raypath.gmt

不指定輸出檔名時，預設輸出檔名為taup_path.gmt。執行taup_path.gmt會得到這樣的圖型：

taup_curve
主要目的：輸入深度、距離等參數，用來輸出可以用於psxy的格式，以GMT繪製出travel time curve。
可用參數：

• -ph
後面接一長串的phases list，每個phase之間以','分隔，例如PP,ScP
• -pf
後面接內含phase名稱的檔案。
• -mod[el]
接速度模型名稱，預設是iasp91,另外還可以選擇prem, qdt，以及你自訂的速度構造模型。
• -h
depth(evdp)，單位是km。
• -gmt
輸出結果直接是GMT script。
• -reddeg
輸出曲線其速度衰減單位為deg/sec。
• -redkm
輸出曲線其速度衰減單位為km/sec。

使用範例：

taup_curve -h 138 -mod prem -gmt -o curve-deg.gmt

畫出來還不是普通的醜，所以必須要自己改一下才行。

taup_setsac
主要目的：幫助標記phase名稱以及該phase的理論到時，並寫入到sac檔的headers(t0~t9以及kt0~kt9)內。
可用參數：

• -ph
後面接一長串的phases-number，每個phase之間以','分隔，例如PP-1,ScP-5
• -pf
後面接內含phase-number的檔案。
• -mod[el]
接速度模型名稱，預設是iasp91,另外還可以選擇prem, qdt，以及你自訂的速度構造模型。
• -devpkm
設置evdp單位為km(預設是meter)。這個參數很容易忘記，一定要加上去。

使用範例：

將sac檔的PcP與ScP的到時標記起來並寫入到headers裡。
taup_setsac -ph ScP-1,PcP-2 -evdpkm ST40.01.BHZ.sac

ST40.01.BHZ.sac
Swap bytes for linux: swapBytes(npts) (40743*4) + header(632) =  file length=163604

此時看一下sac檔的headers：

SAC> lh t1 kt1 t2 kt2


  FILE: ST40.01.BHZ.sac - 1
 --------------------------------------

      t1 = 8.076501e+02
     kt1 = ScP
      t2 = 5.859711e+02
     kt2 = PcP

關於這個指令，需特別注意sac headers裡的evdp跟o都必需要被設定過(也就是必須有值)；有些phase在某距離內會有多個到時，注意taup只會取第一個到時，其餘忽略。另外，這裡如果沒有加上-evdpkm，則用meter計算會天差地遠；後面的sac檔名不適用萬用字元或正規表示法，如果要三個方向的sac檔都要寫入，必須輸入三個檔名才行。

taup_table
主要目的：將速度構造模型匯出成LocSAT可以使用的travel time table格式，或是一般格式。
可用參數：

• -ph
後面接一長串的phases list，每個phase之間以','分隔，例如PP,ScP
• -pf
後面接內含phase名稱的檔案。
• -mod[el]
接速度模型名稱，預設是iasp91,另外還可以選擇prem, qdt，以及你自訂的速度構造模型。
• -header
接一個LocSAT格式的檔案，內含有depth-distance的資料檔。
• -locsat
輸出LocSAT格式的travel time table(ascii)。
• -generic
輸出一般的travel time table(ascii)。

使用範例：

將prem模型的ScP,PcP的travel time以一般格式輸出：
taup_table -model prem -ph ScP,PcP -generic -o generic_ScP_PcP.dat

輸出的結果部份如下：

prem     0.00      0.0 PcP    510.35     0.000       0.00  PcP
prem     0.00      0.0 ScP    723.01     0.000       0.00  ScP
prem     0.10      0.0 PcP    510.35     0.010       0.10  PcP
prem     0.10      0.0 ScP    723.01     0.012       0.10  ScP
prem     0.20      0.0 PcP    510.35     0.019       0.20  PcP
prem     0.20      0.0 ScP    723.01     0.025       0.20  ScP
prem     0.30      0.0 PcP    510.36     0.029       0.30  PcP
prem     0.30      0.0 ScP    723.02     0.037       0.30  ScP
prem     0.40      0.0 PcP    510.36     0.038       0.40  PcP
prem     0.40      0.0 ScP    723.02     0.050       0.40  ScP

將prem模型的ScP,PcP的travel time以LocSAT格式輸出：
taup_table -model prem -ph ScP,PcP -locsat -o locsat_ScP_PcP.dat

輸出的結果部份如下：

n # ScP,PcP travel-time tables for prem structure. (From TauP_Table)
40     # number of depth samples
   0.00   1.00   2.00   3.00   4.00   5.00  10.00  15.00  19.00  21.00
  25.00  30.00  33.00  35.00  40.00  45.00  49.00  51.00  55.00  60.00
  70.00  80.00  90.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 200.00 220.00
 240.00 260.00 280.00 300.00 350.00 400.00 450.00 500.00 550.00 600.00
207    # number of distances
   0.00   0.10   0.20   0.30   0.40   0.50   0.60   0.70   0.80   0.90
   1.00   1.10   1.20   1.30   1.40   1.50   1.60   1.70   1.80   1.90
   2.00   2.10   2.20   2.30   2.40   2.50   2.60   2.70   2.80   2.90
   3.00   3.10   3.20   3.30   3.40   3.50   3.60   3.70   3.80   3.90
   4.00   4.10   4.20   4.30   4.40   4.50   4.60   4.70   4.80   4.90
   5.00   5.10   5.20   5.30   5.40   5.50   5.60   5.70   5.80   5.90
   6.00   6.10   6.20   6.30   6.40   6.50   6.60   6.70   6.80   6.90
   7.00   7.10   7.20   7.30   7.40   7.50   7.60   7.70   7.80   7.90

如果你想使用LocSAT，網站上提供的ftp下載處連結是錯誤的，請下載Linux版本，或是HP unix版本，或是Solaris版本。

taup_create
主要目的：自訂一個速度構造的模型。
可用參數：只有兩個參數可用

• -nd
"named discontinuities"格式的檔案，請參考$TAUP_HOME/modelFiles/prem.nd。
• -tvel
".tvel"格式的檔案，請參考$TAUP_HOME/modelFiles/iasp91.tvel。

使用範例：

修改prem速度模型後，產生一個新的model：
taup_create -nd new_prem.nd

結果會在工作目錄下產生名為new_prem.taup的一個速度模型檔，這是一個binary。

修改iasp91速度模型後，產生一個新的model：
taup_create -tvel new_iasp91.tvel

結果會在工作目錄下產生名為new_iasp91.taup的一個速度模型檔，這是一個binary。
很可惜的，taup_create並沒有-o參數，他必定會用輸入檔當成輸出的檔名。這個新的速度模型檔放在工作目錄下就可以被找到並且指定：

taup_time -mod new_prem -evdp 330 -km 4350 -ph PKiKP -o PKiKP.dat

如此一來便可以搭配自訂模型來處理問題。

taup_peek
主要目的：用於debugging先前taup_create所產生的模型細節問題。
可用參數：只有一個參數可用

• -mod
接我們所產生的model檔名。

使用範例：

taup_peek -mod new_prem

然後在互動式的問答輸入depth跟distance來作詳細的偵錯。

如果你看了這篇筆記，對你有些幫助或是有需要補充的地方，請留言給筆者，謝謝！

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