Simulação numérica da propagação de ondas sísmicas em 2D utilizando diferenças finitas

A propagação de ondas sísmicas desempenha um papel fundamental nos estudos geofísicos, permitindo a investigação das estruturas presentes na subsuperfície terrestre por meio da análise do comportamento das ondas em diferentes meios. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo estudar a propagação de ondas sísmicas em um meio bidimensional por meio da aplicação do Método de Diferenças Finitas (MDF) aplicado a equação da onda. Para isso, foram abordados conceitos de geologia e geofísica relacionados às propriedades físicas das rochas e à propagação sísmica, além da formulação matemática da equação da onda, desde sua dedução até sua representação em 2D com a inclusão de um termo fonte. O desenvolvimento do trabalho consistiu na discretização da equação diferencial parcial por meio das aproximações obtidas a partir das expansões em série de Taylor, possibilitando sua implementação computacional no software Scilab. As simulações foram realizadas em uma malha bidimensional composta por quatro camadas com diferentes velocidades de propagação e interfaces horizontal, inclinada e senoidal, representando estruturas geológicas distintas. Os resultados obtidos permitiram observar fenômenos característicos da propagação sísmica, como reflexão, refração, interferência e espalhamento da energia, evidenciando a influência das variações de velocidade e da geometria das interfaces na trajetória da frente da onda. Também foram identificados artefatos numéricos decorrentes das condições de contorno utilizadas, demonstrando limitações presente ao modelo computacional adotado. Conclui-se que o Método das Diferenças Finitas apresentou desempenho satisfatório na simulação da propagação de ondas sísmicas, reproduzindo adequadamente os principais fenômenos físicos envolvidos e demonstrando sua relevância como ferramenta para a modelagem computacional e para o estudo de problemas geofísicos associados à subsuperfície terrestre.