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地球自由振荡携带着丰富的地球内部结构信息。由大地震、大气脉动等激发的地球整体振荡现象即为地球自由振荡，通常表现为驻波形式的全球整体振荡。一百多年以来，许多学者致力于对地球自由振荡的研究，旨在探索地球内部结构以及相关的基本科学问题。地球自由振荡的固有频率与地球内部结构密切相关，研究地球自由振荡可为深入研究地球内部结构、物性及物理状态提供重要信息。 地球内部核幔边界及附近区域的横向非均匀性问题是当今地球物理学及相关学科研究的热点和难点。随着相关数值方法的发展，虽然同行们在地球自由振荡研究领域取得了丰硕的成果，但依然鲜有涉及通过地球自由振荡研究地球内部横向非均匀结构，特别是研究地球内部核幔边界起伏，具有横向非均匀结构的D"区及其底部的超低速异常带等工作的成果报道。 本文基于前人工作基础，借助“天河二号”国家超级计算平台，采用波动方程的谱元解法开展地球自由振荡与地震波传播的长时程数值模拟，对2012年4月11日发生在印度尼西亚苏门答腊西北海域(92.98°E，2.35°N)的8.6级强震进行全球自由振荡数值实验，并在PREM地球模型基础上发展并引入地球内部核幔边界具有横向非均匀结构的D"区与超低速异常带，构造了新的大尺度横向非均匀结构地球模型。采用频谱分析与功率谱密度估计的方法，以评估不同尺度横向非均匀结构对地球自由振荡的影响。 数值模拟结果的对比分析结果表明，本文构建的核幔边界附近区域的横向非均匀结构（即具有横向非均匀结构的D"区与超低速异常带）以及不同地球模型的选取对自由振荡频谱有明显影响。此外，本文的数值结果及其分析显示，除0S27、0S28、0S29和0S30振型外，核幔边界的这两类横向非均匀结构对自由振荡大部分基频振型的特征频率几无影响，仅对幅值有不同程度的影响。这一结果表明，基频振型中0S27、0S28、0S29和0S30振型适合于利用地球自由振荡谱线分裂现象分析核幔边界地幔侧横向非均匀结构的研究，而其余基频振型则不适合此类研究。 上述进展为探测、刻画地球内部不同尺度横向非均匀结构的相关研究提供参考和相关的反演约束，为研究地球自由振荡的影响因素、优化地球内部结构模型等提供参考。