海嘯成因及預(yù)警機(jī)制

李昂

摘要：海嘯是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，其巨大破壞力對(duì)沿海地區(qū)居民產(chǎn)生重要的影響。海嘯預(yù)警也一直是人類社會(huì)面臨的重要課題之一，所有海嘯預(yù)警機(jī)制的最新發(fā)展，對(duì)人類安全起著關(guān)鍵的作用。本文首先介紹海嘯的定義以及海嘯的分類，闡述形成海嘯的必要條件。然后重點(diǎn)解釋海嘯可以進(jìn)行預(yù)警的原因以及原理，最后說明了當(dāng)今海嘯預(yù)警國(guó)際組織發(fā)展的最新情況。

關(guān)鍵詞：海嘯；海嘯形成；海嘯預(yù)警

一、海嘯及其形成條件

海嘯是現(xiàn)有海平面水位異常升高和擁有強(qiáng)大破壞力的巨浪。現(xiàn)實(shí)生活中，日本因?yàn)槠涞乩砦恢玫脑?，成為世界上受海嘯災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國(guó)家。海嘯擁有一個(gè)別稱-地震海浪，究其原因，是由于一瞬間海水發(fā)生大規(guī)模位移，從而引發(fā)海洋產(chǎn)生一系列波浪運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。海嘯若按照生成原因進(jìn)行分類，海嘯主要可以分為三類，分別是地震海嘯、火山海嘯和滑坡海嘯。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分海嘯的產(chǎn)生主要是由于海底發(fā)生地震所引起。

地震海嘯產(chǎn)生的原因是：海底地形發(fā)生地震，海底地形之間產(chǎn)生激烈地上升和下降運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)使海水產(chǎn)生劇烈地?cái)_動(dòng)，從而引起海嘯。其機(jī)制有兩種形式：“下降型”海嘯和“隆起型”海嘯?！跋陆敌汀焙[：海底發(fā)生構(gòu)造地震，引起大范圍的海底地殼急劇下降，地殼之間產(chǎn)生高度差，海水由于重力作用，大量的海水向地殼下降所形成的空間涌去，涌進(jìn)的海水在海底遇到地形的阻力之后，涌進(jìn)的大量海水翻回海面。此時(shí)海水蘊(yùn)藏的巨大勢(shì)能形成壓縮波，形成大波大浪，以地殼下陷的位置為圓心向四周輻射傳播。“下降型”海嘯產(chǎn)生時(shí)，附近海岸首先發(fā)生不正常的海水退潮現(xiàn)象。1960年智利發(fā)生的地震海嘯就屬于地震引起的“下降型”海嘯?！奥∑鹦汀焙[：海底發(fā)生構(gòu)造地震，引起大范圍的海底地殼急劇上升，位于地形上方的海水也隨著地形一起抬升，而且在上升地形區(qū)域的上方，大量的海水在此聚集。由于重力的作用，海水必須通過保持同樣的等勢(shì)面來達(dá)到相對(duì)平衡，于是聚集的大量海水從地震源區(qū)向四周輻射擴(kuò)散，形成大波大浪。“隆起型”海嘯產(chǎn)生時(shí)，附近海岸首先發(fā)生不正常的海水漲潮現(xiàn)象。

以海嘯源到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的距離進(jìn)行分類，海嘯可分為兩類：本地海嘯和遙海嘯。本地海嘯：指海底地震以及海嘯發(fā)生源地到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的距離很近，因此海嘯波抵達(dá)受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)海岸的時(shí)間較短，往往只需要幾分鐘或者十幾分鐘。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)海嘯類型都是屬于本地海嘯。由于海嘯波到達(dá)海岸的時(shí)間很短，本地海嘯基本沒有預(yù)警時(shí)間，因此本地海嘯造成的破壞往往是巨大的。 遙海嘯：是指海底地震以及海嘯發(fā)生源地到受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的距離很遠(yuǎn)，海嘯波往往需要跨越大洋，距離受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)距離可達(dá)數(shù)千公里。海嘯波是一種海洋長(zhǎng)波，在源地生成后，如果沒有遇到島嶼群或淺水大陸架、大面積淺灘阻擋消能，其傳播距離可以達(dá)到數(shù)千公里，而能量耗散卻很小。

海嘯的產(chǎn)生需要滿足一定的條件，當(dāng)前理論分析看來需要滿足的條件有三個(gè)：大地震、深海和開闊逐漸變淺的海岸條件。當(dāng)這三個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，才能引發(fā)災(zāi)害性的海嘯。大地震：海嘯的浪高是海嘯最重要的特征，海嘯的浪高取決于海底地震的烈度。大地震的含義包括兩個(gè)方面：烈度要達(dá)到七級(jí)以上；必須為引起海底地形發(fā)生劇烈地垂直方向位移的地震。深海：地震必須發(fā)生在深海位置，因?yàn)橹挥性谏詈Ｎ恢?，地震上方才有大量的的水體，大量的水體才能將地震釋放的能量變?yōu)榫薮蟮牟▌?dòng)能量。

開闊逐漸變淺的海岸條件：指海嘯波要對(duì)海岸地區(qū)造成破壞，該海岸必須具備開闊且逐漸變淺的條件。當(dāng)深海發(fā)生地震時(shí)，會(huì)引起其上方海水巨大的波動(dòng)，因此在震源位置的上方產(chǎn)生了原生的海嘯波，產(chǎn)生的原生海嘯波分裂成分別向深海和附近海岸傳播的兩個(gè)波。向附近海岸傳播的海嘯波，在海岸邊與坡度平緩、水深較淺的大陸架相互作用，由于大陸架的阻擋，海嘯波速度減慢，波長(zhǎng)變小，振幅變得很大，其蘊(yùn)藏的巨大能量變成數(shù)十米高的“水墻”，對(duì)岸邊的建筑物造成巨大的破壞。海嘯波具有兩個(gè)特點(diǎn)：傳播速度快，速度可以達(dá)到800-900km/h；波長(zhǎng)極長(zhǎng)，可達(dá)幾百千米。

二、海嘯預(yù)警的原理及國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀

到目前為止，科學(xué)技術(shù)的水平還不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)地震、火山噴發(fā)等自然災(zāi)害，而海嘯的生成往往又與地震、火山噴發(fā)有關(guān)，因此海嘯也無法預(yù)測(cè)，但是可以預(yù)警。海嘯的傳播是由由中心向外傳播，因此只要對(duì)海洋中震動(dòng)產(chǎn)生的地點(diǎn)有了解或是在某處測(cè)出海嘯的發(fā)生，就能采用數(shù)值計(jì)算的方法得到海嘯到達(dá)的時(shí)間和波高。通過海嘯中心的產(chǎn)生時(shí)間和其到達(dá)沿海的時(shí)間差可以及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行疏散，減少人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。例如，智利附近發(fā)生地震，由此引發(fā)了周邊海域的海嘯，經(jīng)科學(xué)計(jì)算得出該海嘯到達(dá)夏威夷需要12小時(shí)，在22小時(shí)后才到達(dá)日本，利用這個(gè)時(shí)間差是可以做到沿海地區(qū)人員疏散的。

海嘯作為小概率事件，國(guó)際上目前并沒有大量觀測(cè)資料以供研究。因此，海嘯數(shù)值模擬技術(shù)在海嘯研究領(lǐng)域具有重要的一席之地，是海嘯預(yù)警系統(tǒng)中極其重要的一環(huán)。早在1948年，美國(guó)就建立起夏威夷地震海嘯預(yù)警系統(tǒng)，之后，聯(lián)合國(guó)政府間海洋學(xué)委員會(huì)也成立了太平洋海嘯預(yù)警系統(tǒng)國(guó)際協(xié)調(diào)組。特別是在2004年的印度洋大規(guī)模海嘯災(zāi)難發(fā)生以后，地震海嘯的預(yù)警受到了世界各國(guó)的高度重視。在聯(lián)合國(guó)政府間海洋學(xué)委會(huì)的基本框架下，各國(guó)政府陸續(xù)建立起了比較完善的地震海嘯預(yù)警體系。其中除了四個(gè)較大的區(qū)域性預(yù)警系統(tǒng)（太平洋海嘯預(yù)警系統(tǒng)、印度洋海嘯預(yù)警系統(tǒng)、加勒比海預(yù)警系統(tǒng)和東北大西洋與地中海預(yù)警系統(tǒng)）外，還有眾多次區(qū)域級(jí)和國(guó)家級(jí)的海嘯預(yù)警系統(tǒng)。

海嘯預(yù)警一直是人類現(xiàn)在面對(duì)的重要難題之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多先進(jìn)手段的出現(xiàn)，假若有一天能獲取到海底地震產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在提升海嘯預(yù)警能力方面便能取得飛躍式的進(jìn)步。

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