地震与海啸

海啸是严重的地震次生灾害之一,简要介绍了海啸的成因、分布、量度、传播特征及对我国的影响;并就国际及我国如何加强海啸监测,联合建设预警预报系统提出建议。     

海啸和海啸预警的研究进展与展望

海啸是重要的海洋灾害之一,经常与地震灾害伴生,可以跨洋传播而不明显损失能量,登岸时波高骤升,对沿岸造成巨大的生命财产损失.21世纪以来,海啸灾害频发,引起世界各国对海啸成因机制及预警研究的重视.海啸数据对解析俯冲带大地震的破裂模型也有重要作用.文章对近年来有关海啸生成、传播、反演和预警的研究进展进行综述,分析现已取得的研究成果及存在的问题,讨论海啸预警策略的研究思路,并展望未来的海啸研究热点.     

基于数值预报技术的日本新一代海啸预警系统

日本是世界上地震海啸发生最频繁的国家之一。从1941年开始,日本气象厅就建立了自己的海啸预警系统。自1993年又一次遭受海啸灾害后,这些经历促使日本气象厅(JMA)开始研制基于数值预报技术的新一代海啸预警系统。该海啸预警系统包括地震监测网、基于数据库技术的快速数值预报以及基于卫星通讯的海啸预警产品快速分发系统这三部分。     

国际海啸预警系统(ITWS)

介绍了国际海啸预警系统的构成、地震与海啸信息的检测、海啸预警信息的发布，并介绍了太平洋海啸预警中心和阿拉斯加海啸预警中心。     

越洋海啸的数值模拟

破坏性海啸基本上都是越洋海啸,如1960年智利海啸、2004年苏门答腊海啸。越洋海啸的传播机制与近场海啸不同,进行数值模拟所采用的数学模型也不同。本文分析比较Boussinesq方程和线性浅水方程,选用后者作为进行越洋海啸数值模拟的数学模型,基于有限差分法,运用蛙跃格式求解微分方程。以2004年苏门答腊海啸作为算例,把计算结果与NOAA和NGDC的计算结果进行对比,验证本文的数学模型和计算方法的可靠性,为以后进一步的海啸危险性分析和海啸预警等研究工作提供技术支持。     

海底地震有限断层破裂模型对近场海啸数值预报的影响

快速准确的海啸源模型是近场海啸精确预警的关键.尽管目前还没有办法直接对其进行正演定量计算,但是可以通过多源地震、海啸观测数据进行反演或联合反演推算.不同的海啸源可能导致不同的预警结论,了解不同类型海啸源适用性、评估海啸源特征差异对近场海啸的影响,无论对于海啸预警还是海啸模拟研究尤为重要.本文评估分析了6种不同同震断层模型对2011年3月11日日本东北地震海啸近场数值预报的影响,重点对比分析了有限断层模型与均一滑动场模型对近场海啸产生、传播、淹没特征的影响及各自的误差.研究表明:近场海啸波能量分布主要取决于海啸源分布特征,特别是走向角的差异对海啸能量分布影响较大;有限断层模型对海啸灾害最为严重的39°N以南沿岸地区的最大海啸爬坡高度明显优于均一滑动场模型结果;综合对比DART浮标、GPS浮标及近岸潮位站共32个站次的海啸波幅序列结果发现有限断层模型整体平均绝对/相对误差比均一滑动场模型平均误差要低,其中Fujii海啸源的平均绝对/相对误差最小,分别是0.56m和26.71%.UCSB海啸源的平均绝对/相对误差次之.3个均一滑动场模型中USGSCMT海啸源模拟精度最高.相对于深海、浅海观测站,有限断层模型比均一滑动场模型对近岸观测站计算精度更高.海啸源误差具有显著的方向性,可能与反演所采用的波形数据的代表性有关;谱分析结果表明Fujii海啸源对在12至60min主频波谱的模拟要优于UCSB海啸源.海啸源中很难真实反映海底地震破裂过程,然而通过联合反演海啸波形数据推算海啸源的方法可以快速确定海啸源,并且最大限度的降低地震破裂过程与海啸产生的不确定性带来的误差.     

香港海啸监测及警报系统的发展

地震监测、海啸数值模拟和海平面监测是监测和预报海啸的主要工具。为了有效监测南海北部可能发生的地震海啸,香港天文台（HKO）正在香港筹建一个宽频地震站,同时通过太平洋海啸警报及减灾系统（PTWS）的框架取得美国加州综合地震网（CISN）显示系统的实时地震信息,并通过世界气象组织（WM0）的全球通信系统（GTS）接收南海和西北太平洋的验潮站和海啸浮标数据以监测海面的波动情况。香港天文台通过联合国教科文组织（UNESCO）政府间海洋学委员会（IOC）取得海啸漫滩模式交换计划（TIME）下的海啸数值模式,把香港本地的高分辨率水深和地形数据融合在模式之内,并利用这个模式计算南海多处地区在不同地震情景下的海啸传播,为海啸预报提供重要的参考数据。     

基于强震台网的我国沿海海啸走时预警

经济快速发展的中国沿海地区,面临着潜在海啸袭击危险。海啸传播走时分析是海啸预警系统的重要组成部分。本文基于强震台网提供的地震要素,从理论上讨论海啸预警时间计算方法。在球坐标系下,建立了远洋海啸传播模型,采用差分技术,实现远洋海啸传播数值模拟,首次针对我国主要城市进行了海啸走时计算,分析了我国沿海走时特点,指出了未来发生在太平洋的远洋海啸对我国的长江三角洲会有较大影响。本文计算海啸走时方法可以为我国建设的新一代基于数值海啸预警系统提供技术支持。     

地震海啸监测预警现状与进展

2004年12月26日印度洋地震大海啸引起了全世界公众的关注和政府的重视,如何预防地震海啸造成的灾害,建立有效的预警机制,成为政府和社会关注的话题。介绍了国内外地震海啸监测预警的历史、现状与当前的发展方向。     

葡萄牙破坏性地震和海啸预警系统(DETWS)

本文介绍了葡萄牙破坏性地震和海啸预警系统(Destructive Earthquakes and Tsunami Warning System)的构成、地震与海啸信息的检测、海啸预警信息的发布。     

苏门答腊地震引发毁灭性海啸

据美国国家海洋与大气管理局太平洋海底环境实验室主任E．Bernard说，印度尼西亚苏门答腊北部以西近海12月26日M9．0级地震随后的毁灭性海啸“据我们所知是第一次全球性的海啸。”     

Mwp震级在海啸地震中的应用

具有一定面波震级的海啸地震常常产生巨大的海啸，要想对海啸地震作出较早的，准确的海啸预报，尽早地确定其为可能引发海啸的事件是十分关键的。本文显示，利用P波脉冲宽度计算宽频带矩震级Mwp，可给出震源持续时间的精确估计，我们发现，结合Mwp和震源持续时间即可确定1992年的尼加拉瓜地震为一个可能的海啸地震。我们的结果显示，Mwp结合源持续时间可为海啸预报提供一种有效的工具，尤其是对于震源持续时间特别长的海地震。     

香港海啸数值模型发展——以日本3.11海啸为主要案例对模型的验证

香港天文台在2012年引进了一套采用平行运算技术的海啸数值模型COrnell Multigrid COupled Tsunami(COMCOT)model,并与香港天文台在2010年初开始运行的地震数据处理及分析系统结合,利用后者探测及分析所得的太平洋或南海地震参数,模拟海啸传播过程和计算海啸在海面上及抵岸时的情况。并用日本311地震所产生的海啸为主要案例,加上过去香港曾经录得的海啸记录,验证COMCOT模拟海啸的能力,讨论COMCOT在香港天文台海啸预警工作上的应用。     

山东日照地区沿海海啸探析

从概念上区分风暴潮和地震海啸,讨论风暴潮和地震海啸的形成、分布;通过对中国大陆沿海地震海啸和大陆架情况的分析,认为山东日照地区沿海既不具备形成地震海啸的条件,也不可能受非本地地震海啸的影响。日照沿海遭受的海洋灾害主要是风暴潮。     

从印度洋灾难看海啸物理学及预警的窘境

了解海啸物理学可以挽救生命，尤其是在大地震的震中附近，因为此处危险性最高而且早期预警也极难奏效。     

建立南海地震海啸监测预警系统的构思

南海东南边缘的马尼拉海沟是国际上公认具有发生破坏性地震海啸条件的危险地区,由于南海没有大面积的岛屿阻隔海啸传播,如果在马尼拉海沟发生大地震引发海啸,那么将对广东省漫长的海岸线造成严重破坏。广东省南海地震海啸监测预警系统建设在广东省地震速报系统和国家地震自动速报备份系统的基础上,由地震速报、震源机制快速计算、海啸数值模拟计算等模块组成,对南海地震海啸进行实时监测,提供海啸波浪到达海岸线的估计时刻和最大海浪高度,提供预警信息等社会公共服务。     

海啸灾害及其预警系统

地震海啸是最严重的自然灾害之一。2004年底印度洋大海啸更是震撼了全世界。本文对海啸的定义、性质、特征,历史上和近代的中国和世界的严重海啸灾害作了简单介绍。指出建立和完善海啸预警系统,可以在一旦海啸发生后,争取几十分钟甚至几小时时间,提前发出海啸警报信息,这就能极大地减轻海啸灾害。本文简单地介绍了海啸预警系统的主要内容。     

基于地震自动速报和COMCOT模式的南海地震监测与海啸模拟平台开发

介绍由广东省地震局开发的南海地震监测与海啸数值模拟平台,该平台主要由两部分组成:一是基于国家地震自动速报备份系统的南海地震实时监测平台,全天候实时监测南海及其周边地区进行地震自动速报,如果震级达到6级以上,平台发出声音报警,并预留短信接口,可发布海啸预警信息;二是基于COMCOT模式的南海地震海啸数值模拟平台,根据地震三要素、震源参数、断层参数等,进行数值模拟海啸传播过程,计算海啸到达海岸线的时间和浪高,获得海啸传播时程和破坏程度,用于预判发布海啸预警信息。这两者之间关系密切,缺一不可,先有地震,后才引发海啸,而海啸预警才是最终目的。     

南中国海区域海啸预警中心地震监测系统

简要介绍了南中国海区域海啸预警与减灾系统的建设和发展历程,同时重点阐述了地震监测系统构成及其基本功能。作为重要组成部分,地震监测系统通过地震数据的实时汇集、存储、自动处理和分析,并结合人机交互方式实现了地震定位、震源机制解和有限断层模型反演。实际应用表明,地震监测系统对全球6.0级以上地震定位时间不超过8 min,在震后10—15 min内完成W震相方法快速反演海底强震震源机制解,在震后短时间内完成有限断层模型反演,为海啸预警提供快速、准确、可靠的地震基本参数和震源特征参数。      

日本气象厅根据东北地方太平洋近海地震改进海啸警报

日本气象厅在根据日本沿岸发生的地震预测海啸发生方面,是以地震发生后3min为目标,努力发布迅速准确的海啸警报和预警提示。将东北地方太平洋近海地震时发生的特大海啸灾害作为一次沉痛的教训,2013年3月,日本开始使用验证改进后的新的海啸警报。本文将介绍这次改进的内容。