智利8．8级地震引发越洋海啸

北京时间2月27日14时34分，南美洲智利中部近岸海域（36．1°S，72．6°W）发生8.8级地震，引发地震海啸。美国夏威夷和日本分别拉响了海啸最高警报，海岸附近的人员和船只迅速撤离：菲律宾、俄罗斯、澳大利亚等国也发出了海啸警报，告诫当地民众不要去海边。     

2014年4月2日智利海啸数值模拟与分析

北京时间2014年4月2日智利北部近海发生8.2级地震。地震引发了海啸,南美智利、秘鲁等国沿岸的多个海洋站监测到了明显的海啸波动。文章利用国家海洋环境预报中心开发的CTSU海啸数值模式对这次智利海啸事件进行了数值模拟。模拟结果显示距离震源最近的智利北部受灾严重,秘鲁以及智利南部等海域的海啸波相对较小。沿海站点的第一波海啸波的数值模拟曲线与实测曲线基本吻合。由于数值模型的理想化和近岸水深地形数据分辨率不够,后续海啸波部分模拟结果与实测值存在一定误差。     

2017年9月8日墨西哥沿岸Mw8.2级地震海啸观测数据分析与模拟

2017年9月8日4时49分（UTC），墨西哥瓦哈卡州沿岸海域（15.21°N，93.64°W）发生M_w8.2级地震，震源深度30 km。强震在该海域引发海啸，海啸对震源附近数百千米范围内造成了严重影响。位于太平洋上的多个海啸监测网络捕捉到了海啸信号并详细记录了此次海啸的传播过程。本文选用了近场2个DART浮标和6个验潮站的水位数据，通过潮汐调和分析和滤波分离出海啸信号，对近场海啸特征值进行了统计分析，并采用小波变换分析方法进一步分析了海啸的波频特征。基于Okada弹性位错理论断层模型计算得到了强震引发的海底形变分布，并采用MOST海啸模式对本次海啸事件近场传播特征进行了模拟，模拟结果与观测吻合较好。最后，基于实测和模拟结果，详细分析了此次地震海啸的近场分布特征，发现除受海啸源的强度和几何分布特征影响外，近岸海啸波还主要受地形特征控制，在与特定地形相互作用后波幅产生放大效应，会进一步加剧海啸造成的灾害。     

基于数值模拟的渤海海域地震海啸危险性定量化研究

根据地震海啸产生的条件,结合渤海海域的地形特征、地质构造、地震学特征和历史地震及海啸记录对渤海海域潜在的地震海啸进行了数值模拟研究。分析了渤海可能引发地震海啸的震源区域,讨论了渤海发生海啸灾害的可能性。文中通过数值模拟再现了渤海历史上几次规模较大的地震事件可能引发的海啸情景,研究分析了可能的地震海啸在渤海及周边海域的传播过程及波动特征.地震海啸传播模型采用基于四叉树原理的自适应网格加密技术,有效解决了局部分辨率与计算效率之间的矛盾。数值计算包括地震海啸产生及传播过程。利用该模型对渤海潜在的地震海啸进行了数值计算,基于数值计算结果定量阐述了渤海海域潜在地震海啸对渤海局部岸段及北黄海沿岸的影响,给出了渤海可能地震海啸危险性划分;研究结果将为我国海啸危险性分析和海啸预警技术研究工作提供技术支持。     

浙江沿海潜在区域地震海啸风险分析

采用COMCOT海啸模型建立三重网格模型模拟了2011年3月11日日本东北部9.0级地震引发的海啸发生、发展以及在我国东南沿海传播过程。震源附近浮标站以及浙江沿海的潮位站实测资料验证结果显示,大部分监测站首波到达时间和海啸波的计算值相差在15%以内,表明模型可较好的模拟海啸在计算域内的传播过程。研究表明日本南海海槽、冲绳海槽以及琉球海沟南部是影响浙江沿海主要的区域潜在震源,通过情景计算分别模拟3个潜在震源9.1级、8.0级和8.7级地震引发的海啸对浙江沿海的海啸风险,计算结果表明,海啸波产生后可在3~8h内传至浙江省沿岸,海啸波达1~3m,最大可达4m,此时浙江沿岸面临Ⅲ~Ⅳ级海啸风险,达到淹没至严重淹没等级。     

马尼拉海沟潜在地震海啸对我国华南沿海危险性研究

采用COMCOT模型建立南海多重嵌套网格对马尼拉海沟潜在震源进行数值模拟,评估马尼拉海沟地震海啸对我国华南附近海域的影响。敏感性分析结果表明:马尼拉海沟地震震源深度为33~40 km时,地震引发的海啸危险性最大;在此基础上,设置5种马尼拉海沟潜在地震海啸情景,其中情景二、四和五,其地震震级分别为Mw8.6、Mw8.8和Mw9.0,引发的海啸会严重威胁到我国华南沿海大部分海域,危险等级为Ⅲ-Ⅳ级,有淹没至严重淹没危险。     

日本南海海槽地震海啸对我国东海沿岸影响

本文利用数值模拟技术重现了1707年宝永地震海啸的传播过程,定量分析了我国东海沿岸海啸时空分布特征。计算结果表明,地震发生2.5小时后海啸波传至东海陆架,震后6小时浙江沿海地区遭到海啸的袭击,沿岸最大海啸波高为0.8米。通过海啸波在东海大陆架传播时海底地形与波幅的关系,研究分析了东海陆架缓变地形下海啸放大效应,为及时判断沿海可能的海啸强度和受灾程度提供了便捷的估算方法。此外,本文还评估了南海海槽发生极端地震时,中国东海沿岸的海啸危险性,为东海区域针对日本南海海槽进行海啸预警和减灾评估提供定量科学的参考。     

海啸波对近岸岛礁影响的数值模拟研究

基于Okada有限断层模型和非线性浅水波方程,结合高精度嵌套网格建立了越洋（中国近海）-局部-近岸岛礁的海啸生成与传播的数值模型。以三亚凤凰岛为例,首先针对2011日本地震海啸,模拟分析了海啸波沿中国沿海大陆架的传播特征及对凤凰岛的影响规律。在取得验证结果的基础上,进一步讨论了中国近海的马尼拉海沟和琉球海沟的潜在海啸源,以及环太平洋的21个潜在特大越洋海啸对凤凰岛的影响特征。依据海啸波在抵达凤凰岛的波浪特征,结合傅里叶频谱分析方法,探索了近岸岛礁对海啸波的放大效应。结果表明,中国近海一般震级的海啸和特大越洋海啸对凤凰岛存在一定影响,最大波幅接近1 m,传播时间从3 h到27 h不等。受三亚东南半岛的影响,琉球海沟激发的海啸和越洋海啸在凤凰岛的放大效应相对于马尼拉海沟较小,其频率集中在0.8×10-4~2×10-4 Hz。马尼拉海沟产生的海啸波在凤凰岛产生了较为显著的放大效应,对于凤凰岛是值得关注的高风险海啸源。     

一个覆盖太平洋区域的地震海啸波幅预报系统及检验

基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术，可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年以来的9次发生在太平洋区域，矩震级（Mw）超过8.0且资料丰富的历史地震海啸事件，对预报系统进行了后报检验。结果表明，线性长波模型能够很好的模拟海啸在大洋中的传播过程；格林公式能够较为准确的估算缓变水深和开阔地形条件下的近岸海啸最大波幅，波幅预警准确率可达80%，基本满足海啸预警需求。以2011年日本Mw9.0地震海啸为例，评估了该系统对中国城市岸段的波幅预警能力，结论基本合理。需要注意的是，利用该系统计算对海啸源特别敏感的近场海啸波幅可能产生较大偏差。提出了若要进一步提高定量海啸波幅预警的准确率，可从以下两个方面加强研究和业务实践:一是采用多数据联合反演方法提升海啸源的精度；二是提高格林公式的适用性，或者构建高效的近岸精细化海啸数值预报系统。     

2010 年智利和2011 年日本地震海啸在我国东南沿岸诱导的波流特征及危险性分析

本文基于有限断层模型和OKADA 位错模型计算海表变形场作为初始条件，利用MOST 海啸数值模型模拟分析了2010年智利和2011 年日本地震海啸在我国东南沿海地区的海啸传播特征，海啸波模拟结果与观测数据吻合较好。重点研究分析了沈家门港口海域的海啸波流特征及其诱导的涡旋结构。研究结果表明：尽管两次事件的海啸源位置及破裂特征完全不同，但海啸波流在我国东南沿岸的分布特征大致相似；另外相对于海啸波幅而言，港湾中海啸流具有更强的空间差异性，港口入口、岬角地形处和岛屿间水道中往往会有强流存在。尽管这两次越洋海啸均未能在我国东南沿海引发淹没情形，但通过数值计算发现局部均存在超过3 m/s 以上的强流，因此进行海啸预警及风险管理时应综合考虑海啸波流的影响。     

从2011 海啸演习看中国海啸危害

2011 年11 月, 联合国教科文组织政府间海洋学委员会(IOC/UNESCO)发起了代号为“Exercise Pacific Wave 11”的跨国海啸演习, 演习区域为整个太平洋海区。中国应邀参加了本次演习, 演习在我国海域地震带上假设了两个震源, 分别位于琉球海沟和马尼拉海沟。为了评估这两个潜在海啸对我国的影响, 本文采用数值模拟的方式, 对其进行了计算。计算结果表明: 这两处震源所引发的海啸均能对我国造成灾害性影响, 受影响严重的省市有江苏、上海、浙江、福建、广东和海南等; 从传播时间图上看, 若发生大海啸, 海啸波将在5 h 内, 陆续影响沿海各省市; 相比琉球海沟, 马尼拉海沟震源产生的海啸会更快到达我国沿岸。     

Tsunami hazard and mitigation analysis for bathing beaches in China based on numerical simulations

Bathing beaches are usually the first to suffer disasters when tsunamis occur, owing to their proximity to the sea. Several large seismic fault zones are located off the coast of China. The impact of each tsunami scenario on Chinese bathing beaches is different. In this study, numerical models of the worst tsunami scenarios associated with seismic fault zones were considered to assess the tsunami hazard of bathing beaches in China. Numerical results show that tsunami waves from the Pacific Ocean could affect the East China Sea coast through gaps between the Ryukyu Islands. The Zhejiang and Shanghai coasts would be threatened by a tsunami from Ryukyu Trench, and the coasts of Hainan and Guangdong provinces would be threatened by a tsunami from the Manila Trench. The tsunami hazard associated with the Philippine Trench scenario needs particular attention. Owing to China’s offshore topography, the sequential order of tsunami arrival times to coastal provinces in several tsunami scenarios is almost the same. According to the tsunami hazard analysis results, Yalongwan Beach and eight other bathing beaches are at the highest hazard level. A high-resolution numerical calculation model was established to analyze the tsunami physical characteristics for the high-risk bathing beaches. To explore mitigating effects of a tsunami disaster, this study simulated tsunami propagation with the addition of seawalls. The experimental results show that the tsunami prevention seawalls constructed in an appropriate shallow water location have some effect on reducing tsunami hazard. Seawalls separated by a certain distance work even better. The analysis results can provide a scientific reference for subsequent preventive measures such as facility construction and evacuation.     

The Komandor seismic gap: Earthquake prediction and tsunami computation

The “seismic silence” period in the seismic gap in the region of the Komandor Islands (hereinafter, the Komandor seismic gap) is close to the duration of the maximal recurrence interval for the strongest earthquakes of the Aleutian Islands. This indicates the possibility of a strong earthquake occurring here in the nearest time. In the present work, the results of simulation for a tsunami from such an earthquake are presented. The scheme successfully used by the authors for the nearest analog—the 2004 Sumatra-Andaman earthquake—is applied. The magnitude of the supposed earthquake is assumed to be 9.0; the tsunamigenic source is about 650 km long and consists of 9 blocks. The parameters of the tsunami propagation in the Pacific Ocean and the characteristics of the waves on the coasts are computed for several possible scenarios of blocks’ motion. The spectral analysis of the obtained wave characteristics is made and the effects of the wave front interference are found. Simulation has shown that the wave heights at some coastal sites can reach 9 m and, thus, may cause considerable destruction and deaths.     

越洋海啸的数值模拟及其对我国的影响分析

简要介绍了地震海啸产生的物理机制、海啸波在大洋中的传播特性以及海啸所具有的超强破坏力可能引发的巨大灾害;概述了全球地震海啸发生的频率和太平洋区域历史海啸的时空分布;整理分析了我国沿海发生海啸的频次和空间分布。针对越洋海啸传播的特点,采用基于波浪追逐原理和自适应网格加密技术的海啸数值模型对1960智利海啸进行了数值模拟,将模拟的结果与历史记录进行了对比,验证了模型的可靠性。通过对数值模拟结果的分析,初步讨论了我国沿海地区越洋海啸的危险性,并定量阐述了越洋海啸对我国各海区的影响。     

海啸波传播的线性和非线性特征及近海陆架效应影响的数值研究

浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究,而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征,此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率,而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微,可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响,波动的非线性效应迅速传播、积累,与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异,主要表现为:在南海区,水深小于100m时,海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显,两者波幅差别较大,但首波波幅的区别不大,因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下,应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求;在东海区由于陆架影响,海啸波非线性特征明显增强,水深小于100m区域,首波及其后系列波波幅均差异较大,故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析,结果表明:底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100m水深。最后,该文通过敏感性试验,初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响,得出海啸波经陆架传播共振、变形后,海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。     

Correlation between the intensity of tsunami in the Black Sea and the magnitude of underwater earthquakes

We perform the analysis of tsunami waves in the shelf zone of the Crimean peninsula generated by underwater earthquakes whose epicentres are located near the lower boundary of the continental slope. For this purpose, we use a one-dimensional nonlinear dissipative numerical model of long waves. The investigated distributions of the depth of the basin correspond to four points of the south coast of the Crimean peninsula. We use the empirical dependences of parameters of the sources of tsunami waves on the magnitude of the earthquake obtained earlier for the Pacific Ocean. It is shown that the height, vertical climb, and duration of tsunami waves increase with the magnitude of the earthquake. For equal magnitudes of the earthquake, the highest tsunamis on the south coast of the Crimea are observed between Alushta and Yalta. We also deduced a generalized regression dependence of the height of tsunami waves near the coast on the magnitude of the earthquake. Translated by Peter V. Malyshev and Dmitry V. Malyshev     

Residual hydrodynamic fields after tsunami generation by an earthquake

The linear theory of long waves was applied to study horizontal motions of the water layer in a rotating ocean which appear after tsunami generation by an earthquake. The structures of residual potential and eddy fields are analyzed on the basis of the analytical solution of a model axisymmetric problem for an ocean of constant depth. The estimates of the horizontal displacements of water particles, velocity of the eddy current, and energy of the geostrophic eddy are calculated for typical conditions of the tsunami source. Particular features of the residual fields related to the existence of stable stratification are considered. Static and dynamic numerical models are described that allow us to calculate the residual potential field and its evolution related to the realistic events. The field of residual horizontal displacements of water particles for the catastrophic earthquake near the coasts of Japan on March 11, 2011, is calculated and analyzed.