海啸在冲绳海槽和东海浅水大陆架地形上产生和传播的数值模拟

运用数值模拟的方法对在冲绳海槽产生9.0级地震,并引发海啸的过程和海啸波在东海浅水大陆架地形上的传播过程进行研究.模拟的结果表明,数值模拟产生的波浪符合海啸波的特点,东海浅水大陆架适合海啸波的传播.     

冲绳海槽地区地震潜在海啸对中国东南沿海的影响研究

采用球坐标系下非线性浅水波方程, 研究日本本州M9.0大地震引发的海啸对中国东南沿海的影响, 并计算了冲绳海槽构造带上3个不同段落可能发生潜在地震引发的海啸, 分析这些海啸与日本大海啸的浪高和走时关系. 结果表明, 日本地震海啸模拟结果与日本当地报道及中国东南沿海7个验潮站的报道结果相符. 冲绳海槽构造带中段可能发生的3次不同震级（M7.0, M7.5, M8.0）潜在地震引发的海啸到达中国东南沿海的时间比日本海啸提前约4个小时, 从震源区传播3个多小时即可到达华东沿海部分验潮站. 冲绳海槽M7.5潜在地震海啸在验潮站上计算的波高与日本海啸相当, 中冲绳海槽M8.0潜在地震海啸在大陈站的波高将超过0.9 m, 在坎门站波高将超过1.8 m. 北冲绳海槽的潜在地震海啸威胁主要集中在江苏盐城、 上海一带, 南冲绳海啸主要对台湾东北部和浙江沿海产生威胁. 本文对冲绳海槽构造带上潜在地震引发海啸的模拟结果, 可为中国东南沿海地区的防震减灾、 海啸预警提供有意义的参考.      

东海海域潜在地震海啸的数值模拟初步研究

针对东海冲绳海槽地区的地震地质背景,对东海海域潜在的地震海啸进行了预研究. 假设了冲绳海槽在发生8.5级大地震,断层错距高达15 m的极端地震情况引发的海啸对中国东部沿海地区的影响. 初步数值模拟结果表明,该地震引发的海啸的最大初始波高为4.3 m,4小时左右传至浙江沿岸,近岸各处波高为1——2 m,其中局部地区波高为2.4 m;约7——8小时靠近上海海岸线（若震源在中冲绳海槽地区,海啸传到上海最快大约7小时）,近岸波高约为1 m. 近岸区域地形变化复杂,海岛密布,局部地形条件可能会很大地影响实际各地点海啸波高,加上海啸在岸边爬高及港湾效应,估计波高还会升高. 给出了冲绳海槽南、中、北部发生潜在地震海啸的传播等时图. 笔者在东海设置了3个地震及海啸监测站,基于海啸模拟结果绘制了监测站处的海啸随时间演化曲线,分析了预研究成果对海啸预警可能发挥的作用.      

东海潜在地震海啸特点

主要从东海发生地震海啸的可能性分析,海啸传播过程的特点以及发生概率几个方面重点阐述讨论了东海地震海啸的一些特性,并分析了地震海啸在东海发生的概率及其特点。得出东海潜在海啸源区主要位于冲绳海槽内,数值模拟海啸在东海的传播过程方程应采用球坐标系下的线性方程,对于近岸的传播包括上岸部分的研究应该采用笛卡儿坐标系下的非线性方程,并且要考虑底部摩擦等项的对波浪的衰减作用。     

地震海啸在东海大陆架上传播过程的数值模拟研究

在东海潜在震源区冲绳海槽假定了五个震源点,根据Steven地震海啸地震参数经验值作为初始条件,分别考虑6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0级地震条件下的30个震例,采用数值模拟的方法,对海啸在东海传播过程进行情境分析,特别是对上海沿岸地区可能会遭受的海啸灾害做了较为精细的研究.结果发现:小于8.0级的震例对上海地区几乎不会造成影响;8.0级震例只有最北端震源点震例会对上海地区有明显影响;8.5级以及9.0级震级基本上均会对上海沿岸地区造成较大的影响.特别是冲绳海槽北段9.0级震例可能会对上海沿岸局部地区造成危害,最大波高可达3.9m.     

2011年3月11日日本地震海啸越洋传播及对中国影响的数值分析

北京时间2011年3月11日13时46分(05:46 UTC)日本东北部近海(38.3°N,142.4°E)发生M_w9.0级特大地震,此次地震的强度为日本近1200a来最强.随后环太平洋的数十个国家和地区的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的越洋海啸,海啸奔袭23 h到达南美洲的智利沿岸;此次海啸除了对近场的日本东北部沿岸地区造成了巨大灾害,还对太平洋东岸的部分国家和地区造成了一定程度的影响.地震发生4 h后海啸波到达我国台湾东部沿海,6~8 h海啸波到达我国大陆东南沿海,受此影响我国发布了第一份海啸蓝色警报.本文利用海啸数值模型对此次地震海啸的产生、越洋传播过程进行了数值模拟,给出了海啸波能量在我国近海及泛太平洋区域分布特征;同时重点模拟分析了海啸波在日本及中国近海传播的波动特征,模拟结果与观测数据吻合良好.最后通过对数值模拟结果的分析,阐述了此次海啸对中国的影响,给出了潜在的日本地震海啸对中国的风险估计.     

利用海啸数值模拟结果进行海底地震有限断层模型验证

基于地震有限断层模型进行海啸的数值模拟通常被用来估计海啸的到时、 波高等, 另一方面, 海啸数值模拟的结果也可以作为限定条件用来考察同一地震的不同断层模型之间的相对合理性。 采用国际上各地震研究机构在震后各自得出的不同的有限断层模型作为海啸源, 使用基于二维浅水波方程的海啸传播模型对2011年日本东北地震海啸的传播过程进行模拟, 以海啸模拟所得到的沿岸浪高分布、 平均波高、 最大波高等与实际观测值相比较, 进而判断由各有限断层模型所计算得到的海啸中哪个结果与实际的海啸情况更为符合, 由此推断断层模型的相对合理性。     

冲绳海槽和琉球岛弧的地震活动与应力场

依据1977-1991年mb5.0的地震目录和汇编的68个地震机制解, 分析了冲绳海槽和琉球岛弧的地震活动特征和应力状态, 提出了29N附近的吐噶喇海峡断裂带是一条切穿岩石圈的地震断裂带, 指出产生该断裂带南北两侧俯冲板舌内应力状态不一样的主要原因是两者俯冲深度不同所致。提出了冲绳海槽在进行NW-SE方向的扩张过程中同时伴有垂直于海槽的正断层作用。并初步提出了冲绳海槽区有两个发震层分布的可能。      

西南冲绳海槽的微震活动性与断层作用

2003年12月,在冲绳海槽西南部布设了15台海底地震仪。在10天的被动地震实验中,记录定位到了超过3000次的微震。地震活动的特点表现为在所有仪器的附近始终不断地有小地震发生。除了一群地震位于西南冲绳海槽的南部外(群2),所有的地震活动基本上限制在西南冲绳海槽的中部。地震活动带在梨山断层北东-南西向的延伸带上突然中断。大多数地震沿东-西向正断层排列,显示了冲绳海槽当今活动正断层发生的位置以及它是如何解释冲绳海槽南北向扩张的。根据位于弧后火山痕迹区下方的深地震估计出的纵波速度谱,3～10Hz带宽内低频地震的出现证实了下地壳/上地幔岩浆房的存在。     

日本南海海槽发生罕遇地震情况下我国华东沿海的海啸危险性研究

基于日本南海海槽地震活动性和历史海啸事件记载的分析,本文对日本南海海槽发生M_W9.1罕遇地震情况下的海啸进行了数值模拟研究.结果表明:该地震可引发初始波幅约10 m的海啸,6个小时后传至浙江沿海,近岸各处波幅为1—2 m;8个小时后靠近上海海岸线,最大波幅约2 m,受地形影响局地爬高至近3 m;11个小时后抵达苏北黄海沿岸,预计波幅普遍在1 m左右.海啸的上岸高度与海岸附近的海深和海岸线的形态密切相关.我国近岸海域地形变化复杂,海湾众多,对海啸波有放大作用,该模拟结果可能比实际传播到近岸时偏小,因此综合评估日本海啸影响我国华东地区的规模m可达1—2级左右.一旦日本南海发生罕遇地震对我国的影响不容忽视,尤其遇上风暴潮与天文大潮叠加,则可能会造成一定程度的海啸灾害.      

Preliminary numerical simulation of potential earthquake-induced tsunami in East China Sea

In this paper,we present a numerical simulation of the propagation of a tsunami in the East China Sea,which might be induced by a hypothetical M8.5 earthquake in Okinawa Trough. Our results show that the initial maxi-mum wave height of tsunami could reach as high as 4.3 m for the hypothetical earthquake. It would take 3.5～4 hours for the tsunami to propagate to the coast of Zhejiang Province,and 7～8 hours to the near-shore of Shanghai. The peak tsunami height could be up to about 2 m in the coast of Zhejiang Province. Based on the numerical ex-periments,we plot the arrival time contours of tsunami in East China Sea and time history curves on the three ob-servational stations,and discussed the significance of the pre-analysis.     

应用重力资源估算东海冲绳海槽地壳厚度

利用东海地区的重力资源，并参考在该地区进行的地震测深结果，应用线性公式估算了研究区的地壳厚度，分析了研究区地壳结构特征，根据与中国东部地球物理场、地壳结构的对比，指出东海大陆架地区应是中国大陆的自然延伸，对冲绳海槽的地壳性质进行了探讨，指出冲绳海槽应该为东海大陆架的自然终结。     

中国东海及邻近海域一条剖面的地壳速度结构研究

1982年以来，中国科学院海洋研究所在东海海域进行了二十多个站位的遥测浮标折射地震测量，1991年又在东海陆架区进行了OBS测量，本文在我国东海域选择了横穿东海陆架，冲绳海槽，琉球岛弧，琉球海沟和菲律宾海盆的一条剖面，利用上述折射地震资料及其它该剖面附近的折射地震资料，对该剖面的地壳速度结构进行了研究，并进行了速度年代对比。研究表明，剖面的速度结构在纵向上和横向上都表现出明显的差异，横向上可分为三隆三盆，纵向上大致可划分为1．8－2．2km/s,2.4-2.8km/s,3.0-3.6km/s,4.2-5.1km/s和5.75-6.0km/s的速度层，从地壳的速度结构否则 本海区至少有如下的沉积旋回：降冲 槽的中抽外，上新世纪至第四纪本海区沉积环境稳定，而冲第槽中轴可能一直处于构造活跃的状态；始新世为本区沉积的全盛渐新世该区域处于抬升的时期,钓鱼岛隆起区、琉球岛弧隆起区在此期的沉积被剥蚀殆，东海陆架和冲 槽此时斯 沉积也受到相当程度的剥蚀，东海陆架盆地和冲绳槽此时期的沉积也受到相当沉的剥蚀。，东海陆架盆地和冲槽盆地的出现可能在5．75－6．0km/s的速度层沉积之后，菲律宾海盆为典型的大洋地壳结构。     

东海冲绳海槽地质地球物理调查回顾与研究现状

系统介绍了国内外对东海海域的地质地球物理调查历程与研究状况，并对国内外学者的有关东海冲绳海槽地壳性质的主要观点及结论进行了分析对比和归纳，希望能对今后东海及邻近地区的地质地球物理研究工作起到借鉴作用。     

中国东部海域断裂构造格架与地震活动研究

渤海、黄海和东海等中国东部海域在地质构造上是大陆向海的自然延伸，海域内的构造方向与大陆一致，均为NNE-NE向，但属于不同的二级大地构造单元，渤海和北黄海属于华北地块，南黄海属于扬子地块，东海属于华南地块。由于各地块与现今活动板块边界位置不同，构造与地震活动性差异较大，渤海和北黄海地区地震活动主要受印度板块与欧亚板块碰撞形成的东喜马拉雅构造节远场效应影响，地震活动强烈；南黄海地区以中强地震活动为主；东海地区地震活动主要受菲律宾海板块与欧亚板块碰撞形成的琉球俯冲带影响。冲绳海槽是正在形成的（活动的）边缘海盆地，不仅有浅源地震，且有中源地震活动。东海陆架盆地由于受冲绳海槽扩张的影响，停止发育，构造与地震活动相对较弱。     

南黄海和东海地区现代构造应力场特征的研究

分析研究了南黄海和东海地区18口石油勘探钻井的井孔崩落特征，结合对琉球岛弧和冲绳海槽地区浅源地震震源机制解的分析，确认了南黄海地区与我国华北地区有类似的现代构造应力场特征；并得出东海地区的最大水平压应力方向为NEE-SWW，最小水平压应力方向为NNW-SSE，它们分别与冲绳海槽地区的最大和最小主压应力方向接近;东海地区地壳上层的水平差应力可能不强，这与该地区没什么地震活动的特点是一致的．根据应力场特征推断，我国东部地区并未受到菲律宾海板块俯冲的推挤作用，而是可能受到垂直于冲绳海槽走向的拉伸作用的影响．