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。     

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。     

中国的海啸灾害危险性及海啸预警系统——解读2011年太平洋海啸演习

新世纪以来频发的海啸灾害引起了国际社会的广泛关注,各滨海国家不仅加大了在海啸预警建设和海啸灾害危险性、海啸基础理论研究方面的投入,更进一步加强了国际社会在应对海啸灾害方面交流与合作.为测试太平洋各国海啸预警系统的有效性以及政府职能部门的应急管理能力,切实提高各国区域和局地海啸的应对水平,促进国家和地区间海啸预警的交流与合作,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(IOC/UNESCO)决定2011年11月9-10日,在整个太平洋地区举行一次代号为“Exercise Pacific Wave 11”的海啸演习.此次演习恰逢日本“3.11”大地震海啸发生后的8个月,通过本次演习对督促太平洋各国进一步检验本国的海啸预警系统、评估本国的海啸危险性均有着重要的意义.中国作为IOC和太平洋海啸预警系统的成员国,积极组织实施了我国历史上第一次涉及当地人员疏散的海啸演习.本文将在本次演习所涉及的海啸源评估、海啸数值计算的基础上,应用新的海啸灾害分级标准对我国沿海的海啸危险性和海啸预警系统进行重新评估分析,期望本文的研究将为今后的海啸预警及海啸灾害评估工作提供科学的决策依据标准.     

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。     

1994年发生在台湾海峡的一次地震海啸的数值模拟

建立了一个地震海啸数值模式,模式包含越洋海啸传播部分和近岸海啸变形部分,在越洋海啸传播部分中采用线性浅水方程,使用蛙跃格式求解,并且选择合适的空间步长与时间步长,使差分格式中产生的数值频散与包辛尼斯克方程中的物理频散一致,这样在不影响海啸数值计算精度的前提下,节省了计算机的机时与内存.在近岸海啸变形部分的计算中,考虑了非线性对流项与海底摩擦项.同时该模式采用了多重网格嵌套技术,提高了所关心地区的计算精度.利用这个地震海啸模式模拟了1994年发生在台湾海峡的一次地震海啸,结果与观测记录较吻合.这个模型已用于我国沿海核电站可能最大地震海啸的数值计算.     

渤海地震海啸发生的可能性分析

本文根据地震海啸的产生条件，通过对渤海的有关环境特征，历史资料和现代资料的分析，认为渤海无论是自身还是由外海传入，都不易产生地震海啸。     

精细化地震海啸波流实时预警系统研究与应用

基于Okada模型和非线性浅水波模型,结合高精度多层嵌套网格针对我国浙江沿海的温州和台州地区建立了越洋–近海–局部的精细化地震海啸波流实时预警系统,近岸的分辨率为900 m。该预警系统包括了并行化的数值计算模块,基于Python 2D绘图库的计算结果可视化处理模块,以及通过Python语言将所有经过数值计算的图形与动画产品集成在一个网页上的产品集成模块。一旦地震发生,该系统可根据地震的震源参数信息在10 min内完成数值计算、可视化处理,以及产品集成。选取2011年日本东北9.0级地震海啸结合实测数值对该系统进行模拟验证,进一步应用该系统模拟计算了日本南海海槽和琉球海沟潜在极端海啸的影响规律。结果表明,该预警系统可有效地提高地震海啸实时预警的时效性和准确度,为海啸的预警、减灾,以及辅助决策提供科学依据。     

南海北部滑坡海啸数值模拟与危险性分析

选取南海北部白云凹陷区域作为潜在的滑坡海啸源进行研究。参考前人对白云凹陷区域地形及滑坡体的研究成果,给出滑坡海啸源参数;使用Geowave模式对滑坡海啸进行数值模拟,并根据模拟结果对海啸的到达时间、最大波高分布以及波形特征等要素进行分析。结果表明:白云凹陷区域发生滑坡海啸将会在南海深水区域造成6 m以上的最大海啸波幅,在近岸区域造成0.3～3 m不等的最大海啸波幅,对南海区域将造成较大的灾害性影响。     

2016年全球地震海啸监测预警与数值模拟研究

回顾了国家海洋环境预报中心(国家海洋局海啸预警中心)2016年全球地震海啸监测预警的总体状况, 并基于震源生成模型和海啸传播数值模型的计算结果详细介绍了几次主要海啸事件及其影响特性。2016年全年国家海洋环境预报中心总共对全球6.5级(中国近海5.5级)以上海底地震响应了45次,发布海啸信息81期, 没有发生对我国有明显影响的海啸。结合精细化的数值模拟结果和浮标监测数据,重点介绍了苏门达腊7.8级地震海啸、厄瓜多尔7.8级地震海啸、新西兰7.1级和7.8级地震海啸, 以及所罗门7.8级地震海啸的波动特征和传播规律, 模拟结果与实测海啸波符合较好。针对厄瓜多尔7.8级地震海啸事件, 本文比较分析了均匀断层模型和多源有限断层模型对模拟结果的影响; 针对新西兰7.1级地震海啸, 探讨了色散效应对海啸波在大水深、远距离传播过程的影响规律。     

“3.11”日本地震海啸及南海和琉球群岛假想地震海啸对福建近海影响的数值模拟

福建地处西北太平洋沿岸,在环太平洋地震带附近,是海啸灾害潜在风险区.＂3.11＂日本地震海啸,福建沿岸验潮站就监测到其海啸波.利用CTSU地震海啸数值模式,模拟了＂3.11＂日本地震海啸对福建近海的影响,模拟结果与实况较吻合.同时,利用该数值模式模拟分析了可能来自于琉球群岛和南海附近海域的地震海啸对福建近海的影响,分析表明,如果在琉球群岛海域（28.0°N,129.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4.5 h左右抵达福建北部海岸,最大海啸波幅可达2 m;如果在马尼拉海沟附近海域（17.5°N,119.0°E）发生8.8级地震,引发的海啸波将在4 h左右抵达福建南部海岸,最大海啸波幅可达3 m,均会给福建沿海地区带来灾害性影响.为此,本文亦针对性提出了防范地震海啸的一些措施与建议,为福建省海洋防灾减灾提供参考.     

The reduction effects of mangrove forest on a tsunami based on field surveys at Pakarang Cape,Thailand and numerical analysis

Using an integrated approach including satellite imagery analysis, field measurements, and numerical modeling, we investigated the damage to mangroves caused by the 2004 Indian Ocean tsunami at Pakarang Cape in Pang Nga Province, Thailand. Comparing pre- and post-tsunami satellite imagery of the study area, we found that approximately 70% of the mangrove forest was destroyed by the tsunami. Based on field observations, we found that the survival rate of mangroves increased with increasing stem diameter. Specifically, we found that 72% of Rhizophora trees with a 25–30 cm stem diameter survived the tsunami impact, whereas only 19% with a 15–20 cm stem diameter survived. We simulated the 2004 Indian Ocean tsunami using the nonlinear shallow-water wave theory to reproduce the tsunami inundation flow and investigated the bending moment acting on the mangrove trees. Results of the numerical model showed that the tsunami inundated areas along the mangrove creeks, and its current velocity reached 5.0 m s⁻¹. Based on the field measurements and numerical results, we proposed a fragility function for mangroves, which is the relationship between the probability of damage and the bending stress caused by the maximum bending moment. We refined the numerical model to include the damage probability of mangrove forests using the obtained fragility function to investigate the tsunami reduction effect of mangrove forest. Under simple numerical conditions related to the mangrove forest, ground level, and incident wave, the model showed that a mangrove forest of Rhizophora sp. with a density of 0.2 trees m⁻² and a stem diameter of 15 cm in a 400 m wide area can reduce the tsunami inundation depth by 30% when the incident wave is assumed to have a 3.0 m inundation depth and a wave period of 30 min at the shoreline. However, 50% of the mangrove forest is destroyed by a 4.5 m tsunami inundation depth, and most of the mangrove forest is destroyed by a tsunami inundation depth greater than 6 m. The reduction effect of tsunami inundation depth decreased when the tsunami inundation depth exceeded 3 m, and was mostly lost when the tsunami inundation depth exceeded 6 m.     

南海潜在海啸灾害的模拟

结合南海海域的地形条件、地质构造、地震学特征以及历史地震记录,在回顾总结国内外学者研究的基础上,分析了南海可能引发地震海啸的震源区域,并讨论了在我国南海沿岸发生海啸灾害的潜在可能性。采用目前在国际上广泛使用的COMCOT海啸模式,对马尼拉海沟的潜在地震引发的海啸进行了数值模拟计算,计算中包含了由地震参数到海面初始变形的转换、海啸的深水传播过程以及海啸的浅水传播过程。采用三重嵌套网格,外层网格对应于大范围的深水区域,使用球坐标系下的线性控制方程;第二层网格对应中等范围的较浅水区域,使用球坐标系下的非线性控制方程;第三层网格对应小范围的浅水区域,使用直角坐标系下的非线性控制方程。由模拟计算得到的海啸传时分布、近岸海面升降强度、四个特定点上海面高度随时间变化等的结果表明,我国南海沿岸遭受海啸袭击的可能性是存在的,应进一步对南海海啸进行监测、预警和研究。COMCOT模式性能良好,可用于对南海潜在地震海啸的进一步模拟研究。     

A mathematical model of calculating local tsunami wave source constraints and propagation

This paper presents a local tsunami simulation, including the initial displacement field model of tsunami source and tsunami wave propagation model. We deduced the tsunami wave equation; applied the ma...     

海上地震勘探主要采集参数的选取与验证——以南海北部某调查区为例

采集参数选取的优劣直接关系到野外地震资料质量的高低。作者经过多年海上地震调查实践,总结了一套实用的采集参数选取原则与验证流程。首先结合南海北部某调查区以往的地震和地质资料分析,建立了典型的地震地质结构模型;根据现有调查设备的性能,利用专业软件Nucleus6.2模拟对采集参数选取的理论计算,比较不同采集参数组合的模拟结果,选择有利于调查任务的参数组合。对海上生产前模拟选用的采集参数组合做试验和验证,确定了最适合的参数作业。运用该套原则和流程精心设计,实验获得了高质量野外资料。     

福建长乐人工震源波的观测与分析

使用DCS-302数字磁带记录地震仪在近场(震中距△≤5km)观测人工爆破源产生的地震波,在不同方位、不同震中距和土层条件下得到了9条近场地面运动加速度记录。通过回放及计算机处理研究了近场爆破地震波记录波形特征、频谱特性、振幅特征、衰减情况以及加速度最大幅值和相应的卓越周期。     

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。     

Comparative study on the seismic performance of two types of quay wall structures

A new type of quay wall structure has been proposed to improve the seismic resistance capability of existing sheet pile quay wall structures. The new structure adopts a combination of stabilized soil and geogrid, and this structure is referred to simply as “SG-WALL”. This paper presents a numerical comparative study on the seismic performances of quay wall structures between the newly developed SG-WALL and the traditional anchor pile-reinforced structure. The calculated results, including displacement of sheet pile, ground settlement, bending moment and stress of sheet pile, and excess pore water pressure, were analyzed and discussed. It was shown that both types of improvement methods can effectively reduce the residual displacements of sheet piles after earthquakes. The residual displacements at the top of the sheet piles in SG-WALL structure and the anchor pile-reinforced structure decreased by 35.6 and 38.2%, respectively. In addition, the SG-WALL structure can more significantly reduce the ground settlement due to earthquakes. The maximum ground settlement in SG-WALL structure and the anchor pile-reinforced structure decreased by 67.3 and 58.9%, respectively.     

鬼波的受控因素及其对单道地震勘探的影响

鬼波影响地震勘探效果,其中较为典型的是震源鬼波。震源鬼波的变化主要由其相对一次有效反射地震波的延时决定。从鬼波的形成机理出发,借助二维海平面及水平海底模型建立海底反射震源鬼波延时、震源沉放深度、作业水深与炮检距间的数学公式,将确定的震源沉放深度和作业水深带入公式并实现可视化,分析炮检距及震源沉放深度对震源鬼波的影响。结合作业中震源沉放深度的变化状态,分析震源鬼波的间接控制因素的影响,并通过实测数据进行验证。研究表明：小炮检距作业有利于降低鬼波对地震勘探效果的破坏作用,但是炮检距对深部数据影响较小,在平面上大致限于作业水深小于炮检距的海域,在纵向上的影响深度约为炮检距与作业水深的差值;震源鬼波受震源沉放深度的影响要大大超过炮检距的影响,当作业水深＜15 m时,震源鬼波延时变动范围对震源沉放深度变化响应约为对同尺度炮检距变化响应的5倍;海水面的起伏是导致震源鬼波变化的重要因素,选择较好的海况条件作业有利于提高海底及地层反射同相轴波形的一致性及地震波能量的均衡性。