海啸传播模型与数值模拟研究进展

海啸在浅水大陆架的传播问题由于其非线性作用和浅水效应而变得十分复杂,然而目前成熟的海啸传播理论及数值模拟结果在这方面与实际并不一致.本文比较分析了可用来模拟大陆架海啸传播的浅水波模型和数值方法,并提出对我国东海陆架边缘可能发生的近海海啸需要开展数值试验研究.     

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。     

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.     

冲绳海槽地震海啸的数值试验研究

在分析东海水深与地震情况基础上,我们认为冲绳海槽地震具有引发海啸的条件,并对该区海啸传播过程采用单侧破裂方式的有限移动源模型和高阶Boussinesq方程做了一维有限差分法数值模拟,给出了海啸传播过程波形和速度变化图.我们从模拟结果得到初步结论:冲绳海槽特大地震海啸传播到上海近海在5小时后,近海波高在几十厘米范围内.     

南海北缘海啸波高对潜在海啸源震级偏差的敏感性

本文假设马尼拉海沟北段为潜在海啸源,基于中国地震台网对马尼拉海沟地区震级测定偏差,采用COMCOT(comell Multi-grid Coupled Tsunami Model)海啸数值模型,模拟南海海啸波传播.选取南海北缘3个特定地点,其中两个位于华南近海区域,另一个位于台湾岛南端近海区域,此外还在临近马尼拉海沟北段的深海地区选取了1个特定地点.分析这些特定地点最大海啸波以及最大海啸波到时对于震级测定偏差的敏感性.结果表明:马尼拉海沟北段地震如触发海啸,华南近海区域以及台湾岛南部近海区域最大海啸波振幅对震级偏差敏感,但最大海啸波振幅到时对于震级测定偏差不敏感;振幅最大的海啸波,二十几分钟即可波及台湾岛南端近岸区域,大约1小时后波及大陆华南近海北部区域.     

中国大陆沿海地震海啸析疑

文章认为,浅源海底辑震是形成地震海啸的必要条件,但是地震海啸的形成还取决于波浪的传播机制。中国大陆沿海尽管存在着地震活动带,但不具备形成地震海啸的条件,无论在历史上还是近代,都没有发生过地震海啸。发生于琉球群岛及日本东南部近海海域的地震海啸,对中国大陆沿海或者没有影响或者影响微弱。一些中外学者曾认为中国大陆沿海历史上发生过灾害性地震海啸,这是由于误解了有关史料的结果。     

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。     

根据海啸波形分析获得的2011年东北地方太平洋近海地震震源过程的调查报告

引言2011年东北地方太平洋近海特大地震引发了大海啸,三陆地方沿岸遭受了重大灾害。我们通过近年在海上布设的各种海啸仪(图1),观测了这次海啸,加深了对海啸发生过程的理解。由于在海上观测的海啸波形未受到沿岸非线形效果的影响,它直接反映了地震时的地形变,所以在了解海啸激发过     

港湾中海啸流的模拟及其时空演变特征对输入条件不确定性的响应分析

一直以来,海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用,特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说,这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现：在远场近岸及港湾系统中,海啸诱导的强流却是造成损失的主要原因.陆架或港湾振荡导致海啸波幅快速升降诱发强流,可能促使港工设施受到威胁及损害,进而对海啸预警服务及海事应急管理提出了新的挑战.因此,全面理解与评估海啸在港湾中诱发的灾害特征,探索港湾中海啸流的数值模拟方法,发展针对港湾尺度的海啸预警服务指导产品尤为迫切.受限于海啸流验证数据的缺乏及准确模拟海啸流技术方法的诸多不确定性,大部分海啸数值模拟研究工作主要是针对水位特征的研究及验证,可能导致对港湾中海啸灾害危险性认识的曲解与低估.本研究基于非线性浅水方程,针对夏威夷群岛三个典型港湾建立了精细化海啸数值模型（空间分辨率达到10 m）,并联合有限断层破裂模型计算分析了日本东北地震海啸在三个港湾及其邻近区域的海啸特征,波、流计算结果与实测结果吻合较好,精细化的海啸港湾模型模拟结果可信.模拟发现港湾中较小的波幅,同样可以产生强流.综合分析日本东北地震海啸波、流特征对输入条件不确定性的响应结果发现：港湾中海啸波-流能量的空间分布特征差异较大,这与港湾系统中海啸波的驻波特性相关;相比海啸波幅空间特征,海啸流特征具有更强的空间敏感性;海啸流时空分布特征对输入条件的不确定性响应比海啸波幅对这些不确定性的响应更强,海啸流的模拟与预报更有挑战性;不确定性对海啸流计算精度的影响会进一步传导放大港湾海啸流危险性的评估及对港工设施产生的应力作用的误差,合理的输入条件对海啸流的精确模拟至关重要.最后,希望通过本文的研究可以从海啸波-流特征角度更加全面认识近岸海啸灾害特征,拓展海啸预警服务的广度与深度,从而为灾害应急管理部门提供更加科学合理的辅助决策产品.     

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。”     

根据海啸波形分析获得的2011年东北地方太平洋近海地震震源过程的调查报告

引言 2011年东北地方太平洋近海特大地震引发了大海啸,三陆地方沿岸遭受了重大灾害.我们通过近年在海上布设的各种海啸仪(图1),观测了这次海啸,加深了对海啸发生过程的理解.由于在海上观测的海啸波形未受到沿岸非线形效果的影响,它直接反映了地震时的地形变,所以在了解海啸激发过程方面是非常有用的.     

2011年日本东北地区近海大地震板块边界滑动带的地质构造和物质组成

俯冲带大地震的机理受到板块边界断层的摩擦性质、地质构造和物质组成的影响。通过利用综合海洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)343和343T勘探结果,我们观测到2011年日本东北地区近海地震和海啸的较浅断层的地质构造和物质组成。随钻测井和岩心采样观测结果表明,在该钻探点,单个的主要板块边界断层与日本东北地区近海地震破裂的大型滑动相吻合,且与附近几乎所有累积的板内运动相一致。深海粘土有限厚度(小于5m)的局部形变被认为是浅层地震断层的特征,表明深海粘土可能在区域尺度上控制着海啸地震。     

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。     

印尼8.7级地震海啸灾害及应急救援

本文介绍了2004年12月26日发生在印度尼西亚苏门答腊岛近海的8．7级地震后引发的大规模海啸对东南亚国家造成的灾难的情况、各受灾国的应急响应、国际救援及中国国际救援队前往印尼班达亚齐开展救援行动的情况。     

日本东海岸9.0级地震应对给我国地震应急的启示

2011年3月11日日本东北近海9.0级地震及伴发海啸造成了重大的人员伤亡和经济损失.本文介绍了这次灾害的特点和震后应急救灾行动,总结了此次应急的经验和不足,并对我国防震减灾工作提出了几点启示.     

“苏门答腊特大地震海啸的减灾策略”项目概述

2004年12月发生的苏门答腊岛近海地震和印度洋大海啸给印度洋周边各国带来了前所未有的大灾难。为了研究减轻特大地震和海啸灾害的策略,日本及相关各国的研究人员进行了3年综合性国际调查研究,现将这项研究概略地报告如下。     

日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告(一)——2011年日本东北地方太平洋近海地震(M9.0)概况

1主震2011年3月11日日本当地时间14时46分,发生了以宫城县近海为震中的M9.0东北地方太平洋近海地震。其后,特大海啸袭击了东北地方太平洋沿岸。根据震源区和机制解等的分析确定,这次地震是在俯冲的太平洋板块和陆地板块边界发生的板间地     

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.      

辽宁丹东—东沟地区地震地质的几点新认识——兼论丹东—东沟地区地震地质特征

丹东—东沟地区位于辽宁省东部鸭绿江畔,东邻朝鲜,南邻黄海,北至宽甸,西至凤城—大孤山。这里有著名的鸭绿江深大断裂,曾发生1944年6 3/4级地震,是辽宁省地震最危险的三块地区之一。其地震地质特征是地震、工程等部门十分关切的。在本区的地震地质中,特别突出的问题:1921年丹东“小寺海啸”是否是地震形成的?1944年6 3/4级地震对丹东—东沟的烈度影响场?横穿本区的鸭绿江断裂的活动性?这些问题的解决     

日本东北M_W9.0地震海啸在港池及邻近区域诱发的涡流危险性计算与评估分析

海啸造成的灾害与损失并非都与淹没有关,特别是港口中海啸诱导的强流会对船只及海事设施产生重要的影响及损害.由于海啸流观测数据稀缺及海啸诱导涡流机制的不确定性,过去60年海啸科学主要集中于对海啸波特征及淹没过程的研究与分析,海啸流模拟及验证工作开展较少,导致对海啸流基本特征及其造成灾害现象的曲解.开展海啸诱导的涡流研究及预警服务显得尤为重要及紧迫.考虑快速海啸预警需要,综合对比海啸诱导涡流的物理框架及模型方法,探索兼顾效率与计算精度的海啸流模拟方法是本文的核心工作及出发点.通过分析浅层湍流相干结构(TCS)产生的主要物理耗散机制,确定了考虑2D水平耗散机制的非线性浅水方程可用于海啸涡流的模拟分析.基于高精、高分辨率有限体积模型Geoclaw建立了三个精细化的港口海啸流模型,模型分辨率为5m.利用基于海啸浮标反演的海啸源模型作为初始条件,模拟分析了日本东北地震海啸在远场的海啸波流特征.海啸波流特征模拟结果与观测吻合较好,结果可信.对比发现:波驱动的自由表面流,小的位相或波幅误差就会导致大的流速误差,流的模拟和预报相对波幅来说更具挑战性.研究了海啸波流能量在港池中的分布特征,得到:港池入口及防波堤两端常被强流控制,具有极高的危险性;相对于波幅的空间变化,海啸流具有更强的空间敏感性;所建立的高分辨率海啸模型模拟再现了日本海啸在近场的涡旋结构,给出了与观测基本一致的涡流特征.最后,引入海啸流危险等级标准,分析了港口海啸流危险性等级分布、船只疏散的安全深度及回港的时间周期.针对港口、海湾同时考虑海啸波流特征的海啸预警与评估对于港口应急管理者科学决策具有重要意义.