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海啸本文重定向自 海嘯

海啸的成因

海啸是一种具有强大破坏力的海浪。当地震发生于海底,因震波的动力而引起海水剧烈的起伏,形成强大的波浪,向前推进,将沿海地带一一淹没的自然现象,称之为海啸。

词源

海啸到达海岸
2004年12月26日海啸席卷马尔代夫的马累

海啸在许多西方语言中称为“tsunami”,词源自日语“津波”,即“港边的波浪”(“津”即“”)。这也显示出了日本是一个经常遭受海啸袭击的国家。汉字又称海溢。“tsunami”一词,在1963年的国际科学会议上正式列入国际术语。

中国最早在汉朝就已有对海啸的纪录,在中国古书记载的海溢海潮溢海吼海唑海沸都是指海啸[1]

海啸不同于风浪(波涛)、长浪(涌浪)、异常巨浪风暴潮。风浪是风吹在当地水体上引起的波浪;长浪是远处的风,或已经过去的风所引起的波浪;异常巨浪是长浪的一种,然而它的成因目前还没有确实定论;风暴潮是由热带气旋、温带气旋、冷锋的强风作用和气压骤变等强烈的天气系统引起的海面异常上升现象。

特性

这是一种波长极长的重力波。若是发生于在近岸浅水海域,波浪因深度渐浅而波高骤增,可造成严重灾害。此波于大洋中传递极快,每秒速度可超过二百米。在地震发生处的波动可能只有0.1米到5米的高度,波长却可能是1500公里。随着水波传到岸边波长会缩短到5公里,高度却可达到50米。

原因

海啸到达海岸形成水墙

海啸通常由震源在海底下500公里以内、规模6.0以上的海底地震引起。海啸波长海洋的最大深度还要大,在海底附近传播也没受多大阻滞,不管海洋深度如何,都可以传播过去,海啸在海洋的传播速度大约是每小时五百到一千公里,而相邻两个浪头的距离也可能远达500到650公里,当海啸波进入陆坡后,由于深度变浅,波高突然增大,它的这种波浪运动所卷起的海涛,波高可达数十米,并形成“水墙”。由地震引起的波动与海面上的海浪不同,一般海浪只在一定深度的水层波动,而地震所引起的水体波动是从海面到海底整个水层的起伏。

此外,海底火山爆发,土崩及人为的水底核爆,或者是陨石撞击都会造成海啸,“水墙”可达百尺。而且陨石造成的海啸在任何水域也有机会发生,不一定在地震带。不过陨石造成的海啸可能千年才会发生一次。海啸等自然灾害都会产生次声波大象可以听到次声波,对远处发生的火山地震都会有反应,例如2004年印度洋大地震产生的海啸,由于大象听到海啸产生的次声波,不听主人指挥,快速离开现场,乘坐大象的游客才得以生还。[来源请求]

近地海啸所引起的海潮暴涨通常伴随着地震,远洋地震所引起的海啸则不会感受到地震动。史籍上若提到大地震,之后海潮暴涨,则海啸的可能性极大。然而多数记载只提到海潮暴涨,并无其他说明,是否是地震海啸就有待进一步探讨。因此将史籍上所述之海啸或疑海啸,以海啸信度表示其发生之可能性。

2004年印度洋大地震引发的海啸冲击泰国喀比

当海啸从较宽广较深的海域传到海岸时,则会变形。当海水传到岸边时,因为水深变浅,所以波浪的传递速度变慢。当前一波海浪的速度变慢后,后一波因为速度未降追了上来,所以变成波高变高。所以即便在深水区不高的波浪,到了岸边波高却会增加许多。

当海啸到达海岸时,看来很像加速版的潮汐的起落。如果波高太高时波浪则会碎掉,或是可以看到很高的水墙。不过海啸一般很少在岸边成为如塔般很高的水墙,或是看到明显的破浪,因为有时波浪是在离岸较远处就已破碎了。另外海啸来袭时波浪若进入浅水海湾或河流出海口,也可能看到类似阶梯状波浪的涌潮(bore)出现。这些都会造成海岸边的海水高度升高。若震中较近海岸时,甚至有观测到升高相当于十层楼高的。

由于热带气旋吹袭沿岸地区时,风暴中心气压低把海水吸起,亦会引发海水暴涨、巨浪随强风涌上陆地,造成严重伤亡及广泛破坏,因此亦有不少人以海啸作形容,甚或与海啸混淆。但事实上由热带气旋引发的海水上涨称为风暴潮

强度或大小的等级

与地震一样,有过多次尝试建立衡量海啸强度或大小的等级,使得不同事件之间可以比较。[2]

强度等级

最早的被日常的用来衡量海啸强度等级方案是用于地中海西伯格-安布拉塞斯等级(Sieberg-Ambraseys scale)[3]和用于太平洋的“今村-饭田强度分级(Imamura-Iida intensity scale)”[4]。索洛维耶夫又修改了今村-饭田分级,根据如下公式计算了海啸强度I级:

这里是沿最近的海岸的平均海浪高度。这个分级方案也被称为“索洛维耶夫-今村海啸强度等级(Soloviev-Imamura tsunami intensity scale)”,并被用于NGDC/NOAA所编撰的全球海啸目录中。[5]新西伯利亚海啸实验室(Novosibirsk Tsunami Laboratory)也使用这个分级作为海啸大小的主要参数。

大小等级

第一个真正的计算给定地点的海啸大小而不是强度的等级方案是由穆蒂和卢米斯(Murty & Loomis)提出的ML分级(ML scale)。这个分级是基于潜在能量的。[2]但因为计算海啸的潜在能量很困难,所以该分级很少被使用。阿部引入了“海啸大小等级”,其计算公式为:

这里h是最大海啸波幅(单位:米,m),由距离震中距离 为R的验潮仪测得;abD是用于使the Mt等级尽可能匹配矩震级(moment magnitude scale)的常数。[6]

海啸警报系统

位于泰国普吉岛的一个海啸逃生标识

美国西海岸·阿拉斯加海啸警报中心

美国西海岸·阿拉斯加海啸警报中心(WCATWC;暂译)中,将美国及其周边地区依照海岸地形等要素划分为11个区域。各区域分别有2种(或1种乃至没有)TIS(Tsunami Information Statement,海啸情报)、3种(或1种)Warning(警报),共1~5级警报。

日本

日本气象厅将24小时监视造成海啸的地震活动,并于地震发生后最快2分钟内发布海啸预报·警报(海啸预报·海啸注意报海啸警报大海啸警报)。即使是震源较远但规模较大的地震或震度较小的地震也可能会发布海啸警报。为了缩减发布警报所需要的时间,也进行了将地震计更换为性能更高的仪器或者装设海底地震计的工作。

原本发布海啸警报需要3分钟左右的时间,由于2007年10月开始,对日本近海的地震启用紧急地震速报系统,因此发布警报需要的时间得以缩减,最快可在2分内发布海啸警报(如2007年3月的能登半岛地震等)。

此外,发表海啸警报的时候,电视台、广播电台等会进行紧急警报广播

根据震源的位置、震级、断层数据,可计算预测海啸是否发生及高度等。气象厅拥有一个数据库,可以根据震源要素进行检索,并决定发布何种警报信息。

气象厅根据预测的海啸高度,将海啸警报区分为以下3类发表。

海啸警报 大海啸警报 最高达到3m以上的海啸
海啸警报 最高为3m的海啸
海啸注意报 海啸注意报 最高为1m的海啸

气象厅发布的海啸警报、注意报以预报区为单位表示各地的预测海啸高度和到达时间。

发布海啸警报、注意报时,将会发布包括抵达岸边的时刻、预测的海浪高度、各地满潮时刻、到达时所观测到的波高等的“海啸信息”。

海啸警报等·信息网站…日本气象协会 海啸信息(日文)

香港

香港天文台制定了海啸警报,如预料南海或太平洋发生的强烈地震会引发海啸,导致香港受显著海啸(即海啸高度比正常水位高出0.5米以上)影响,而预计海啸会在三小时内抵达香港,天文台会发出海啸警告;对于有可能影响香港但在三小时后才抵达香港的显著海啸,天文台会首先发出海啸报告通知市民。此外,如香港可能受海啸影响但预料香港的海啸不显著,天文台亦会发出海啸报告通知市民。[7]

中国大陆

中国大陆于2004年开始设立海啸预警,预警分为蓝、黄、橙、红四个等级(或用罗马数字排列IV、III、II、I),具体标准如下[8]

  • 海啸Ⅳ级警报(蓝色) :受海啸影响,预计沿岸验潮站出现小于1米(正常潮位以上,下同)海啸波高、受灾地区轻微损失时,发布Ⅳ级海啸警报。
  • 海啸Ⅲ级警报(黄色): 受海啸影响,预计沿岸验潮站出现1-2米海啸波高、受灾地区发生房屋、船只等受损时,发布Ⅲ级海啸警报。
  • 海啸Ⅱ级警报(橙色): 受海啸影响,预计沿岸验潮站出现2-3米海啸波高、局部岸段严重受损、危及生命财产时,发布Ⅱ级海啸警报。
  • 海啸Ⅰ级警报(红色):受海啸影响,预计沿岸验潮站出现3米以上海啸波高、300公里以上岸段严重受损、危及生命财产时,发布Ⅰ级海啸警报。

2011年日本东北地方太平洋近海地震发生后,国家海洋预报台一度对东南地区发布海啸蓝色警报,这也是中国大陆目前唯一的一次发布海啸警报。[9]

2015年,修改后的《风暴潮、海浪、海啸和海冰灾害应急预案》发布,对海啸警报标准进行调整:

  • 海啸信息(海啸警报消息):受地震或其他因素影响,预计海啸波将会在中国沿岸产生0.3米以下的海啸波幅,或者没有海啸。
  • 海啸黄色警报:受地震或其他因素影响,预计海啸波将会在中国沿岸产生0.3(含)-1米的海啸波幅时。
  • 海啸橙色警报:受地震或其他因素影响,预计海啸将会在中国沿岸产生1(含)-3米的海啸波幅时。
  • 海啸红色警报:受地震或其他因素影响,预计海啸波将在中国沿岸产生3(含)米以上的海啸波幅时。

海啸对台湾影响

海啸在台语海涨(hái-tiòng)。虽然台湾亦处环太平洋火山带,不过和日本不同,台湾很少有海啸侵袭。主要原因是海啸多来自太平洋的海底地震,会从台湾东部靠近,而在台湾东部的海底,菲律宾海板块欧亚板块交界处,海底地形非常陡峭,容易使波浪受到折射而远离,不利海啸成形[10]。2011年日本东北大地震(海底地震)台湾仅观测到10公分潮差,而1960年智利大地震所引发的海啸对于台湾也没有造成重大灾害。

一般认为台湾最可能发生海啸的地方是基隆宜兰一带沿海,在过去便曾有发生之实例。1867年12月18日,鸡笼(今基隆)附近发生有感地震,震中约在鸡笼屿(今基隆屿)东方500米左右的海底,造成鸡笼港(今基隆港)港内的海水急速往外海退去,接着海啸扑向瑞芳万里、金包里(今金山)一带沿海发生灾情,史称“鸡笼海啸[11]

虽然南中国海发生大规模地震几率非常低,万一中国南海一带的地方出现大地震,势必会对台湾西南沿海、中国大陆东南沿海、中南半岛菲律宾等地造成海啸威胁。不过,台湾仍有学者提出马尼拉海沟恐有潜在危机[12]

纪录

全球的海啸发生区大致与地震带一致。全球有记载的破坏性海啸大约有260次左右,平均大约6、7年发生一次。发生在环太平洋地区的地震海啸就占了约80%。而日本列岛及附近海域的地震又占太平洋地震海啸的60%左右,日本是全球发生地震海啸且受害最深的国家。

近年来较大规模的海啸有:

啸源位置 日期 浪高
受害地区 死亡人数 备注
加拿大温哥华岛 1700年1月26日 ? 北加州至温哥华岛、日本 ? 参见1700年卡斯凯迪亚地震
葡萄牙 1755年11月1日 50 欧洲西部、摩洛哥西印度群岛 100,000 葡萄牙帝国的没落
参见1755年里斯本大地震
琉球群岛 1771年4月24日 85 琉球群岛 11,941 石垣岛一半的人口罹难
参见八重山地震
基隆屿外海 1867年12月18日 7至8米 基隆金山沿海 数百人以上 台湾有纪录以来第一起由近海地震所引起的海啸
参见1867年基隆海啸
巽他海峡 1883年8月26日 20 爪哇苏门答腊 36,000 参见喀拉喀托火山
日本三陆 1896年6月15日 24 日本东北 27,122 参见明治三陆地震
阿留申群岛 1946年4月1日 32 阿留申群岛、夏威夷加州 165
智利 1960年5月22日 25 智利、夏威夷和日本 1,260-20,000 参见智利大地震
阿拉斯加 1964年3月27日 32 阿拉斯加、阿留申群岛和加州 143 参见耶稣受难日地震
西里伯斯海 1976年8月16日 30 菲律宾群岛 5,000
苏门答腊西北外海 2004年12月26日 30 印度洋 300,000+ 参见2004年印度洋大地震
智利 2010年2月27日 25 智利 525 参见2010年智利大地震
日本宫城县外海 2011年3月11日 40.5[13] 日本北海道青森岩手宫城福岛茨城 15,893 参见2011年日本东北地方太平洋沿岸地震
印尼苏拉威西海域、栋加拉外海 2018年9月28日 5 印尼栋加拉 2,256 参见2018年苏拉威西岛地震

参考文献

  1. ^ 中国古代的海啸灾害. [2011-03-16]. (原始内容存档于2011-04-01).
  2. ^ 2.0 2.1 Gusiakov V. Tsunami Quantification: how we measure the overall size of tsunami (Review of tsunami intensity and magnitude scales) (PDF). [2009-10-18]. (原始内容存档 (PDF)于2010-02-15).
  3. ^ 烈度等级表. 中国地震局工程力学研究所. [2013-07-27]. (原始内容存档于2014-06-02).
  4. ^ 名词解释:海啸——海啸的规模. 凤凰网. 2010-02-27 [2013-07-27]. (原始内容存档于2014-06-05).
  5. ^ National Geophysical Data Center / (NGDC/WDS) Global Historical Tsunami Database. [2013-07-27]. (原始内容存档于2013-09-03).
  6. ^ Abe K. Estimate of Tsunami Run-up Heights from Earthquake Magnitudes. Tsunami: progress in prediction, disaster prevention, and warning. 1995 [2009-10-18]. ISBN 978-0-7923-3483-5.
  7. ^ 香港天文台. 香港的海嘯監測. 2014-02-24 [2017-11-22]. (原始内容存档于2017-11-15).
  8. ^ 海啸灾害概述. 国家海洋环境预报中心.
  9. ^ 中国国家海洋预报台发布海啸蓝色警报. 腾讯新闻. 2011-3-11 [2019-03-09]. (原始内容存档于2019-06-03).
  10. ^ 台湾会不会发生大海啸? 页面存档备份,存于互联网档案馆科学人》2005年2月号
  11. ^ 徐泓. 清代台灣天然災害史料彙編. 台北: 行政院国家防灾科技研究报告. 1983年.
  12. ^ 中大研究 马尼拉海沟若地震 大海啸直冲台湾西南 互联网档案馆存档,存档日期2011-03-16.
  13. ^ March 11th tsunami a record 40-meters high NHK

外部链接

参见


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