震源运动学破裂过程对马尼拉俯冲带潜在海啸的影响研究

提高对马尼拉俯冲带海啸生成机制的认识对研究我国东南沿海地区海洋防灾减灾具有重要意义。目前,大型俯冲带震源破裂的运动过程对海啸生成的影响逐渐受到关注,但震源运动学破裂过程对马尼拉俯冲带潜在海啸的影响尚未明确。基于马尼拉俯冲带的典型破裂模型,对不同破裂速度和方向设定的海啸情景开展数值模拟,评估分析破裂速度和方向对海啸波传播特征的影响。结果表明:破裂方向相同时,破裂速度越慢,海啸波到时越晚,峰值波高越小;破裂速度相同时,与不考虑破裂运动过程的模拟结果相比,破裂前方的场点峰值波高更大,距离初始破裂位置更近的场点到时越早;不同设定情境下,沿海场点的海啸波到时最大相差10 min左右,峰值波高最大值约为最小值的1.5倍。

海啸作用下滨水挡土墙抗震滑动稳定性上限分析

针对沿海地区滨水挡土墙在海啸和地震联合作用下易发生被动破坏的问题,结合极限分析上限法和拟静力法确定地震荷载,研究了海啸作用下滨水挡土墙的抗震滑动稳定性。通过建立墙体滑动与破坏区土楔体整体滑动的墙-土系统及速度容许场,推导出水平地震加速度系数(kh)的表达式。分析了海啸、海平面与地下水高度及墙-地和墙-土摩擦角对地震屈服加速度系数的影响。结果表明,控制地下水位在适当高度并增大墙-土摩擦角可以有效提高滨水挡土墙的抗震滑动稳定性。与经典极限平衡理论相比,该方法考虑了土体的塑性流动及挡土墙的位移模式,且无需计算地震被动土压力的值。

基于潮位站水位数据的海啸波特征值拾取与分析研究

以2022年1月汤加海啸事件为例,采用高通滤波和最大熵谱分析方法对日本父岛、上海芦潮港潮位站实测水位进行海啸波的特征拾取、分析与比对验证。结果表明:父岛站海啸波最大波高为0.88 m,主周期为12.2~20.5 min;芦潮港站最大波高为0.07 m,主周期为20.3 min;由不同采样频率的水位数据计算得到的海啸波不同,各站首波到形成最大波幅的时长也不一致。

耦合震级、震源深度和滑动角不确定性效应的地震海啸危险性估计

选取中国东南沿海地区6个近岸场点,以马尼拉海沟俯冲带和琉球海沟俯冲带作为潜在地震海啸源区,采用广义极值地震活动性模型和广义帕累托地震活动性模型分析震级不确定性特征,通过统计震源深度的优势分布和拟合滑动角分布函数,耦合震级、震源深度和滑动角不确定性效应,得到两个俯冲带对6个场点未来30 a、50 a、100 a海啸波高超过0.4 m的地震海啸危险性估计结果。结果表明:百年内舟山近海和宁德近海特定场点遭受地震海啸袭击风险较低,随着时间的推移,从位于厦门近海至香港近海、海口近海和高雄近海的特定场点,地震海啸危险性递增。

类海啸波在非平整岛礁上传播与演变的试验研究

广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有非平整的礁坪地形,礁坪地形的突变会对类海啸波的传播演变特性产生显著的影响。文章通过开展波浪水槽物理实验,系统研究了类海啸波在非平整岛礁上传播与演变的规律,并深入分析了入射波高和礁坪水深对类海啸波传播演变特性的影响。试验结果表明:入射波破碎点主要位于第二礁坪上,并且破碎点的位置随入射波的增大或礁坪水深的减小向离岸方向移动。礁坪地形突变对类海啸波的反射系数和透射系数影响显著,礁坪地形突变会增强入射波的反射强度,尤其是在礁坪水深<0.025 m时,受礁坪地形突变产生的反射系数C_(R2)可达0.3左右;其次,入射波高或礁坪水深的增加都会引起透射系数的减小。

卷积神经网络方法在岛礁类海啸波水动力特性演变的应用

海啸是严重的海洋灾害,准确的海啸预测对于海洋工程和人民生命财产安全具有重要意义。本文以一维卷积神经网络(1-dimensional convolutional neural network,CONV1D)为基础,构建岛礁地形的类海啸波水动力特性演变模型。通过输入类海啸波波高时程曲线的观测值,得到岛礁指定地点的水位淹没时程曲线,实现时间序列到时间序列的预测,进行海洋灾害的实时预报,提前布置防御措施以达到减小损失的目的。结果显示,预测一组样本所需时间少于一秒,相对于传统的地震海啸预警系统,深度学习方法所需计算资源较少,计算速度更快。对类海啸波到达时间预测的平均相对误差为0.71%,最大水位高度预测的平均相对误差为6.99%, CONV1D得到的岛礁地形类海啸波水动力特性与数值结果吻合较好。

海底火山喷发大气冲击波激发的轴对称海啸波数值模型

海底火山喷发引发海啸具有多源激发机制,包括水下爆炸、边坡失稳、火山口坍塌、碎屑流、地震以及大气扰动.为了深入认识轴对称移动气压扰动激发海啸的机理,探究气压扰动参数对水波形态的影响规律,本文在柱面孤立波Boussinesq模型的基础上,考虑水面移动气压扰动作用,建立了由火山喷发激发的轴对称移动气压场所驱动的海啸波数值模型.利用不同地形上柱面波的传播算例验证了本模型的精确性与稳定性.数值模拟了2022年汤加火山喷发大气扰动激发海啸事件,并与太平洋DART浮标实测数据比较,较好地复演了大气扰动驱动海啸波的远场传播过程,并讨论了波动在深水区的色散行为.研究了轴对称气压扰动的径向移速、强度及尺度对波动演化特征的影响,结果显示:气压移速与浅水波速的相对大小显著影响波形,当二者接近时将激发Proudman共振.在共振条件下,波幅与径向传播距离呈近似线性增长关系,波幅放大因子随气压尺度增大而减小.在远离共振条件时,气压强度和尺度对波幅放大因子的影响相对较小,受波能流守恒约束柱面自由波幅则沿程衰减,受迫波幅值近似按气压衰减规律变化.

河北省海啸灾害风险评估和区划研究

基于康奈尔多电网耦合海啸模型(COMCOT)数值模式建立研究区海啸数值模型,利用模型对6个地震海啸源情景场进行模拟计算,通过对各海啸源下数值模拟结果的综合分析,确定研究区海啸灾害危险性分布;根据土地利用类型数据资料确定研究区承灾体脆弱性分布;通过危险性、脆弱性评估成果,综合确定研究区海啸灾害风险性评估和区划成果。结果表明:河北省遭受海啸灾害风险最高等级为Ⅱ级,主要分布在唐山市和秦皇岛市沿海区域;沧州市沿海区域海啸灾害风险等级较小,为Ⅲ级和Ⅳ级。

马尼拉俯冲带地震海啸对华南沿海的概率性灾害影响

马尼拉俯冲带地震作为高风险海啸源对华南沿海地区构成严重威胁,开展概率性海啸灾害评估有助于全面了解马尼拉俯冲带地震海啸能量的时空分布规律并指导南海海岸工程的设计及建设。本文针对马尼拉俯冲带五项不确定性参数的概率分布展开研究,应用逻辑树法设计地震海啸样本集,使用非静压海啸数值模型对所有样本情景进行传播模拟,最后通过概率计算得到南海海域的海啸最大波幅超越概率曲线,并绘制了100年和500年回归周期下南海概率性海啸最大波幅的空间分布图。研究发现,100年一遇的海啸对中国大陆南部沿海影响较低,潜在海啸的最大波幅最高可达0.7 m,危险等级不超过Ⅱ级;500年一遇的海啸可能会对我国南部沿岸城市(如汕头、汕尾、香港地区和澳门地区等)造成最大波幅为2.5 m左右的Ⅲ级海啸威胁,中沙群岛和西沙群岛沿岸可能出现最大波幅为3.1 m的海啸活动,东沙群岛受到最大波幅有可能超过4.0 m的海啸威胁,这些地区海啸危险等级均高达Ⅳ级。

地震海啸及海洋气象观测场设计解析

观测中心操作人员一般同时负责统计地震计和气象仪器信息。结合地震台站及气象观测场各自的技术要求,分别分析测风塔、雨量器、百叶箱、地震计墩等的使用特点及技术要求,在总结地震台站及气象观测场典型平面布置的基础上,布置地震海啸及海洋气象观测场。提出为避免相互间干扰,地震台站设计为地下或半地下构筑物,与气象观测场组合建设。并以某观测场地为例进行实践解读,为今后类似观测场地设计提供借鉴与指导。

陈海啸:读万卷书 阅己利他

从坚持阅读,到习惯阅读。阅读,人生中不可缺少的一部分。“读万卷书,行万里路”,这8个字是流传千古的名言,也是我们生活中常常听到的一句谚语,更是一个人成长过程中最简单、又最有哲理的“8个字”。在恩泽医院管理研究院院长陈海啸看来,行万里路是一个实践的过程,并非是要到处旅行,实践是检验真理的唯一标准。只有通过在生活、工作、学习等过程中的实践,才能真正理解和掌握所学的知识,不断总结经验,将其转化为自己的能力和素质。

关于海啸的小知识,你了解多少

据中国地震台网正式测定,北京时间2024年4月3日7时58分在我国台湾地区花莲县海域(北纬23.81度,东经121.74度)发生7.3级地震,震源深度12千米。自然资源部南海预报减灾中心综合分析判断,地震可能会在震源周围引发局地海啸。中国台湾花莲站于3日8时08分监测到105厘米的海啸波;中国台湾成功站于3日8时41分监测到45厘米的海啸波;中国台湾龙洞站于3日8时29分监测到21厘米的海啸波。

南海潜在海啸传播过程的数值模拟:初始海啸衰减的影响

准确预估南海海啸风险是有效防灾减灾的前提.前人一般把弹性半无限空间背景下解算出来的海底位错直接等同于初始海啸分布,继而开展海啸传播过程研究.由于断层破裂并非瞬时完成,破裂过程会导致初始海啸波高小于海底位错量,即初始海啸衰减.本文基于高精度地形和高密度网格,求解非线性浅水方程,分别针对马尼拉断裂带的南段、中段和北段,构建南海海啸传播数值模型,试图定量考察初始海啸衰减作用对南海海啸的影响.模拟结果表明一定幅度的初始波高衰减将导致几乎相同幅度的海啸波高衰减,相应的偏差可以忽略.在保守的初始海啸衰减幅度(10%)下,模拟结果显示我国东南沿海、越南东部沿海和巴拉望岛为海啸危险区.另外,模型显示科里奥利力导致的波高变化幅度小于5 cm且其分布样式符合预期,这进一步佐证了数值模型的可靠性,也表明在实际南海海啸模拟中可以忽略科里奥利力进而提高计算效率.结合前人的沉积学认识和本文的数值模拟结果,本文认为南澳岛、西沙东岛和越南绥和周边曾同时遭受海啸侵袭,产生海啸的断裂带最有可能是马尼拉断裂带南段.后续有必要加强南澳岛、西沙东岛和越南东部的沉积学研究,识别更早的海啸事件,以期有力约束南海下次海啸事件的发生年份.

我国海啸灾害及预警现状与建议

本文给出了海啸定义及其它有关概念与术语,简要给出了我国及全球的海啸灾害。全面介绍了我国海啸监测能力、预警现状、研究成果以及有关国际合作的情况,重点介绍了我国自主研制的海啸数值模式,利用该模式我们模拟了2004年12月26日发生在印度洋大海啸以及假想的发生在我国南海的海啸对周边国家的影响。对海啸预警中存在的问题及未来急需开展的工作,作者也将一一给予阐述。

基于震级上限估计的渤海海啸危险性与共振特征研究

根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损失的风险。在该海啸源情景下,渤海海盆内易激发长期的水位自由振荡,部分区域水位振荡可持续20 h以上,振荡波幅的大小与海啸首波波幅相当或更大。基于快速傅里叶变换方法对海啸波进行频谱分析,部分长周期频谱成分满足区域固有共振特征。因此,渤海内一旦发生海啸,不仅要关注海啸首波可能造成的灾害性影响,还要密切关注海啸首波到达后,可能产生的长时间、长周期的海啸波共振以及往复式海啸流造成的影响。

通过WCEE跟踪国际海啸研究动态及我国海啸防灾减灾工作的思考

近年来,世界上发生了多次破坏性海啸,例如2010年智利南部Mw8.8级和2011年东日本Mw9.0级地震海啸,引起了巨大人员伤亡和财产损失。海啸防灾减灾研究已成为国际热点课题,2008年至今连续3届世界地震工程会议(WCEE)上均有大量海啸研究相关文章发表。本文通过调查这3届WCEE海啸专题最新研究成果,跟踪国际海啸研究动态;对目前2个研究热点问题,ASCE7-16中海啸荷载及影响和概率海啸危险性分析,进行调研和总结;从历史海啸目录、海啸数值模拟及应用、海啸预警系统和概率海啸危险性分析4个角度对我国海啸研究进展进行综述。最后,考虑我国目前在海啸灾害研究方面的现状,结合国际海啸研究动态,思考我国海啸防灾减灾当前应侧重的几方面工作。

基于海啸单位源数据库的南中国海区域海啸数值预报方法

基于全球俯冲带板片模型Slab 2.0将马尼拉海沟划分为80个海啸单位源,构建了海啸单位源数据库,建立了基于单位源数据库方法预报海啸的业务化流程。经过与现有海啸数值模型计算结果的比对,单位源数据库预报的最大海啸波幅平均预报一致性可以达到88%,能够满足业务化需求。

透空率对多层建筑物海啸冲击荷载的影响

近年来世界各地海啸灾害频发,对沿海地区建筑物和基础设施造成严重破坏,因此开展陆上建筑物抗海啸荷载研究具有重要意义。文章基于多物质ALE方法,构建了空气-海啸波-结构物相互作用数值模型,模拟研究了多层建筑物的透空形式和透空率对海啸荷载的影响。计算结果表明:当海啸强度相对较弱时,透空率大小对海啸冲击荷载影响十分显著,后者会随透空率的增加而明显减小;然而,当海啸超过一定强度后,均匀透空布置形式下透空率的增大对海啸冲击荷载的削减效果变差,但若底层完全透空仍可以产生显著的削弱效果,此时可将海啸荷载削减至不透空形式下的20%左右。此外,研究还发现,海啸冲击建筑物时的水体爬高随建筑物透空率的增加而减小,建筑物前因反射作用而产生的弓形波也随之减弱。

我国的海啸预警系统及改善建议

海啸作为一种海洋灾害是可以预警的,我国于1983年加入"太平洋海啸预警系统",经过20多年的努力,我国的海啸预警系统框架已基本搭建成形,但仍有许多需要改进和完善的地方。本文主要介绍了我国海啸预警系统现状,并与国外海啸预警系统相比较,指出当前我国海啸预警系统存在的问题,并就问题的解决给出初浅建议。

日本“311”海啸对江苏北部沿海影响分析

北京时间2011年3月11日13时46分日本东北部发生里氏9.0级强烈地震,江苏北部的灌河口潮位站正好记录下海啸期间的潮位资料。由于以往对海啸波动的过滤提取方法不统一,而且人为因素影响较大,误差积累影响了后续科研工作的进行。提出综合利用小波能谱、功率谱和滤波分析等方法结合海啸识别结果来提取海啸波的方法,并且成功提取出灌河口站海啸波的周期范围、影响时间和最大波峰。同时采用COMCOT海啸数学模型,讨论了江苏沿海海啸波传播方式,解释了灌河口潮位站海啸波最大波峰未出现在第一波的原因,是因为江苏北部山东半岛特殊的地形使得在黄海传播的海啸波发生反射,与之前的波动产生叠加效果导致的。分析结果表明:江苏沿海由于海啸直接引起的海啸波不高,但是海啸波叠加之后,最大波高却是之前的2倍,因此在海啸预报中应该全面考虑地理位置特点,分析海啸波运动的反射叠加等特征,从而提高预报质量。