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.

从同震和震后形变分析日本东北M_W 9.0级大地震对近场地震活动性的影响

2011年日本东北大地震后,不断有报道认为日本南海海槽可能会发生强震,日本东北大地震对南海海槽断层活动有何影响?本文采用粘弹性半无限空间模型,利用反演得到的日本东北大地震的断层模型,计算了岛内部分断层的同震和震后形变以及库仑应力变化.结果表明:2011年日本东北大地震,使得平行于日本海沟的岛内逆冲断层应力释放明显,5km深度,库仑应力降低值都在50kPa以上,按照该地区每年应力积累1～10kPa计算,相当于释放了5～50年的应力积累;平行于南海海槽的岛内逆冲断层,同震库仑应力增加了1kPa左右,相当于0.1～1年的正常构造运动应力积累;对于岛内的走滑断层,若其滑动方向与同震或震后形变方向一致,则库仑应力增加,反之则降低,如1948年福井地震发震断层库仑应力增加10kPa左右,相当于1～10年的正常构造运动应力积累,地震危险性明显增加.同时,分析了不同软流圈粘滞性对震后形变和库仑应力的影响,发现对于不同的软流圈粘滞性系数,震后的形变和库仑应力相比同震都会有所增加.因此,对于平行南海海槽的岛内逆冲断层和岛内部分滑动方向与同震形变一致的走滑断层,震后地震危险性相比同震会进一步增强.

超导重力仪检测2011年日本东北Mw9.0级地震前的重力扰动信号

对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一.对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一.为检验日本Mw9.0级地震是否存在震前扰动现象,本研究利用全球超导重力仪记录到的地震前后7天内20组秒采样数据进行分析.经潮汐、大气改正等处理去除仪器的漂移及残余潮汐效应,得到非潮汐重力变化曲线.结果表明大部分振幅大于30×10-8 m.s-2的曲线反映了全球Mw≥6级地震引起的高频波动信号,其中11组数据在3月9日Mw7.3级前震之前出现了扰动现象.震前扰动可分解为三个频段,其中,低于0.1Hz和高于0.18Hz的分量分别反映了地震波动信号及非构造信息,中间频段(0.118～0.18Hz)信号能够较大程度地压制地震波动信号、并同时保留异常扰动信息.它的振幅在3月7日10时之前基本保持约1×10-8 m.s-2,之后开始逐渐增大,到3月9日7.3级前震前后达到最大,此后振荡衰减,振幅保持约(5～10)×10-8 m.s-2,直至主震发生.中间频段信号的变化特征与主震前的应力迁移过程以及实验记录到的地震成核过程有许多相似之处;不过,震前重力异常是否与主震前的应力加速积累有关,仍待进一步研究.

日本东北大地震——大自然给人类上的又一课

作者介绍了2011年3月11日日本东北地区太平洋沿岸近海的M9.0特大地震的震后研究情况,日本列岛M8.0以上大地震发生的地球动力学背景、地理环境,大地震在东北太平洋沿岸地区、关东地区、东海道地区的活动历史以及对下一次东海地震发生时间的最新研究进展。最后总结了地震中长期预测的现状及相关基础研究应努力的方向,提出了在工程应用研究中应该避免的错误工作思路。

2011年日本东北大地震（M_W=9.0）震间与震前变形场特征及其对强震预测的启示

强震震前(preseismic)动力学过程的研究对于地震预测具有十分重要的意义,但由于观测资料的限制,目前对强震前孕震区力学状态及其演化过程的认识还非常有限.2011年日本东北9.0特大地震(Tohoku-Oki)发生在GPS观测台站最为密集的地区,为研究特大地震震间(interseismic)与震前的变形状态提供了难得的机会.文中将利用日本东北大地震之前连续的GPS观测资料,分别计算震间与震前的速度场与变形场.通过对比分析发现,日本东北地区(Tohoku)震前的应变状态与震间的有很大的不同,震间的变形主要受到太平洋板块向日本海沟北西西向的俯冲挤压作用所控制,其主压应变以近东西向压缩为主,日本东北地区的运动方向与太平洋板块的运动方向大体一致.但是,临近地震前(震前)日本东北地区的运动方向发生了很大变化,震前30天的连续GPS观测结果显示,速度场的优势方向经常变换,间歇性地出现与太平洋板块运动方向相反的情况.这意味着震前孕震区的力学状态发生了很大的改变.这种变化可能与震前破裂成核或慢滑移及慢地震等过程有关,这些过程将加速或促进大地震的发生,从而为大地震的发生准备了力学条件.值得特别强调的是,这些现象都是可以通过直接观测能够发现的大地震之前的异常现象.由此可见,加密GPS站点进行连续观测,寻找震前变形异常区以及探索异常的物理机制对于地震预测预报有重要的科学意义.

日本东北大地震引起的洋底地壳和海水质量重分布效应分析

采用两种方式得到2011年日本东北大地震引起的洋底垂直形变数据,通过傅里叶变换和傅里叶逆变换计算得到洋底地壳垂直运动产生的洋底地壳与海水物质交换导致的重力效应。分析这两种方式得到的重力变化并与利用GRACE提取的重力变化对比,结果发现此效应显著,在提取同震重力变化时不可忽略。

利用GPS和InSAR数据反演2011年日本东北M_W9.0地震断层的同震滑动分布

本文首先对Envisat/ASAR数据进行干涉处理,获取2011年日本东北MW9.0地震的地表InSAR同震形变场;然后通过对InSAR同震形变数据重采样方法的深入分析,选择条纹率法结合干涉图的空间相干性对InSAR同震形变数据进行重采样;最后基于弹性半空间位错模型,联合InSAR与GPS形变数据,采用最小二乘法反演发震断层的滑动分布.研究结果表明:考虑相干性的条纹率重采样方法,更适用于形变场中存在除断层外的有限边界、且形变场范围较大的InSAR数据重采样处理;断层滑动主要发生在地表以下50km范围内,最大滑动量为49.9m,矩张量为4.89×1022 N·m,所对应的矩震级为MW9.1,与地震学反演的结果比较吻合.

2011年日本东北大地震对中国东部地壳形变场的影响

2011年日本东北M W 9.0大地震不仅造成日本境内地表产生超过5 m的同震位移和显著的震后变形,在中国大陆东部地区也引起明显的远场同震及震后变形。本文利用1999~2017年GPS连续站和流动站观测资料,计算高空间分辨率的远场同震和震后变形位移场。结果表明,2011年日本东北M W9.0地震对中国105°E以东区域产生了E向运动的同震变形,对中国东北和山东半岛产生了可观的震后变形,且GPS震后变形的累积量已超过相应台站的同震位移量。利用日本大地震在中国东部地区产生的远场同震和震后变形位移场,可为维护区域大地参考基准和反演岩石圈及上地幔的流变性质提供定量约束。

日本东北大学图书馆的服务特色

本文以作者日本留学期间的所见所闻所感,从六个方面对日本东北大学图书馆的服务特色进行了阐述。

黑龙江流域与日本东北及北海道的古代文化交流

中国与日本是一衣带水的邻邦，有着数千年的友好关系，在历史与文化上的联系非常密切，彼此给予对方的影响和帮助极为深远，许多传统习惯至今保持一致。本文仅从一个侧面尽可能的反映出，日本北海道及东北地区与中国黑龙江流域的古代交流的历史线索。让更多的人了解到中日...

2011年日本东北Mw 9.0级地震的岩石圈三维建模分析

2011年3月11日日本东北地区太平洋海域发生Mw 9.0级地震。日本海沟板块俯冲速率高,地震活动性强,因此研究程度高,到目前为止已获得了覆盖日本海沟弧前区域的地震波剖面数据。本文利用8条岩石圈结构剖面建立了日本海沟的三维岩石圈结构模型。日本海沟岛弧地壳由上到下包含5层:古近系—新近系—第四系海相沉积岩、白垩系海相沉积岩、岛弧上地壳俯冲杂岩、岛弧下地壳和地幔楔;日本海沟北部还存在中地壳;洋壳是一个双层构造,上层为熔岩和席状岩墙群,下层为堆晶辉长岩;陆壳和洋壳之间存在一个低速的板间层。本文在三维模型基础上讨论了俯冲板块的弯曲点和弯曲轴等几何学特征,分析了日本海沟俯冲带的历史地震和日本东北Mw 9.0级地震主震和余震的震源分布,日本东北地区的地震活动与太平洋板块向日本岛弧下方的俯冲活动关系密切。

日本东北大学本科教学与管理

介绍日本东北大学的本科人才培养目标、人才培养方案、课程设置、教学组织、教学管理等情况,可为学分制改革提供参考。

从苏门答腊-安达曼到日本东北:特大地震及其引发的超级海啸的启示

2004年12月26日苏门答腊-安达曼MW9.1地震及印度洋超级海啸,以及2011年日本东北MW9.0地震及海啸与核泄漏,给人类带来了巨大的灾难。这两次灾难的接连发生充分暴露了迄今我们对于地震发生规律的认识水平还是很低的,启示我们需要继续加强对地震发生的规律性与地震预测预报的研究。在地震危险性评估中,要努力克服经验性方法的局限性,加强地应力测量以确定断层接近破裂的程度,更直接地估计地震危险性;要最大限度地运用地震、大地测量、地质、地貌等所有可资利用的资料,尽快将学术研究成果应用于防灾减灾实践。要重视不同观测资料的整合集成。要加强学科与学科之间的交叉渗透,自然科学与社会科学之间的合作交流,以及科学界与决策者和社会公众的相互沟通。要加强在海域对地震、海啸的多学科、多手段的监测工作,加强地震破裂过程复杂性的理论与应用研究,提高对地震、海啸(包括局地海啸)的监测、预测预报与预警水平。

日本东北MW9.0地震的PI模型参数设置与预测效能回溯性检验

以日本局部地区(32.0°N—46.0°N,136.0°E—148.0°E)为研究区域,应用图像信息(PI)方法,获得了不同计算参数模型下包含2011年3月11日日本东北MW9.0地震的多组预测窗热点图像。以0.5°×0.5°和1.0°×1.0°的网格尺度和5—10年预测窗长为主要参数变量,并以R值和受试者工作特征(ROC)方法检验不同参数模型下PI方法的预测效能。结果表明,多组参数模型下MW9.0地震所在预测窗内,其震中所在网格及其摩尔邻近网格均曾出现热点图像,表明PI方法可对日本东北MW9.0地震作出预测。综合R值评分和ROC检验分析可知,网格尺度相对较大、预测窗长相对较长的模型,其预测效果更好。

基于图像信息方法的日本东北M_W9.0地震回溯性预测研究

以日本局部地区(32.0°~46.0°N,136.0°~148.0°E)为研究区域,应用图像信息方法,选用8a滑动预测窗长,1°×1°网格为主要计算参数,系统计算了研究区域内2000年以来的"地震热点"(显著异常地区)并获得了区域内7级以上大震特别是2011年日本东北M_W9.0地震的热点演化图像。结果表明:①包含M_W9.0地震的预测时间窗内,其震中的邻近网格持续有热点出现,并且其中有4个连续滑动的窗口中该地震震中所在网格亦存在热点。②在回溯时间段内发生的21个M≥7.0地震中,除2004年9月5日发生于日本近畿南岸近海的M7.1地震前无地震热点外,绝大多数在震前皆有热点出现。③与其他M≥7.0地震相比,M_W9.0地震前热点图像分布范围更广,稳定性更好,持续时间更长。

柳宗悦与日本东北地区的民艺运动(1930—1945)

20世纪20年代,日本爆发了柳宗悦领导的"民艺"运动。民艺运动重塑了传统工艺文化,1930—1945年期间柳宗悦对日本东北地区民艺的挖掘与推广更充分体现了日本民族主义的特点。理清该时期民艺运动的具体发展状况,对于当前全球化语境中如何正确保护和发展我国的传统文化有着重要的借鉴意义。

远场GPS同震位移的变形特征分析——以2011年日本东北大地震为例

利用2011日本东北大地震的亚洲东部GPS远场水平位移数据,通过计算及比较分析4个独立震源解和倾/滑角效应,研究了远场地震变形的空间分布特征和规律。结果表明,对于低角度逆冲型地震来说,水平位移格林函数在远场位移场中占主导作用。基于此确定了远场GPS水平位移场能在反演中有效利用的空间范围,为联合远场GPS数据和近场GPS数据反演断层滑动分布作理论准备,并为远场数据反演位错Love数(h、l)提供理论依据。

超导重力数据检测到的2011年日本东北大地震(Mw 9.0)震前重力异常及同震重力变化

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒采样数据研究日本东北大地震(M_(w) 9.0)产生的重力变化,经潮汐、气压、漂移等预处理改正后,得到改正后的重力变化。对比同时段日本岛附近发生的2861次M_(b)≥4级地震,分析滤波后的重力变化数据,排除非主震的影响,发现0.12 Hz≤f≤0.18 Hz频段显示了明显的震前重力异常扰动信息,所有台站在震前89 h均开始出现重力异常扰动,Medicina站的震前最大异常扰动振幅达到28×10^(-8) m/s^(2)。另外,利用球形位错理论及地震的CMT解计算得到的地表同震重力变化理论值与超导重力观测值非常接近,同震重力变化绝对值与震中距成反比,近场站点的观测值比远场站点更接近于理论计算值,前者可作为断层反演的约束条件。

2011年日本东北地区太平洋近海地震对亚洲板块及韩国大地控制网的影响分析

本研究分析了2011年3月11日发生的Mw9.0日本东北地区太平洋近海地震对亚洲地区和韩国国内GPS卫星常年跟踪站的位移影响.为此,利用了日本东北地区太平洋近海地震发生前后两周(2011年3月4日到3月18日)的GPS站点数据,包括震中附近地区(韩国,中国,中国台湾地区,日本和俄罗斯)55个GPS卫星常年跟踪站和284个IGS全球跟踪站,并采用GAMIT/GLOBK软件进行处理和平差,估算出所有GPS站点的同震形变.结果显示,日本东北地区太平洋近海地震引起的同震形变影响在亚洲地区比较明显,包括日本和附近国家,距离震中2702km的中国武汉(WUHN)站也观测到同震形变.为精确分析日本东北地区太平洋近海地震对韩国国家大地控制网的影响,通过GAMIT/GLOBK软件计算出韩国GPS卫星常年跟踪站之间的基线长度变形,并分析出弹性变形量.结果表明:大部分GPS站点均向震中方向膨胀,且向震中的垂直方向收缩.由日本东北地区太平洋近海地震导致的最大剪应变达到韩国国家大地控制网年均变形率的约7倍,对韩国的地壳产生14.5～57.7mm的水平位移,并导致韩国国家大地控制网产生弹性变形.因此,在不及时更新维护韩国国家大地控制网的情况下,GPS测量成果将会发生最大20mm的位置误差.

日本东北地区双震带高精度重定位研究

日本所在的西太平洋地区是世界上中深源地震发生最为频繁的地区.早期研究已表明,日本东北地区下方的中深源地震呈双层分布.为进一步分析该双震带的空间分布特征,本文通过方法测试证明了采用球坐标系下的三维射线追踪法改进后的双差定位法进行地震重定位的精确性和有效性,对使用该方法进行重定位前、后各方向上的误差进行了分析,并确定了最佳的定位参数.在此基础上,对日本东北地区的中深源地震进行了高精度重定位,并对重定位得到的震源位置进行了空间拟合,其结果表明地震呈明显的双层分布,且与西太平洋俯冲板块几近平行.本文研究结果对揭示双震带中地震的发震机理以及俯冲板块内的精细结构均具有重要意义.