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。

越洋海啸的数值模拟

破坏性海啸基本上都是越洋海啸,如1960年智利海啸、2004年苏门答腊海啸。越洋海啸的传播机制与近场海啸不同,进行数值模拟所采用的数学模型也不同。本文分析比较Boussinesq方程和线性浅水方程,选用后者作为进行越洋海啸数值模拟的数学模型,基于有限差分法,运用蛙跃格式求解微分方程。以2004年苏门答腊海啸作为算例,把计算结果与NOAA和NGDC的计算结果进行对比,验证本文的数学模型和计算方法的可靠性,为以后进一步的海啸危险性分析和海啸预警等研究工作提供技术支持。

温州瓯江口浅滩地区越洋海啸影响评估计算

日本"3.11"地震海啸事件发生后,为了避免灾难重演,各滨海国家在加强海啸基础理论研究、改进海啸预警系统的同时,还应对沿海重大工程及重点保障目标进行地震海啸灾害风险排查及再评估工作;对在建的重大基础设施和社会经济功能区划应进行全面的地震海啸安全论证。在此背景下,该文首先概括总结了我国东南沿海的地震海啸风险及历史海啸事件时空分布,简要介绍了越洋海啸传播特征。海啸源选取基于潜在可能最大海啸,选取环太平洋地震带上的潜在地震海啸源,进行温州瓯江口地区越洋海啸影响评估计算。海啸数值计算模型采用美国康奈尔大学的COMCOT模型,利用该模型对2010年智利海啸、2011年日本海啸进行了近场、远场模拟验证,计算结果与观测数据吻合良好,模型可信。应用联合国教科文组织政府间海洋学委员会(UNESCO/IOC)太平洋海啸预警系统的海啸危险性等级标准,结合评估计算结果,对瓯江口浅滩地区海啸危险性进行等级划分,获得了该地区的海啸危险性初步评估结果。结果表明:在所选的10个潜在或历史海啸源产生的越洋海啸对研究区域的影响均小于100 cm,此规模的海啸不易对该地区造成灾害性影响。研究结果对于指导该地区的海啸灾害风险评估及风险排查具有一定的参考价值。

越洋海啸波传播数学模型的研究

应用内外解匹配的方法和驻相法推导了柱坐标系下地震引起的水面波动方程的解,即推导了地震海啸波生成与传播的理论方程,并对越洋地震海啸理论方程进行了求解。基于Boussinesq方程出发,建立了二维越洋海啸波传播数学模型,并对越洋海啸进行了数值计算,计算方法采用有限差分方法,差分格式采用交替方向隐格式(Alternating Direction Implicit即ADI方法)。利用越洋海啸计算模式对发生在大洋中的地震海啸进行了模拟,将数值模拟结果与地震海啸波理论方程的计算结果进行了比较,两种计算结果吻合较好。

2010年智利地震海啸数值模拟及其对我国沿海的影响分析

2010年2月27日06时34分(北京时间14时34分),在智利中南部近岸(36.1°S,72.6°W)发生M_w8.8级地震,并引发了泛太平洋范围的海啸,太平洋沿岸多个国家的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的海啸;海啸波传播25h后到达我国沿海.本文利用海啸数值模型对此次地震海啸进行了数值模拟.重点模拟了我国沿海及智利周边区域海啸波的传播特征,结果与观测数据拟合良好.通过对数值模拟结果的分析,定量阐述了智利海啸对我国沿海地区的影响,给出了此次海啸对我国沿海各海区的危险性分布.

2010年智利和2011年日本地震海啸在我国东南沿岸诱导的波流特征及危险性分析

本文基于有限断层模型和OKADA位错模型计算海表变形场作为初始条件,利用MOST海啸数值模型模拟分析了2010年智利和2011年日本地震海啸在我国东南沿海地区的海啸传播特征,海啸波模拟结果与观测数据吻合较好。重点研究分析了沈家门港口海域的海啸波流特征及其诱导的涡旋结构。研究结果表明:尽管两次事件的海啸源位置及破裂特征完全不同,但海啸波流在我国东南沿岸的分布特征大致相似;另外相对于海啸波幅而言,港湾中海啸流具有更强的空间差异性,港口入口、岬角地形处和岛屿间水道中往往会有强流存在。尽管这两次越洋海啸均未能在我国东南沿海引发淹没情形,但通过数值计算发现局部均存在超过3 m/s以上的强流,因此进行海啸预警及风险管理时应综合考虑海啸波流的影响。

警惕地震次生灾害 加强灾害链风险防范——纪念美国阿拉斯加州8.6级地震65周年

1957年3月9日,美国阿拉斯加州安德烈亚诺夫群岛发生8.6级大地震。地震发生在阿留申海沟内,处于太平洋板块和北美洲板块的交界处,历史上曾多次发生震级较高的地震。震后直至3月22日,又先后发生了6次7级至7.2级不等的强烈余震活动,余震活动范围长达1200千米。据记载,这次地震导致休眠长达200年的维赛维朵夫火山喷发,还引发了太平洋地区的越洋海啸,在美国夏威夷考艾岛上监测到了高达16米的海啸波,并造成约500万美元的经济损失。