天文潮与海啸耦合数学模型研究——以东中国海温州湾为例

在COMCOT海啸数学模型中加入潮汐边界条件,建立了东中国海天文潮与海啸耦合数学模型。在琉球海沟内侧设计震级为7.6级的海底地震,根据地震板块的错动方向不同,设计正波先行与负波先行两种海啸波,通过调整海啸波发生时间,使海啸波波峰遭遇温州湾天文高潮位。将天文潮与海啸耦合模型计算结果与线性叠加计算结果进行比较,结果表明:无论正波先行还是负波先行,天文潮与海啸耦合计算相比线性叠加的结果,海啸波的到达时间均有所提前;而从海啸波波高来看,线性叠加的计算结果则比耦合计算结果偏高。

香港海啸数值模型发展——以日本3.11海啸为主要案例对模型的验证

香港天文台在2012年引进了一套采用平行运算技术的海啸数值模型COrnell Multigrid COupled Tsunami(COMCOT)model,并与香港天文台在2010年初开始运行的地震数据处理及分析系统结合,利用后者探测及分析所得的太平洋或南海地震参数,模拟海啸传播过程和计算海啸在海面上及抵岸时的情况。并用日本311地震所产生的海啸为主要案例,加上过去香港曾经录得的海啸记录,验证COMCOT模拟海啸的能力,讨论COMCOT在香港天文台海啸预警工作上的应用。

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。

浙江沿海潜在区域地震海啸风险分析

采用COMCOT海啸模型建立三重网格模型模拟了2011年3月11日日本东北部9.0级地震引发的海啸发生、发展以及在我国东南沿海传播过程。震源附近浮标站以及浙江沿海的潮位站实测资料验证结果显示,大部分监测站首波到达时间和海啸波的计算值相差在15%以内,表明模型可较好的模拟海啸在计算域内的传播过程。研究表明日本南海海槽、冲绳海槽以及琉球海沟南部是影响浙江沿海主要的区域潜在震源,通过情景计算分别模拟3个潜在震源9.1级、8.0级和8.7级地震引发的海啸对浙江沿海的海啸风险,计算结果表明,海啸波产生后可在3~8h内传至浙江省沿岸,海啸波达1~3m,最大可达4m,此时浙江沿岸面临Ⅲ~Ⅳ级海啸风险,达到淹没至严重淹没等级。

马尼拉海沟潜在地震海啸对我国华南沿海危险性研究

采用COMCOT模型建立南海多重嵌套网格对马尼拉海沟潜在震源进行数值模拟,评估马尼拉海沟地震海啸对我国华南附近海域的影响。敏感性分析结果表明:马尼拉海沟地震震源深度为33~40 km时,地震引发的海啸危险性最大;在此基础上,设置5种马尼拉海沟潜在地震海啸情景,其中情景二、四和五,其地震震级分别为Mw8.6、Mw8.8和Mw9.0,引发的海啸会严重威胁到我国华南沿海大部分海域,危险等级为Ⅲ-Ⅳ级,有淹没至严重淹没危险。

马尼拉地震带海啸对广东沿海影响的数值研究——潮汐与海啸的非线性作用的影响

基于COMCOT数值模型,建立了天文潮与海啸耦合数学模型,对日本"311"海啸进行了模拟验证。针对马尼拉地震带海啸,通过设计海啸震源的计算,分析广东省沿海海啸风险,从数值上得出了海啸引发的最大增水值以及海啸到达广东省沿岸的时间。

2019年6月16日新西兰克马德克群岛M_(W)7.3地震震源机制快速反演与海啸波高数值模拟

利用全球虚拟地震台网的波形数据,采用W震相快速震源机制反演方法,得到2019年6月16日新西兰克马德克群岛附近海域M_(W)7.3地震信息。节面Ⅰ:走向角186°/倾角37°/滑动角71°,节面Ⅱ:走向角29°/倾角55°/滑动角104°,矩震级M_(W)7.26。震源机制结果表明,此次地震是一次逆冲性质为主的浅源板间地震事件。由反演得到的震源机制断层面几何参数,采用COMCOT模型进行了海啸数值模拟计算,模拟结果表明,本次地震发生后,在震源附近产生了轻微海啸波动,最大波幅约为0.28 m,在拉乌尔岛船湾潮位站附近的波幅约为0.05 m,与实际观测值0.09m接近。

海南岛及北部湾海域海啸数值模拟与影响分析

海底地震引发的海啸灾害,对沿海国家和地区的影响是相关领域的研究热点。研究采用COMCOT海啸数值模拟模型,对可能发生在马尼拉海沟一次地震活动(Mw=9.0级)所引起的海啸过程进行了数值模拟,并研究了该海啸传播到海南岛和北部湾的过程及其特点,分析海啸波对这一地区可能造成的影响。研究发现,传播到北部湾地区的海啸波具有明显的非线性特征,海啸发生后2 h 10 min左右到达海南岛东海岸,首轮波高达2.1 m;随着湾内水深逐渐变浅,受制于海底摩阻,及海南岛的阻隔与缓冲作用,海啸到达广西壮族自治区南部沿海地区的时间,被推迟到距地震发生8 h后,海啸波高减小到0.4 m,海啸波能量大为衰减。研究结果表明,马尼拉海沟地震引发海啸,对海南岛东南部沿海影响较大,有成灾的可能性;而对广西壮族自治区南部沿海及北部湾地区的影响较弱,一般不会造成大的灾害。

不同经验公式对海啸数值模拟的影响

针对不同经验公式的断层参数对海啸数值模拟影响的问题,该文选择两种断层参数的经验公式,海啸初始阶段采用Okada模型,该模型将海底地形变化直接作为水面变化进行处理,利用COMCOT海啸传播模型分别对2013年2月6日发生在所罗门群岛海域的地震海啸进行数值模拟。将数值模拟结果与DART观测站的实际观测数据进行比较。结果表明,JMA经验公式计算的断层长度、宽度和滑动量的海啸数值模拟结果更符合此次海啸的实际观测数据。研究结论对所罗门群岛及周边海域地震海啸数值模拟中断层参数的确定具有实际参考意义。