海嘯成因及預警機制

李昂

摘要：海嘯是一種嚴重的自然災害，其巨大破壞力對沿海地區居民產生重要的影響。海嘯預警也一直是人類社會面臨的重要課題之一，所有海嘯預警機制的最新發展，對人類安全起著關鍵的作用。本文首先介紹海嘯的定義以及海嘯的分類，闡述形成海嘯的必要條件。然后重點解釋海嘯可以進行預警的原因以及原理，最后說明了當今海嘯預警國際組織發展的最新情況。

關鍵詞：海嘯；海嘯形成；海嘯預警

一、海嘯及其形成條件

海嘯是現有海平面水位異常升高和擁有強大破壞力的巨浪。現實生活中，日本因為其地理位置的原因，成為世界上受海嘯災害影響最為嚴重的國家。海嘯擁有一個別稱-地震海浪，究其原因，是由于一瞬間海水發生大規模位移，從而引發海洋產生一系列波浪運動的現象。海嘯若按照生成原因進行分類，海嘯主要可以分為三類，分別是地震海嘯、火山海嘯和滑坡海嘯。據數據統計，大部分海嘯的產生主要是由于海底發生地震所引起。

地震海嘯產生的原因是：海底地形發生地震，海底地形之間產生激烈地上升和下降運動，這種運動會使海水產生劇烈地擾動，從而引起海嘯。其機制有兩種形式：“下降型”海嘯和“隆起型”海嘯。“下降型”海嘯：海底發生構造地震，引起大范圍的海底地殼急劇下降，地殼之間產生高度差，海水由于重力作用，大量的海水向地殼下降所形成的空間涌去，涌進的海水在海底遇到地形的阻力之后，涌進的大量海水翻回海面。此時海水蘊藏的巨大勢能形成壓縮波，形成大波大浪，以地殼下陷的位置為圓心向四周輻射傳播。“下降型”海嘯產生時，附近海岸首先發生不正常的海水退潮現象。1960年智利發生的地震海嘯就屬于地震引起的“下降型”海嘯。“隆起型”海嘯：海底發生構造地震，引起大范圍的海底地殼急劇上升，位于地形上方的海水也隨著地形一起抬升，而且在上升地形區域的上方，大量的海水在此聚集。由于重力的作用，海水必須通過保持同樣的等勢面來達到相對平衡，于是聚集的大量海水從地震源區向四周輻射擴散，形成大波大浪。“隆起型”海嘯產生時，附近海岸首先發生不正常的海水漲潮現象。

以海嘯源到受災現場的距離進行分類，海嘯可分為兩類：本地海嘯和遙海嘯。本地海嘯：指海底地震以及海嘯發生源地到受災現場的距離很近，因此海嘯波抵達受災現場海岸的時間較短，往往只需要幾分鐘或者十幾分鐘。據數據統計，絕大多數海嘯類型都是屬于本地海嘯。由于海嘯波到達海岸的時間很短，本地海嘯基本沒有預警時間，因此本地海嘯造成的破壞往往是巨大的。 遙海嘯：是指海底地震以及海嘯發生源地到受災現場的距離很遠，海嘯波往往需要跨越大洋，距離受災現場距離可達數千公里。海嘯波是一種海洋長波，在源地生成后，如果沒有遇到島嶼群或淺水大陸架、大面積淺灘阻擋消能，其傳播距離可以達到數千公里，而能量耗散卻很小。

海嘯的產生需要滿足一定的條件，當前理論分析看來需要滿足的條件有三個：大地震、深海和開闊逐漸變淺的海岸條件。當這三個條件同時滿足時，才能引發災害性的海嘯。大地震：海嘯的浪高是海嘯最重要的特征，海嘯的浪高取決于海底地震的烈度。大地震的含義包括兩個方面：烈度要達到七級以上；必須為引起海底地形發生劇烈地垂直方向位移的地震。深海：地震必須發生在深海位置，因為只有在深海位置，地震上方才有大量的的水體，大量的水體才能將地震釋放的能量變為巨大的波動能量。

開闊逐漸變淺的海岸條件：指海嘯波要對海岸地區造成破壞，該海岸必須具備開闊且逐漸變淺的條件。當深海發生地震時，會引起其上方海水巨大的波動，因此在震源位置的上方產生了原生的海嘯波，產生的原生海嘯波分裂成分別向深海和附近海岸傳播的兩個波。向附近海岸傳播的海嘯波，在海岸邊與坡度平緩、水深較淺的大陸架相互作用，由于大陸架的阻擋，海嘯波速度減慢，波長變小，振幅變得很大，其蘊藏的巨大能量變成數十米高的“水墻”，對岸邊的建筑物造成巨大的破壞。海嘯波具有兩個特點：傳播速度快，速度可以達到800-900km/h；波長極長，可達幾百千米。

二、海嘯預警的原理及國際發展現狀

到目前為止，科學技術的水平還不能準確地預測地震、火山噴發等自然災害，而海嘯的生成往往又與地震、火山噴發有關，因此海嘯也無法預測，但是可以預警。海嘯的傳播是由由中心向外傳播，因此只要對海洋中震動產生的地點有了解或是在某處測出海嘯的發生，就能采用數值計算的方法得到海嘯到達的時間和波高。通過海嘯中心的產生時間和其到達沿海的時間差可以及時通知相關人員進行疏散，減少人身傷亡和財產損失。例如，智利附近發生地震，由此引發了周邊海域的海嘯，經科學計算得出該海嘯到達夏威夷需要12小時，在22小時后才到達日本，利用這個時間差是可以做到沿海地區人員疏散的。

海嘯作為小概率事件，國際上目前并沒有大量觀測資料以供研究。因此，海嘯數值模擬技術在海嘯研究領域具有重要的一席之地，是海嘯預警系統中極其重要的一環。早在1948年，美國就建立起夏威夷地震海嘯預警系統，之后，聯合國政府間海洋學委員會也成立了太平洋海嘯預警系統國際協調組。特別是在2004年的印度洋大規模海嘯災難發生以后，地震海嘯的預警受到了世界各國的高度重視。在聯合國政府間海洋學委會的基本框架下，各國政府陸續建立起了比較完善的地震海嘯預警體系。其中除了四個較大的區域性預警系統（太平洋海嘯預警系統、印度洋海嘯預警系統、加勒比海預警系統和東北大西洋與地中海預警系統）外，還有眾多次區域級和國家級的海嘯預警系統。

海嘯預警一直是人類現在面對的重要難題之一。隨著科學技術的發展，越來越多先進手段的出現，假若有一天能獲取到海底地震產生的相關數據信息，在提升海嘯預警能力方面便能取得飛躍式的進步。

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