海啸等级与海啸预警

海啸等级与海啸预警孟 慧 付燕玲 饶扬誉（中国地震局地震研究所，武汉 430071）海啸是一种具有强大破坏力的海浪。水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动都可能引起海啸。海啸不同于因风所引起的波浪，它是一批具有很长波长和周期的海浪。海啸波在大洋中移行时，波长可达数十或数百千米，周期为2-200 min，波高仅为1 m左右。因此，在深海中，海啸往往静悄悄地通过海洋；然而，当海啸波进入大陆架后，因深度急剧变浅，波高骤增，波峰倒卷，汹涌澎湃，它卷起的海涛，波高可达数十米，形成能量极大的“水墙”，速度常快，破坏力大，冲上陆地后所向披靡。1 海啸等级国际上表示海啸大小较多采用渡边伟夫海啸等级（表1），用于判定某次海啸发生能量的量级。表1 渡边伟夫海啸等级表等级海啸波高(m)海啸能量(1010焦耳)损失程度10.50.06能量损失010.25轻微损失121损失房屋 船只24-64人员伤亡，房屋倒塌310-2016400 千米岸段严重受损，人员伤亡大、房屋损毁严重43064500 千米岸段严重受损，人员伤亡巨大，建筑物尽毁这是一个粗略的海啸等级表。由于实时计算海啸能量比较困难，在进行海啸预警时，多采用索洛维约夫-今村海啸等级Mt1：Mt=a log H+b log R +D （1）式中，H表示最大海啸波振幅（m），由验潮仪测量在距离海啸中心R处测得，a，b，D为常数。通常，a、b取1，D取5.85。当H表示波峰到波谷的高度差Hc（2H）时，D取5.55。这样，海啸级别通常能够和地震矩震级相匹配。根据对公元358年至今全球发生的近5000次破坏性地震海啸的统计，约有85的地震海啸分布在太平洋中的岛弧海沟地带，原因是环太平洋地震带浅源大地震最多，深海沟分布也最广，故地震海啸多发生在这一海域。其他15主要分布在大西洋的加勒比海，印度洋中的阿拉伯海以及地中海等地。2 海啸预警海啸预警的物理基础在于地震波传播速度比海啸的传播速度快，而接收到地震波后人类发布信息的电磁波速度更快。海啸波传播速度算式如下： （2）：海啸的速度（m/s），h：海的深度（m），g：重力加速度（m/s2）在太平洋，典型的水深大约是4000m，所以海啸的传播速度大约是200ms-1或700km/hr。由于波浪的能量损失与它的波长成反比，高速度及远距离运行的海啸所损失的能量非常有限。表2 20世纪以来记录到的特大地震海啸的波高时间地点最大波高1964年3月28日阿拉斯加湾70 m1994年6月3日印尼东爪哇60 m1998年8月17日巴布亚新几内亚49 m2011年3月11日日本东北海域37.9 m21946年4月1日阿留申群岛35 m2004年12月26日印尼苏门答腊岛30 m1933年3月2日日本三陆29 m1917年6月26日萨摩亚群岛26 m1960年5月22日智利25 m地震纵波即P波的传播速度约为67 km/s，比海啸的传播速度要快2030倍，所以在远处，地震波要比海啸早到达数十分钟乃至数小时，具体数值取决于震中距和地震波与海啸的传播速度。例如，当震中距为1000km时，地震纵波大约2.5分钟就可到达，而海啸则要走1个多小时；1960年智利特大地震激发的海啸20多个小时后才到达日本海岸。目前，承担太平洋沿岸国家海啸警报发布的主要是太平洋海啸警报中心，它于1966年在（政府间海洋学委员会）的促请下建立于美国夏威夷。其后，又相继建立若干区域或国家的海啸警报中心，如夏威夷海啸警报中心、阿拉斯加和西海岸海啸警报中心、日本海啸警报中心等。由上述这些警报中心构成太平洋海啸警报系统，主要任务是收集和传递发生在太平洋沿岸的海啸情报，必要时通过国家广播网和电视台向公众发布海啸警报。目前各国参加太平洋海啸警报网的验潮站有53个，地震台51个，承担整个太平洋的海底地震和海啸监测业务。我国于1983年正式成为国际海啸协调组的成员国，此后国家海洋局开始了我国海啸的预警业务。国际上，海啸检测的主要手段是岸边、岛屿潮位站，压力式海啸监测浮标，GPS海啸监测浮标和卫星，后三种方式目前我国还都不具备，仅有潮位站一种监测手段，这给及时、准确、有效的海啸预警带来很大困难。目前，美国的预警时间为20分钟，日本则是将全国分为66个海啸预报区，在地震发生后，日本国家气象厅在3分钟内要报出地震强度，大约5分钟要做出海啸预报。而我国的海啸预警系统在快速响应、准确预警上与其他一些国家相比还存在很大差距，目前能够实现越洋海啸30分钟预警、区域海啸20分钟预警、局地海啸15分钟预警。目前我国国家海洋环境预报中心海啸预报产品包括：海啸传播到近岸各验潮站的时间预报、海啸波高度预报，以及大洋中海啸波传播时间图。参考文献1 Abe K. (1995). Estimate of Tsunami Run-up Heights from Earthquake Magnitudes. ISBN 978079