自然灾害学概论3.2海啸.ppt

1、自然灾害导论，第3讲：地震、海啸、火山和空间灾害，第3讲：地震、海啸、火山和空间灾害，第2节：海啸和海啸灾害，海啸灾害预防，印度尼西亚大海啸后的海滩(第49届(2006)世界新闻摄影比赛(WPP) -“何塞奖”获得一等奖，2006年印度洋地震海啸继续印度尼西亚班达亚齐的尸体随处可见。灾难发生后，迷人的海滩变成了“露天太平间”，尸体随处可见，真是可怕。2011年3月11日，日本东北部宫城县以东的太平洋发生9级地震，引发海啸和核泄漏。2011年3月11日，日本东北部宫城县以东的太平洋发生9级地震，引发海啸和核泄漏。海啸“海啸”来自日语(tsu-代表港口，nami-代表波浪)，意思是港口中的波浪。2

2、004年印度尼西亚地震和海啸造成的破坏照片：一艘被海啸巨浪冲上岸的渔船静静地躺在印度泰米尔纳德邦那加蒂南港口码头的码头上。海啸造成该地区5000多人死亡，90%的渔船被毁。1.什么是海啸？1.1海啸的定义。海啸是海底地形的突然变化，如海底地震、火山爆发或海底泥石流、滑坡等，产生的波长和周期超长的海洋行波。当它接近近岸浅水区时，波速变小，波幅急剧上升，有时达到20 -30m以上，突然形成“水墙”，立即侵入沿海陆地，造成危害。英语单词海啸来自日语(tsu-代表港口，nami-代表波浪)，意思是港口中的波浪。海啸不同于普通的海浪。波浪通常在海面附近波动，几乎没有深度。深海地震引发的海啸是整个水体从深

3、海海底到海面的波动，其中蕴含着惊人的能量。1.2海水中的波动，海水中有很多种波动，例如，在流体力学中，海水粒子在海水中振动的传播过程就是波动。因为粒子振动可以保持，所以必须有回复力。由于恢复力的不同，海水中的波动可分为：重力波(无论粒子如何离开平衡位置，重力都是恢复力)；潮汐波(由太阳和月亮的重力产生)；波纹，也称为毛细波(由流体表面张力引起的微小波动)；声波(由于流体本身的可压缩性)。海水颗粒在海面上的运动最大，向下的运动越来越小。海面上的波浪中包含多少海水粒子完全取决于波浪的波长。波长越长，参与运动的海水越多，波长越短，只有海水表面的一薄层水会参与海浪的运动。地震发生两小时后，Jason-

4、1高度计卫星沿着129轨道从南向北穿越印度洋，接近印度的孟加拉湾，当时海啸波刚刚在印度洋传播。高度计卫星可以测量卫星正下方直径约5公里区域的海面高度变化，精度为厘米。在海啸波上方运行的Jason-1高度计卫星在海啸波传播期间，在如此一致的时间和地点测量海面变化是非常罕见的(GOWER，2005)。1.3海啸波波长很长，沿着印度洋上空的129号轨道运行。印度洋海面的海拔变化如图所示。第104-108次轨道飞行是地震前的测量结果。第109次测量与海啸波的传播相吻合(地震后约2小时)，第110次测量是海啸波传播结束时的结果。从第109次测量的结果可以看出，在-5o至5o的纬度范围内，海啸波引起的海面

5、高度最大变化约为0.6m，海啸波的波长约为500km(GOWER，2005)。1.4海啸引起的波浪传播速度快，(a)风吹水面引起的水面波浪：波长30m，传播速度15-30km/h；(二)深海海啸波：波长数百公里，传播速度700-900公里/小时，传播速度明显与海水深度有关。海啸传播请注意，印度尼西亚地震产生的海啸波到达斯里兰卡和印度只需2-3个小时，与喷气式飞机的速度相同；还请注意，虽然印度尼西亚离越南不远，但由于陆地的阻挡，海啸波在到达越南海岸之前需要12-16个小时才能绕地球一周。2004年印度尼西亚地震(红点)及其15次主要余震(震级和发生时间见左侧表格)。余震区在南北方向延伸超过100

6、0公里，在东西方向延伸100公里。余震区的大小通常用来估计主震破裂和变形区的长度和宽度。在计算海啸能量时，假设地震将震中区长100公里、宽10公里、厚2公里的水体抬高了5米，这是一个非常保守的估计。能量是巨大的，印度尼西亚苏门答腊岛附近地震产生的海啸能量大约相当于三座100万千瓦发电厂一年的发电量。如果用H(以米为单位)作为海啸的波高，海啸级别M是m=log2H。不同震级地震产生的海啸高度如下表所示：海啸的最高波高超过30米，是由1960年智利地震造成的。1.6在海啸、深海的情况下，地震释放的能量应该转化为巨大水体的波浪能，地震必须发生在深海，只有在深海海底以上才有巨大的水体。浅海地震不会产生

7、海啸。在大地震中，垂直断层距离越大，断层范围越大。海啸的波高是海啸最重要的特征。开阔和较浅的海岸条件。(a)逆冲断层；正常故障；(c)走滑断层。逆冲断层的垂直运动最大，其次是正断层，走滑断层几乎没有垂直运动。海啸主要是由海洋中的逆冲断层地震引起的。当逆冲断层移动时，海床突然垂直移动，导致整个海水急剧上升(D)并向外扩散，导致海啸(E)。海啸的生成过程：(1)上覆板块下俯冲板块的俯冲运动；(2)两个板块紧密接触，俯冲使上覆板块缓慢变形并不断积累弹性能量；当能量积累达到极限时，两个紧密接触的板块突然滑动，上覆的板块“弹起”一个巨大的水柱；水柱向两侧扩散，形成海啸，最初的海啸分裂成两波，一波蔓延到深

8、海，另一波蔓延到附近的海岸。传播到海岸的海啸受海岸海底地形的影响，与海岸海底相互作用，速度减慢，波长减小，振幅增大(高达几十米)，对海岸造成巨大损害。印度洋地震和海啸后，海底地形发生了变化。在深海，海啸波长长，速度快。当海啸波传播到近岸浅水时，其波长变短，速度变慢。(引自美国国家海洋和大气管理局，国际奥委会，ITIC，地方政府，2002年)。海啸波在海洋中传播时，波高小于1米，不会造成灾害。然而，进入浅海后，由于海水深度急剧变浅，前方海水的波速变慢，后方的高速海水向前涌动，就像无数汽车不断追尾一样。结果，波高急剧增加，最大波高可达几十米。这堵有几层甚至十几层的“水墙”冲向海岸，就像用剃刀刮一样

9、。美国国家气象中心的海啸预报标志生动地展示了海啸波的特征。在深海中，海啸波有很长的波长，但波高很低。当接近海岸时，波长越来越短，而波高越来越高。海啸类型近海海啸：1755年里斯本地震海啸海洋海啸：1960年智利地震引发夏威夷海啸2。海啸灾难在1900年至1983年期间，海啸的波高超过2.5米，是在太平洋的发源地2.1世界上最大的海啸灾难，在历史上摧毁了很多的海啸，1755年袭击里斯本的当地海啸和大西洋的地震，在图中用E标记。地震后，海啸发生了，里斯本海啸，(一)里斯本地震(一)1755年；地震和海啸前的里斯本是葡萄牙的首都，也是当时世界上最繁荣的海港之一(印刷品)；灾难之后：歌剧院；市政厅。1

10、755年里斯本地震是葡萄牙这个新兴大国衰落的一个重要原因。地震影响了西方文化，尤其是西方哲学。1755年11月1日，里斯本海岸大地震引发的海啸袭击了北塔古斯河。达尔文在他的探险日记中记录了1835年智利地震引发的海啸。1960年，智利海岸发生的9.5级地震引发了巨大的海啸，袭击了夏威夷。1960年智利地震产生的海啸也袭击了日本。第一波海啸过后，日本居民也跑到高处躲避海啸，但人们保持着高度的警惕。在得到通知之前，没有人回家，他们在高处等了四个小时。正是在日本民众中普及海啸知识大大减少了伤亡。这些材料摘自美国地质勘探局网站上的“从智利、夏威夷和日本的海啸中幸存下来的教训”。印度尼西亚苏门答腊岛附近

11、深海地震的参数为：发生时间：2004年12月26日08: 58: 55。震中坐标：北纬3.9度，东经95.9度，震源深度：28.6公里(哈佛大学)，震中水深超过：1500米。震级：9.0毫瓦(哈佛大学，2005年测量)，震源位错模式：33，360，断层面走向：129度，倾角：83度，滑动方向和水平倾角为87度(哈佛大学震源机制解显示两个断板块几乎垂直移动)。2004年的印度尼西亚海啸和印度尼西亚苏门答腊岛附近的深海地震，在300年中的3分钟内发生在印度-澳大利亚板块和亚洲板块的俯冲带(由红线表示，箭头表示俯冲带向苏门答腊岛倾斜，白色圆圈表示此次地震的震中)。这两个板块几乎相互垂直，并沿着俯冲带

12、移动。俯冲的水平速度分量为52-60毫米/年。在这次地震中，苏门答腊岛西部边缘的岛屿向西南水平移动了20米。如果以60毫米/年的俯冲速度计算，断层已经被锁定了300多年，累积的能量将在3分钟内释放。2004年12月26日亚洲部分地震台(图中红色三角形符号)(黑白球，徐、陈，2005)测得的地震震源机制图，黑白球之间的边界指示地震断层的方向，白色指示断层西南盘向下俯冲。黑色表示断层的东北板块上升。断层两个板块之间的相对运动基本上是垂直的。这是海啸地震的基本要求。受印度尼西亚地震和海啸影响的国家和地区：印度尼西亚、斯里兰卡、泰国、印度、马来西亚、孟加拉国、缅甸、马尔代夫等。两周内受害者总数已超过2

13、5万。2004年12月26日，班达亚齐发生海啸，印度尼西亚苏门答腊岛发生8.7级地震和海啸，袭击了班达亚齐岛，美国的数字地球网站发布了一系列卫星遥感照片。左边一组图像是快鸟卫星拍摄的班达亚齐灾害照片以及地震和海啸前后的对比遥感图像。这组遥感图像清楚地显示印度尼西亚被班达亚齐破坏，班达亚齐是2004年12月26日地震和海啸中受灾最严重的地区之一。印度尼西亚亚齐省的首府班达亚齐距离12月26日地震的震中约250公里，这表明地震造成了巨大的破坏(海岸已经缩小，一些海岸已经消失，海滨建筑已经完全被地震和洪水摧毁)。海啸过后，普吉岛的街道一片混乱。许多汽车、摩托车和零售亭被海水冲走，散落在道路两旁，路边

14、还有一些破树。由于高达5至10米的巨浪仍在冲击海岸，成千上万的当地居民和游客涌向高处避难。假日天堂变成了“人间地狱”。2004年12月26日，在泰国曼谷以南的旅游胜地普吉岛，海啸过后的海边一片混乱。海啸造成的斯里兰卡火车出轨事故的死亡人数估计约为1700人2005年1月3日至1月10日印度洋海啸后的悲剧场景(第49届(2006)世界新闻摄影比赛(WPP) -“何塞奖”获美国新闻和世界报道摄影师大卫巴尔托“海啸后”三等奖。日本绘画中的海啸神奈川冲浪，扶余监狱的36个场景，日本的2.2级海啸灾难，日本几次大地震引发的海啸灾难，其中大部分源自太平洋。比如著名的明治海啸(1896)和昭和海啸(1993

15、)。有200多座大大小小的火山，其中大约三分之一是活火山。因此，它被称为“火山国家”。中国每年平均发生10000多次地震，平均每天发生4次左右的地震，被称为“地震之乡”。8.2级，140，000人死亡，整个城市发生火灾，几乎摧毁了整个东京市。1995年，在阪神大地震中有6418人丧生，震级为7.2级，明治三鹿海啸(1896年)海水达到的高度在白线上。自有记录以来，日本太平洋海岸已遭受30多次强烈海啸袭击。1703年，海啸袭击了日本的利津，10万人受灾。1933年，日本本州岛东海岸遭到海啸袭击，造成约3000人死亡。1896年，三鹿发生7.6级海啸，27，000人遇难。关东大地震引发的海啸也非常

16、惊人，导致8000多艘船只沉没，5万多人溺水身亡，沿海的大小港口瘫痪。1960年5月22日下午19点11分，这是世界地震史上最高最强的一次地震。震级为8.9级的海浪高达89米，最高为25米。在不到24小时的时间里，海啸波覆盖了大约17000公里。波高6-8米，最大波高8.1米。日本数百人死亡，近4000栋房屋被毁。历史上第一次，1983年的海啸发生在日本海并造成人员伤亡。海啸是由日本海中部的7.9级地震引起的，这次地震造成了约1800亿日元的经济损失。渤海离中国海岸的平均深度约为20米。黄海的平均深度约为40米，东海的平均深度约为340米，两者都很小，只有南海的平均深度为1200米。因此，大部分海域地震引发局部海啸的可能性相对较小，只有在南海和东海的一些地方发生大地震时，才会发生海啸。2.3中国的海啸和台湾东部海域陡峭的海岸地形不利于远处地震海啸波的积累。然而，台湾东部的沉积物形成不稳定的斜坡，一旦发生大规模的海底滑坡，就有可能引发灾难性的海啸。(Lo等人；1997年，影响中国东南沿海的海啸的潜在发源地是33，360，菲律宾西部的1次地震，巽他海峡的2次火山爆发，南海的3次滑浪，中国沿海4米以下地区的国内生产总值约占全国的四分之一。小海啸和大灾难是可能的。减轻海啸灾害有三种主要方式：灾害评估、预警和灾后减灾。3.海啸灾害预防，城市地区的海啸灾害区划：暗红色区域是易受