日本特大地震引發(fā)的海嘯襲擊了日本列島及其太平洋沿岸周邊國(guó)家和地區(qū)。研究人員對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn),在地震發(fā)生后五六分鐘,震中海面至少上升了3.5米。他們推測(cè),沖上陸地的海水量可與2004年印度尼西亞蘇門答臘島附近海域發(fā)生海嘯時(shí)的海水量相匹敵。對(duì)發(fā)生在海洋里的地震來(lái)說(shuō),其伴生災(zāi)害中最具破壞性的就是海嘯。很多時(shí)候,海嘯造成的損失往往會(huì)高于地震本身。
海嘯是什么
海嘯并非神秘莫測(cè)。從本質(zhì)上說(shuō),它跟我們往水里面扔石頭搞出來(lái)的水波差不太多。兩者都是水面受到擾動(dòng)后,在重力作用下往外傳的波動(dòng)。這類波動(dòng)有個(gè)學(xué)名叫“重力波”。
不過(guò),與常見(jiàn)的水波不同,海嘯的兩個(gè)波峰之間的距離非常長(zhǎng),一般來(lái)說(shuō)有幾百千米。對(duì)于這種波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于水深的重力波,其傳播速度與水深密切相關(guān)。水越深,海嘯傳播速度越快;水越淺,海嘯傳播速度越慢。全球大洋的平均深度大概為4000米左右。在這么深的大洋中,海嘯的傳播速度非???,通常情況下為500~800千米/小時(shí),這和大飛機(jī)的飛行速度差不多。再加上海嘯在深海傳播過(guò)程中能量耗散很弱,所以在大洋這頭發(fā)生的海嘯,常常能很快影響到大洋對(duì)面的國(guó)家。像1960年智利9.5級(jí)地震引起的大海嘯,20多小時(shí)后就到達(dá)1.7萬(wàn)千米外的日本海岸。
在大洋里,海嘯引起的海表面變化通常很小,大多只有幾十厘米。在海上有風(fēng)浪、涌浪等同時(shí)存在的情況下,海上航行的人很難覺(jué)察到這么微小的變化。1896年日本因8.5級(jí)地震引起的海嘯浪高20多米,奪走了超過(guò)2.8萬(wàn)人的生命,可是當(dāng)時(shí)在離岸僅40千米處作業(yè)的漁民卻完全沒(méi)有感受到海嘯的來(lái)臨。
深海生成的海嘯傳到淺海后,因?yàn)樗钭儨\,再加上海底的摩擦作用,其傳播速度會(huì)減慢。由此引起的水體堆積會(huì)使海表面變化急劇增大。有時(shí),水體堆積引起的巨浪甚至可達(dá)30米以上。如果近岸地區(qū)的地形結(jié)構(gòu)再比較特殊,比如喇叭口狀的海灣等,水的匯集還可能進(jìn)一步使水位升高,形成“大海嘯”。近代比較著名的“大海嘯”于1958年7月9日發(fā)生在美國(guó)阿拉斯加的利陶亞海灣,其最大高度甚至達(dá)到了驚人的524米。在此情形下,你就算當(dāng)時(shí)站在420米高的上海金茂大廈頂上,照樣能被沖走。好在這種事件發(fā)生的條件很特殊,因此還是很少見(jiàn)的。
海嘯是怎么產(chǎn)生的
如上面所說(shuō),海嘯跟用石頭砸水搞出來(lái)的水波差不多,但小小的石頭是引不起海嘯的,只有當(dāng)大面積水體突然抬升或下沉,才能引發(fā)海嘯。能有此等本事的家伙,除了海底地震之外,就是海底火山爆發(fā)、海底大面積滑坡了。這些過(guò)程釋放的能量都是非常驚人的。像2004年引起印度洋海嘯的地震,其釋放的能量相當(dāng)于2.3萬(wàn)顆廣島原子彈。值得注意的是,并不是所有地震都會(huì)引起海嘯。以海底地震而言,有些地震是由板塊水平滑移斷裂造成的,并不會(huì)造成起始水體的抬升,因而不會(huì)引起海嘯。
除了這些,還有一些不那么典型的事件也能導(dǎo)致海嘯,比如小行星撞地球。這可不是開(kāi)玩笑,很多科學(xué)家都認(rèn)為,在6500萬(wàn)年前毀滅恐龍的白堊紀(jì)第三紀(jì)物種滅絕(“K-T滅絕事件”)就是因小行星撞地球引起的,它導(dǎo)致了全球范圍內(nèi)的“大海嘯”,一些科學(xué)家推測(cè),在某些地區(qū),巨浪的高度甚至可能達(dá)到了300米。
因?yàn)楹[的觸發(fā)機(jī)制較多,一般來(lái)講,海嘯可能發(fā)生于任何巨大的水體中,比如海洋甚至大的湖泊中。不過(guò),根據(jù)現(xiàn)有記載,大約80%以上的海嘯都發(fā)生在太平洋沿岸。
那么,這次日本海嘯與歷史上發(fā)生的其他海嘯之間是否有所差別呢?從本質(zhì)上講,這些海嘯并沒(méi)有什么區(qū)別;如果說(shuō)真有區(qū)別的話,也就是地震震級(jí)或海嘯波高等等一些數(shù)字上的差異。有些人會(huì)奇怪,為什么這次日本海嘯對(duì)其他太平洋沿岸的沖擊并沒(méi)有想象中那么大?這是因?yàn)楹[在傳播過(guò)程中能量消耗所造成的,其實(shí)在以往也有海嘯對(duì)其他區(qū)域影響很小的例子。
海嘯如何預(yù)警
總體來(lái)說(shuō),海嘯具有相當(dāng)大的破壞力,它們的出現(xiàn)往往出人意料。因此,要想避免海嘯帶來(lái)的巨大損失,除了保護(hù)諸如紅樹(shù)林等沿海生態(tài)環(huán)境、進(jìn)行海嘯知識(shí)和逃生技能技巧訓(xùn)練外,最主要的手段就是建立完善的海嘯預(yù)警系統(tǒng),讓人們提早做好準(zhǔn)備。
海嘯預(yù)警的基本原理非常簡(jiǎn)單,地震發(fā)生時(shí),海底地面會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng),地震波同時(shí)在固體地球和海水中傳播。地震壓縮波在固體地球中的傳播速度為6000米/秒以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于其在水中的傳播速度。目前,地震臺(tái)網(wǎng)只需幾分鐘就可以確定地震發(fā)生位置,而后結(jié)合深海水文檢測(cè)系統(tǒng),人們就能判定是否有海嘯生成。如果震中離海岸足夠遠(yuǎn),一旦確定海嘯產(chǎn)生,利用該速度差,有關(guān)部門就可以發(fā)出警報(bào),為應(yīng)對(duì)災(zāi)害贏得時(shí)間。
盡管海嘯預(yù)警系統(tǒng)對(duì)減小沿海區(qū)域的損失很有幫助,但預(yù)警系統(tǒng)仍不完美。現(xiàn)有海嘯預(yù)警能力主要體現(xiàn)在對(duì)海嘯到達(dá)時(shí)間的預(yù)警上,對(duì)海嘯引起的巨浪高度等的預(yù)報(bào)還不準(zhǔn)確。因?yàn)楹5椎匦畏浅?fù)雜,海底變形很難測(cè)得準(zhǔn)。加上我們目前對(duì)海嘯傳播過(guò)程中一些具體物理過(guò)程的理解還不夠深刻,所以會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。比如這次的日本地震海嘯預(yù)警中,人們準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到了海嘯發(fā)生時(shí)間,但對(duì)海嘯強(qiáng)度卻沒(méi)能做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
目前,隸屬于歐盟的聯(lián)合研究中心(JRC)正在研究一種全球海嘯建模系統(tǒng),它基于事先計(jì)算好的全球海嘯場(chǎng)景以及接近實(shí)時(shí)的計(jì)算,能夠在地震生成的海嘯發(fā)生20分鐘內(nèi)發(fā)出預(yù)警。
海嘯能影響到我國(guó)嗎
與海嘯重災(zāi)區(qū)日本不同,雖然我國(guó)歷史上也曾發(fā)生過(guò)海嘯,但危害較大的海嘯很少見(jiàn)。這主要是因?yàn)槲覈?guó)近海水深較淺,大陸架非常寬闊,由于海底摩擦的作用,很多能量都會(huì)在傳播過(guò)程中被耗散掉。因此造成的損害大大降低。不過(guò)對(duì)于海水較深的南海區(qū)域,被海嘯影響到的可能性相對(duì)高一些。
從史書(shū)上看,自公元前47年到2000年5月,中國(guó)大的海嘯發(fā)生過(guò)29次,多數(shù)都沒(méi)有造成很大危害,只是引起恐慌。
雖然中國(guó)沿海地區(qū)受到大海嘯襲擊的可能性不大,但我國(guó)東部近岸區(qū)域的海拔很低,許多沿海城市只高出海平面幾米,再加上這些城市的人口密度和經(jīng)濟(jì)水平都比較高,因此海表面很小的變化都可能造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。從防災(zāi)角度來(lái)看,即使是小海嘯,我們也不能掉以輕心。
【責(zé)任編輯】趙菲
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全球海嘯發(fā)生區(qū)
根據(jù)1700多年來(lái)的統(tǒng)計(jì),全球有記載的破壞性較大的地震海嘯約發(fā)生260次,平均6、7年發(fā)生一次。其中發(fā)生在環(huán)太平洋地震帶上的地震海嘯約占80%,發(fā)生在地中海區(qū)的約占8%,在日本列島及其鄰近海域發(fā)生的地震約占太平洋地震海嘯的60%,日本是世界上發(fā)生地震海嘯最頻繁和受危害最重的國(guó)家。英文中的“海嘯”(tsunami)一詞就源自日語(yǔ)。
在太平洋發(fā)生大海嘯的可能性,為每10年1到2次。太平洋板塊從印度尼西亞?wèn)|部到日本,直到阿拉斯加,然后到智利,整個(gè)環(huán)太平洋地區(qū)都是海嘯的多發(fā)區(qū)域。