谷岡勇市郎

（日本北海道大學(xué)理學(xué)研究院地震火山研究觀測(cè)中心）

日本關(guān)于2011年?yáng)|北地方太平洋近海地震的研究報(bào)告（二）
——海嘯＊根據(jù)海嘯波形分析獲得的2011年?yáng)|北地方太平洋近海地震震源過(guò)程的調(diào)查報(bào)告

谷岡勇市郎

（日本北海道大學(xué)理學(xué)研究院地震火山研究觀測(cè)中心）

引言

2011年?yáng)|北地方太平洋近海特大地震引發(fā)了大海嘯，三陸地方沿岸遭受了重大災(zāi)害。我們通過(guò)近年在海上布設(shè)的各種海嘯儀（圖1），觀測(cè)了這次海嘯，加深了對(duì)海嘯發(fā)生過(guò)程的理解。由于在海上觀測(cè)的海嘯波形未受到沿岸非線形效果的影響，它直接反映了地震時(shí)的地形變，所以在了解海嘯激發(fā)過(guò)程方面是非常有用的。利用海底電纜式壓力儀（東京大學(xué)、東北大學(xué)）在釜石近海的2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（TM1，TM2）觀測(cè)海嘯波形，觀測(cè)到了長(zhǎng)周期海嘯波中載有短周期海嘯波這種非常有特點(diǎn)的海嘯波形。在釧陸近海的海底電纜式壓力儀（JAMSTEC）的2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（KPG1，KPG2）也觀測(cè)到了海嘯波形。還有，在距巖手縣、宮城縣、福島縣沿岸數(shù)十千米的海上設(shè)置的4臺(tái)GPS波浪儀（港灣空港技術(shù)研究所），也觀測(cè)到了海嘯波形，其中，有的地方也觀測(cè)到了與釜石近海一樣的海嘯波形，即長(zhǎng)周期海嘯波中載有短周期的海嘯波。NOAA－PMEL在日本近海設(shè)置的5臺(tái)浮動(dòng)式海底壓力儀（DART）也觀測(cè)到了有效的海嘯波形。

圖1 海上觀測(cè)海嘯波形的觀測(cè)點(diǎn)的位置。釜石近海電纜式海底壓力儀（TM1，TM2），釧陸近海電纜式海底壓力儀（KPG1，KPG2），GPS波浪儀（GPSB802，GPSB803，GPSB804，GPSB806），浮動(dòng)式海底海嘯儀DART（D21419，D21401，D21418，D21413，D52402）

1 海嘯波分析結(jié)果

Hayashi等［1］在上述觀測(cè)波形的基礎(chǔ)上，增加了氣象廳在房總近海設(shè)置的海底電纜式壓力儀觀測(cè)到的海嘯波形。根據(jù)來(lái)自各觀測(cè)點(diǎn)的海嘯到達(dá)時(shí)刻，利用反傳播法推斷海嘯波波源區(qū)，證明波源區(qū)長(zhǎng)達(dá)500km，寬達(dá)200km，并指出大海嘯波也有可能在靠近震源附近的海溝發(fā)生。Tsushima等［2］為了研究近地海嘯預(yù)報(bào)，嘗試?yán)蒙鲜龊Ｉ虾[波形記錄，根據(jù)其中的海嘯波形推斷海面的最初變化，其結(jié)果證明震源附近和海溝附近均有大的海面變化。Maeda等［3］特別著重研究了釜石近海海底壓力儀觀測(cè)到的海嘯波形后指出，要解釋長(zhǎng)周期海嘯波與短周期海嘯波重合的波形，在靠近震源附近海溝的板塊邊界必須要有57m的滑動(dòng)。Fujii等［4］在上述海嘯波形的基礎(chǔ)上，還增加了對(duì)驗(yàn)潮記錄的研究，實(shí)施了海嘯波形反演，推斷出該地震的滑動(dòng)量分布，得出要說(shuō)明海嘯波形，震源附近海溝的板塊邊界必須要有超過(guò)40m的滑動(dòng)。還明確了，要解釋釜石近?；騁PS海嘯儀觀測(cè)到的短周期海嘯波，海溝附近也必須要有大的滑動(dòng)。這些研究成果都表明，要解釋在海上觀測(cè)到的海嘯波形，必須在海溝附近激發(fā)海嘯。

Gusman等［5］在上述海嘯波形的基礎(chǔ)上，還利用國(guó)土地理院的陸地GPS觀測(cè)的地震時(shí)地形變數(shù)據(jù)，和海上保安廳GPS/聲音測(cè)距相結(jié)合的地震時(shí)海底地形變數(shù)據(jù)［6］，同時(shí)進(jìn)行了反演解析，推斷出可以說(shuō)明全部數(shù)據(jù)的滑動(dòng)量分布和滑動(dòng)方向（圖2）。結(jié)果表明，從震源到靠近海溝的板塊邊界的最大滑動(dòng)量為48m，離海溝最近的板塊邊界推定有大約42m的滑動(dòng)，地震矩推定為5.3× 1022N·m（MW9.1）。另外還指出，要更好地解釋利用釜石近海等海底壓力儀觀測(cè)到的短周期海嘯波形，也有可能是Tanioka和Seno已經(jīng)提出過(guò)的［7］，在海溝附近有柔軟的附加體形變激發(fā)海嘯的可能性。

圖2 由Gusman等［5］根據(jù)海嘯波形和陸地地形變數(shù)據(jù)、海底地形變數(shù)據(jù)反演獲得的2011年?yáng)|北太平洋近海特大地震的滑動(dòng)量分布

綜上，要很好地解釋海上觀測(cè)到的海嘯波形、陸地地震時(shí)的地形變數(shù)據(jù)和海底地震時(shí)的地形變數(shù)據(jù)的話，大概要在海溝附近的板塊邊界發(fā)生超過(guò)40m的大滑動(dòng)。

［1］Hayashi Y，Tsushima H，Hirata K，et al.Tsunami source area of the 2011off the Pacific coast of Tohoku earthquake determined from tsunami arrival times at offshore observation stations.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047/eps.2011.06.042

［2］Tsushima H，Hirata K，Hayashi Y，et al.Near－field tsunami forecasting using offshore tsunami data from the 2011off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047/eps.2011.06.052

［3］Maeda T，F(xiàn)urumura T，Sakai S，et al.Significant tsunami observed at the ocean－bottom pressure gauges at 2011off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047/eps.2011.06.005

［4］Fujii Y，Satake K，Sakai S，et al.Tsunami source of the 2011off the Pacific coast of Tohoku，Japan earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047/eps.2011.06.010

［5］Gusman R A，Tanioka Y，Sakai S，et al.Source model of the 2011Tohoku tsunami estimated from tsunami waveforms and crustal deformation data.submitted.

［6］Sato M，Ishikawa T，Ujihara N，et al.Displacement above the hypocenter of the 2011Tohoku earthquake.Science，2011，332（1－2），doi：10.1126/science.1207401

［7］Tanioka Y，Seno T.Sediment effect on tsunami generation of the 1896Sanriku tsunami earthquake.Geophys.Res.Lett.，2001，28（17）：3389－3392

P315.3；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2012.09.001

2012－03－23。