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基于GPS的新技術(shù)將海嘯預(yù)警時(shí)間提前20分鐘*

劉文浩※編譯

(中國(guó)科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)中心， 蘭州730000)

2016年2月12日， 《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)刊發(fā)題目為《局部海嘯預(yù)警： 基于近期海嘯事件的分析》(Local tsunami warnings: Perspectives from recent large events)文章稱(chēng)， 美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的研究人員提出了一種全新的計(jì)算模型， 可以基于現(xiàn)有全球定位系統(tǒng)(GPS)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)， 計(jì)算海底地震的強(qiáng)度， 從而提前預(yù)報(bào)由其引發(fā)海嘯的強(qiáng)度和抵岸時(shí)間。 這項(xiàng)技術(shù)將把傳統(tǒng)海嘯預(yù)警時(shí)間提前近20 min， 而且無(wú)需增加新的設(shè)備投資， 將有利于沿海社區(qū)提前實(shí)施應(yīng)災(zāi)準(zhǔn)備， 減少海嘯的影響。

由地震引發(fā)的海嘯較為少見(jiàn)， 但是， 這種海嘯破壞力極強(qiáng)， 其可以在幾分鐘之內(nèi)到達(dá)海岸線(xiàn)。 因此， 快速、 準(zhǔn)確地提前預(yù)警對(duì)于沿海社區(qū)居民的安危至關(guān)重要。 當(dāng)前系統(tǒng)使用地震儀器來(lái)監(jiān)測(cè)海底地震的震動(dòng)， 并且發(fā)布海嘯預(yù)警。 具體說(shuō)， 就是用地震檢波器來(lái)監(jiān)測(cè)地震時(shí)的震中、 地震大小和深度。 但是， 海嘯的強(qiáng)度并沒(méi)有和地震大小直接關(guān)聯(lián)。 此外， 隨著地震增強(qiáng)至7.5～8級(jí)， 其大小記錄便出現(xiàn)誤差。 地震儀在高震級(jí)地震時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確記錄其大小， 而且這一過(guò)程往往是在海底地震發(fā)生過(guò)后的5～10 min才進(jìn)行， 這種預(yù)警并不能提供海嘯的具體大小信息，也不能確定其何時(shí)到達(dá)， 詳細(xì)地獲取海嘯的強(qiáng)度信息耗時(shí)更要超過(guò)20 min。 然而， 一個(gè)精確的地震海嘯預(yù)警系統(tǒng)需要能在地震波到來(lái)之后盡快準(zhǔn)確捕捉， 這樣才能精確預(yù)測(cè)隨之而來(lái)的海嘯。 但是， 這種監(jiān)測(cè)過(guò)程在地震發(fā)生之后往往會(huì)有20～30 min的延遲。 日本在2011年福島核電站事件引發(fā)海嘯之后就是使用了這種傳統(tǒng)方法， 他們估算地震震級(jí)為7.9， 對(duì)其產(chǎn)生的海嘯強(qiáng)度估算也過(guò)于保守， 而實(shí)際發(fā)生震級(jí)高達(dá)9級(jí)， 海嘯浪高達(dá)30 m， 席卷日本內(nèi)地約10 km范圍地區(qū)， 造成嚴(yán)重破壞。

※通訊作者： 劉文浩， e-mail: liuwh@llas.ac.cn。

在該研究中， 研究人員利用來(lái)自全球數(shù)以百計(jì)的地球物理監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)地震引發(fā)的海底變形。 GPS在全球范圍內(nèi)已被用于監(jiān)測(cè)板塊運(yùn)動(dòng)， 監(jiān)測(cè)地震對(duì)陸地景觀(guān)的影響。 該研究認(rèn)為， 現(xiàn)有的GPS其實(shí)也可以被用于更快、 更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)海嘯發(fā)生的規(guī)模。 研究提出了一個(gè)如何將GPS數(shù)據(jù)合并到海嘯預(yù)警計(jì)算的全新模型。 研究人員利用4個(gè)近期發(fā)生的海嘯地震驗(yàn)證了這種預(yù)警模型的準(zhǔn)確性。 基于對(duì)每次事件中地震來(lái)源、 海嘯的發(fā)生以及洪水的傳播速度的檢驗(yàn)記錄， 發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以在海底地震發(fā)生1～2 min之后發(fā)出海嘯預(yù)警， 海嘯浪高信息在不到2 min的時(shí)間內(nèi)便可以計(jì)算得出。 預(yù)警機(jī)構(gòu)可以利用這些信息來(lái)確定海嘯強(qiáng)度， 并在2～3 min之內(nèi)提供給沿海社區(qū)。 在這種緊急時(shí)刻， 及時(shí)、 精確的預(yù)警信息意味著極大可能的降低災(zāi)害影響。 研究人員表示， 該研究中并沒(méi)有部署新的儀器， 只是改變了現(xiàn)有GPS觀(guān)測(cè)系統(tǒng)使用的思維。

美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration， NOAA)也正在將GPS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合到現(xiàn)有的海嘯和地震預(yù)警系統(tǒng)中。 目前， NOAA下屬的太平洋海嘯預(yù)警中心(Pacific Tsunami Warning Center， PTWC)能夠準(zhǔn)確估計(jì)的地震震級(jí)約7.8～8級(jí)， 計(jì)算過(guò)程通常在地震發(fā)生后的2～4 min進(jìn)行。 利用GPS數(shù)據(jù)， 將能夠?qū)崿F(xiàn)8級(jí)甚至更大地震的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)， 并在同一時(shí)間框架內(nèi)提供關(guān)于海嘯災(zāi)害的更多詳細(xì)信息。 研究人員稱(chēng)， 該研究的目標(biāo)是為整個(gè)美國(guó)西海岸創(chuàng)建一個(gè)區(qū)域性海嘯預(yù)警系統(tǒng)。

文獻(xiàn)來(lái)源： Melgar D， Allen R M， Riquelme S. Local tsunami warnings: Perspectives from recent large events. Geophys. Res.Lett.， 2016， 43(3): 1109-1117. doi:10.1002/2015GL067100

中圖分類(lèi)號(hào)：P315；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.03.005

* 收稿日期：2016-03-03； 采用日期： 2016-03-15。 2016-03-03； 采用日期： 2016-03-15。

※通訊作者： 劉文浩， e-mail: liuwh@llas.ac.cn。