深海地震通常遠離城市,且發(fā)生在海底,似乎與我們關系不大。殊不知,它的可怕之處在于其引發(fā)的連鎖反應——海嘯,當巨大的水墻以排山倒海之勢沖上海岸時,所過之處一片狼藉。海嘯威力巨大,給我們造成了不可估量的損失,雖然我們目前無法與海嘯抗衡,但深海觀測技術與監(jiān)測系統(tǒng)為我們應對海嘯提供了強有力的保障。
死亡之浪
海嘯是一種災難性的自然現(xiàn)象,大部分海嘯都是由深海地震引起的。破壞性的海嘯,通常是由震源在海底地下50千米以內、震級為6.5級以上的深海地震引起的。若震源位于深水區(qū),海嘯的破壞力會更大。海嘯發(fā)生后,會帶著驚人的破壞力向海岸奔涌。全球有記載的破壞性海嘯有260多次,平均六七年出現(xiàn)一次。例如,1958年,阿拉斯加利圖亞海灣7.7級地震引發(fā)的海嘯高度達500米,所幸該海灣相對孤立,海嘯并未造成太大破壞。2004年,印度洋蘇門答臘島以西160千米處發(fā)生9級地震并引發(fā)強烈海嘯,海嘯襲擊了斯里蘭卡、印度、泰國、馬來西亞、馬爾代夫、緬甸等國,共造成20余萬人死亡或失蹤。日本是全球地震最多的國家。2011年,日本海域發(fā)生9級大地震,并引發(fā)巨大海嘯,近1.6萬人不幸遇難。
海嘯的破壞力十分驚人,不僅會影響海岸線生態(tài)環(huán)境和漁業(yè),還會給人類生命安全帶來嚴重威脅。一方面,海嘯會攪動海底沉積物,導致海洋生物死亡和生態(tài)系統(tǒng)崩潰。海嘯還會將大量來自陸地的垃圾卷入海洋,造成海洋污染。另一方面,海嘯能在短時間內摧毀沿海的建筑物,造成大量破壞和污染。海嘯還會引起海水倒灌、海岸漲潮等現(xiàn)象。海嘯過后,海岸一片狼藉,基礎設施損壞、停電、交通癱瘓,耕地被海水沖刷,一些垃圾也被帶到耕地,原有的土壤環(huán)境難以恢復。
深海地震是海嘯最主要的誘因:深海地震發(fā)生后,海底水體大規(guī)模垂直位移,海面猛烈震蕩,形成特大海洋長波;這種長波靠近岸邊淺水區(qū)時,驟然形成水墻,高度可達數(shù)十米甚至上百米。如果海嘯襲擊人類活動較多的地區(qū),便會造成極大的破壞和損失。海溝、島弧和年輕的褶皺帶等地區(qū)是深海地震、海嘯的高發(fā)區(qū),如日本島弧山系高達千米,但附近的海溝深達萬米,高差巨大;又如智利是太平洋板塊與南極洲板塊碰撞的俯沖地帶,處在環(huán)太平洋火山活動帶上,是海嘯多發(fā)區(qū)。
不過,地震并不是海嘯的唯一誘因。海底火山爆發(fā)、滑坡或者其他海岸邊界上的地質活動都能引發(fā)海嘯。地震是由地球巖石在地殼發(fā)生應力集中引發(fā)的,當板塊之間的摩擦增加,壓力積累到一定程度時,就會導致地震。這種應力的來源或是地球板塊的構造活動,或是由于海水和地球板塊摩擦所產生的地震波。相比于地表地震,深海地震影響范圍更廣。
一般情況下,海嘯可分為兩種:下降型海嘯和隆起型海嘯。當?shù)卣鹨鸷5椎貧ご蠓秶眲〕两禃r,大量海水便會涌向突然錯動下陷的空間,涌進的海水在海底遇到阻力后,又會翻回海面產生壓縮波,最終形成長波大浪,并向四周擴散。下降型海嘯在海岸首先表現(xiàn)為異常的退潮現(xiàn)象。反之,當?shù)卣鹨鸷5椎貧ご蠓秶眲∩仙龝r,海水也隨之抬升,并在隆起區(qū)域上方出現(xiàn)大規(guī)模的海水積聚,在重力作用下,海水從波源區(qū)向四周擴散,形成洶涌巨浪。
并非所有的深海地震都能引發(fā)海嘯,形成海嘯需要具備以下幾個條件:震級足夠大,震源錯動方式以垂直方向為主,能引起海床劇烈上升或下降;震源深度較淺,能把釋放的能量充分轉換成海水運動;有足夠的水深存儲能量。搞清楚了海嘯的成因與演變,人們在應對這種大災難時便不至于束手無策。
先知先覺的智慧
人類雖然目前無法阻止海嘯席卷海岸線,但也并非束手無策。深海地震是海嘯的前奏,深海地震產生的海嘯波在海洋中的傳播速度約為每小時700千米,等人們監(jiān)測到時往往為時已晚,因此監(jiān)測速度更快的地震波成為首選。人們可以提前探測到可能引發(fā)海嘯的深海地震波,從而在海嘯到來之前預警,組織撤離,減少人員傷亡。海嘯監(jiān)測還需要驗潮儀和海底水壓計,海底信號由聲吶傳給水面浮標,再經(jīng)過通信衛(wèi)星集中到中心站,警報一般要在震后6~10分鐘才能發(fā)出。
多年來,科學家致力于深海地震和海嘯的研究和預測,試圖通過觀測預警降低其影響。各國都在積極開展海嘯監(jiān)測和預警工作,以便在海嘯來襲時提前開展撤離工作,從而保障人們的生命安全。例如,在1964年阿拉斯加海嘯之后,美國陸續(xù)建立起太平洋海嘯警報中心和美國國家海洋和大氣管理局。印度洋警報系統(tǒng)建立于2005年,數(shù)據(jù)中心分別建在澳大利亞、印度尼西亞和印度。日本作為地震、海嘯多發(fā)國,在海底萬米深處投放了海底地震測量儀,并在1970年開始建設海底電纜地震觀測網(wǎng),還在西太平洋設置了深海井下觀測臺站。2011年,遭遇特大地震海嘯之后,日本投入更多人力、物力和財力建設了海底實時觀測網(wǎng),其纜線總長度達5700千米。
當然,多方面探索與研究也是預防災害的有力手段,多掌握一點信息,多一點預警時間,便會有更多的生命免于海嘯威脅??茖W家通過建立地球運動數(shù)學模型研究深海地震與海嘯,這些模型通過分析深海地震的規(guī)模和頻率,研究其成因,從而預測未來可能發(fā)生的深海地震,并為災害管理和預警提供更準確的工具??茖W家還利用航空和衛(wèi)星遙感技術觀察地形,監(jiān)測板塊運動和海底沉積物的分布,以此來預測深海地震和海嘯。海底設備和海上浮標收集實時數(shù)據(jù)也是監(jiān)測海洋活動的有效手段。這些設備可以監(jiān)測海水溫度、海底壓力、海水電離輻射以及海水重力場變化等數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到地面中央處理器,以便研究人員分析和預測深海地震和海嘯。
總而言之,人類目前還沒有有效的手段阻止海嘯,只能通過監(jiān)測預警降低其影響。慘重的災害事件不斷警示我們,必須加大對深海地震與海嘯的監(jiān)測與研究工作,提高災害應對能力,努力將災害風險降到最低。