海啸和海啸预警的研究进展与展望

IMAGE: 根据震源距离和观测数据划分的海啸预警策略 view more 

Credit: ©《中国科学》杂志社

海啸是重要的海洋灾害之一，经常与地震灾害伴生，可以跨洋传播而不明显损失能量，登岸时波高骤升，对沿岸造成巨大的生命财产损失。21世纪以来，海啸灾害频发，引起世界各国对海啸成因机制及预警研究的重视。海啸数据对解析俯冲带大地震的破裂模型也有重要作用。

近日，上海交通大学安超博士发表了综述性文章《海啸和海啸预警的研究进展与展望》，从海啸生成、传播、反演和预警等方面对地震海啸研究和预警进行了综述和展望。文章近期发表于《中国科学：地球科学》中、英文版。

在海啸生成方面，文章分析了目前常用的海啸生成模型所做的三个假设及其产生的误差，即忽略地震破裂过程、假设海面抬升与海底变形完全相同以及忽略海水的可压缩性。在海啸传播方面，目前最常用的数值模型都基于浅水波或者弱非线性若色散波浪理论；文章对远场海啸波受到地球弹性、海水可压缩性及海水分层等因素影响而导致波速变化的研究进行了综述。在海啸反演方面，文章对几种常用的海啸反演算法进行了分析，即有限断层反演、初始水面变形反演以及时间反转方法。文章指出，海啸数据对约束俯冲带大地震的震源参数至关重要，但同时海啸数据包含的震源细节信息有限，对震源破裂的时间和空间分辨率都较低。在海啸预警方面，文章指出目前最可靠的海啸预警策略仍然是依赖于海啸浮标数据；在没有海啸浮标的区域，通过其他数据推断震源破裂的整体特征，再构造简化的均匀破裂模型进行海啸预警是一个可行的策略（表1）。最后，文章对新兴起的海啸灾害的概率性评估方法进行简要介绍，并指出考虑特定区域的地质构造特征是对此方法一个可能的有效改进。

文章对地震海啸及其预警研究进行了综述和归纳，得到以下认识：

（1）随着海啸观测数据的丰富，地震海啸的研究也日趋成熟。海底压强观测数据的出现和丰富有望促进有关地震海啸过程中多种物理现象的研究。
（2）海啸浮标仍然是目前进行海啸预警的最可靠手段。在没有海啸浮标的情况下，通过地震波、大地测量等数据估计地震的总体特征，再使用均匀位错模型预测海啸波是一个可行的预警手段。
（3）概率性海啸灾害评估方法可用于评估海啸模拟中多种参数的不确定性。考虑区域地质构造特征，构建符合区域特征的地震参数的概率分布是改进此方法的一个可能方向。