中国地震局工程力学研究所
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        鉴于2004年苏门答腊海啸灾害,人们更为重视地震海啸问题,科技界也掀起了一波研究海啸的热潮,特别是在这一领域处于落后水平的中国,政府开始加大投入这一领域的研究经费,使多个高校及科研机构都参与进来,取得的成果也各有千秋。
中国地震局工程力学研究所(IEM)温瑞智、任叶飞课题组开始从事这方面的研究、在地震海啸数值模拟、预警技术、危险性分析方面取得了一定的成果。课题组基于有线差分法开发了越洋和近海海啸传播数值计算模型,对近代几次重要海啸事件进行了模拟:


 

 

1960年智利海啸

1960年5月22日智利发生了世界地震史上一次震级最高、最强烈的地震,震级达8.9级(后修订为9.5级)的特大地震。震中位于南纬3.2°,西经76.6°,影响范围在南北800千米长的椭圆内。这场超级强烈地震持续了将近3分钟之久,地震引起的海啸 波高最高达25米,影响了整个环太平洋地区。中国地震局工程力学研究所(IEM)对这次海啸进行了数值模拟,采用越洋海啸数值传播计算模型

1、海啸初始位移场的模拟

X-Y-Z效果图

X-Z效果图

Y-Z效果图

2、海啸传播时间图

3、海啸每过一段时间后的波高分布图

1小时5小时10小时

15小时20小时25小时30小时

4、海啸最大波高分布图

5、海啸最小波高分布图

6、传播过程的动画演示(双击全屏)  >>
             
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2004年苏门答腊海啸

2006年12月26日印度尼西亚苏门答腊岛发生强烈地震,震中位于班达亚齐南东方向255km,北纬3.307°,东经95.947°,震级达9级。此次地震的破裂长度为12001300km,破裂带平面宽度约为100km,破裂面实际宽度约160km地震破裂总面积约为18km2释放的能量约为4×1029erg,相当于1976年至1990年全球地震释放能量的总和,也相当于23000个广岛原子弹的能量。地震引起巨大海啸,海啸袭击了印尼、泰国、马来西亚、缅甸、孟加拉国、印度、斯里兰卡、马尔代夫、塞舌尔群岛、马达加斯加、毛里求斯、肯尼亚、索马里、坦桑尼亚等国,造成约30万人死亡、8000人失踪、超过100万人无家可归,经济损失百亿美元。中国地震局工程力学研究所(IEM)对这次海啸进行了数值模拟, 采用越洋海啸数值传播计算模型

1、海啸初始位移场的模拟

X-Y-Z效果图

X-Z效果图

Y-Z效果图

2、海啸传播时间图

3、海啸每过一段时间后的波高分布图

1小时2小时3小时4小时5小时

6小时7小时8小时9小时10小时

4、海啸最大波高分布图

5、海啸最小波高分布图

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2010年智利海啸

北京时间2010年2月27日14时34分智利南部康塞普西翁市发生Mw8.8级特大地震,震中位于南纬35.826°、西经72.668°,震源深度35km。地震引发海啸,海啸波以约700km/h的速度向太平洋周边国家及地区迅速传播,位于智利Vaparaiso潮位站及Talcahuano潮位站分别监测到最大振幅为2.61米及2.34米,其余各国的潮位站监测到海啸波均不超过2米。另外,美国夏威夷及日本诸岛监测到的海啸波均在1米以下,而我国大陆甚至未监测到海啸波,总而言之,此次地震海啸未造成重大经济损失和人员伤亡。主要原因除海啸未产生数十米甚至几十米高的涌浪外,还归功于此次海啸预警信息的及时发布。中国地震局工程力学研究所(IEM)对这次海啸进行了数值模拟,采用越洋海啸数值传播计算模型,模拟结果以简报(Poster.pdf)形式发布。

1、海啸初始位移场的模拟

等值线分布图

等值线剖面图

二维影像图

2、海啸传播时间图

3、海啸每过一段时间后的波高分布图

1小时5小时10小时

15小时20小时25小时

4、海啸最大波高最小波高分布图

5、海啸波高观测与计算值对比

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2011年日本海啸

北京时间2011年3月11日13时46分日本东北部海域发生Mw9.0级特大地震。地震引发的巨大海啸袭击了环太平洋沿海大部分国家和地区,造成巨大人员伤亡和财产损失。海啸波于震后15分钟抵达日本沿岸,并在随后数小时内袭击海岸区。据日本警察厅统计,截止2011年4月6日,地震和海啸共造成日本12554人死亡、15077人失踪以及2866人不同程度受伤,接近20万栋建筑物受损,其中绝大部分由海啸造成。另外,由海啸间接引起的福岛第一核电站核泄漏事故对于环境的破坏无法估计。中国地震局工程力学研究所(IEM)对这次海啸进行了数值模拟,采用越洋海啸数值传播计算模型,计算区域取:S80°~N80°,E90°~W65°,空间步长取5′,时间步长取10s,栅格数量总计为2461×1921。计算总持时约2个小时(CPU:P4 3.2GHz,512M内存)。模拟结果以简报(Poster.pdf)形式发布。

1、海啸初始位移场的模拟

等值线分布图

等值线剖面图

位错及地形分布图

2、海啸传播时间图

3、海啸每过一段时间后的波高分布图

1小时5小时10小时

15小时20小时25小时

4、海啸最大波高最小波高分布图

5、海啸波高观测与计算值对比

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假想琉球群岛海啸

日本琉球群岛正处于菲律宾板块与欧亚板块交汇处,爆发海底地震的可能性很大,因此,爆发海啸的可能性也很大;通过分析美国国家地球物理数据中心(NGDC)提供的海啸数据,该地区曾发生海啸20多次,证实了该地区是海啸易爆发地区。最大一次海啸地震震级达8级。

现假设1960年智利海啸发生在该地区,利用那次海啸地震的数据进行数值模拟,分析对中国东部沿海的影响。采用 近海海啸传播数值计算模型:

1、海啸初始位移

2、海啸每过一段时间后的波高分布图

3、海啸最大波高分布图

4、海啸最小波高分布图

5、海啸传播到中国沿海时的波高

 

2006年台湾南部海啸

2006年12月26日在台湾南部海域发生里氏7.2级地震,震中位于E120.6°,N21.9°,震源深度15km,地震引发了海啸。由于震级较小,此次海啸未对我国沿海地区造成影响,国家海洋局监测到了海啸波仅几十厘米。采用近海海啸传播数值计算模型,计算结果与观测结果进行对比,观测值来源于福建东山验潮站和广东南澳验潮站的观测数据,两者结果较一致。

1、海啸初始位移场的模拟

X-Y-Z效果图

X-Z效果图

Y-Z效果图

2、海啸每过一段时间后的波高分布图

3、海啸波高计算与观测值对比

验潮站

类别

首波到达时间

首波高度(cm)

最大波高时间

最大波高高度(cm)

福建东山站(N23º44'E117º32'

观测值

2342

1.9+1.9=3.8

0110

5.0+3.9=8.9

计算值

2405

2.0+3.2=5.2

0112

4.1+5.2=9.3

广东南澳站(N23º24'E117º06'

观测值

2331

4.7+4.8=9.5

2331

4.7+4.8=9.5

计算值

2337

2.5+5.7=8.2

2337

2.5+5.7=8.2

             注:1)海啸波高指一个周期内波峰与波谷的绝对值之和
                                       (2)
测值来源于国家海洋环境预报中心(
http://www.nmefc.gov.cn/)
                                       (3)测值是通过对图形的估计得到

 


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