海嘯

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海嘯的成因

海嘯是一種具有強大破壞力的海浪。當地震發生於海底,因震波的動力而引起海水劇烈的起伏,形成強大的波浪,向前推進,將沿海地帶一一淹沒的災害,稱之為海嘯。

詞源[編輯]

海嘯到達海岸
2004年12月26日海嘯席捲馬爾地夫的馬累

海嘯在許多西方語言中稱為「tsunami」,詞源自日語「津波」,即「港邊的波浪」(「津」即「」)。這也顯示出了日本是一個經常遭受海嘯襲擊的國家。漢字又稱海溢台語海漲(hái-tiòng)。「tsunami」一詞,在1963年的國際科學會議上正式列入國際術語。目前,人類對地震火山、海嘯等突如其來的災變,只能通過觀察、預測來預防或減少它們所造成的損失,但還不能阻止它們的發生。

中國最早在漢朝就已有對海嘯的紀錄,在中國古書記載的海溢海潮溢海吼海唑海沸都是指海嘯[1]

特性[編輯]

這是一種波長極長的重力波 [2]。 若是發生於在近岸淺水 海域,波浪因深度漸淺而波高驟增,可造成嚴重災害。此波於大洋中傳 遞極快,每秒速度可超過二百公尺。在地震發生處的波動可能只有0.1 公尺到5 公尺的高度,波長卻可能是1500 公里。隨著水波傳到岸邊波 長會縮短到5 公里,高度卻可達到50 公尺。中國浙江海寧的錢塘潮就 是世界奇觀之一。

原因[編輯]

海嘯通常由震源在海底下50公里以內、芮氏地震規模6.5以上的海底地震引起。海嘯波長海洋的最大深度還要大,在海底附近傳播也沒受多大阻滯,不管海洋深度如何,都可以傳播過去,海嘯在海洋的傳播速度大約是每小時五百到一千公里,而相鄰兩個浪頭的距離也可能遠達500到650公里,當海嘯波進入陸坡後,由於深度變淺,波高突然增大,它的這種波浪運動所捲起的海濤,波高可達數十米,並形成「水牆」。由地震引起的波動與海面上的海浪不同,一般海浪只在一定深度的水層波動,而地震所引起的水體波動是從海面到海底整個水層的起伏。

此外,海底火山爆發,土崩及人為的水底核爆,或者是隕石撞擊都會造成海嘯,「水牆」可達百尺。而且隕石造成的海嘯在任何水域也有機會發生,不一定在地震帶。不過隕石造成的海嘯可能千年才會發生一次。海嘯等自然災害都會產生次聲波大象可以聽到次聲波,對遠處發生的火山地震都會有反應,例如2004年印度洋大地震產生的海嘯,由於大象聽到海嘯產生的次聲波,不聽主人指揮,快速離開現場,乘坐大象的遊客才得以生還。[來源請求]

海潮暴漲有可能是海嘯所引起,也可能是颱風所引起。近地海嘯所引起的海潮暴漲通常伴隨著地震,遠洋地震所引起的海嘯則不會感受到地震動。而颱風所引起的海嘯則伴隨強風。史籍上若提到地大震,之後海潮暴漲,則海嘯的可能性極大。然而多數記載只提到海潮暴漲,並無其他說明,是否是地震海嘯就有待進一步探討。因此將史籍上所述之海嘯或疑海嘯,以海嘯信度表示其發生之可能性。

2004年印度洋大地震引發的海嘯衝擊泰國喀比

當海嘯從較寬廣較深的海域傳到海岸時,則會變形。當海水傳到岸邊時,因為水深變淺,所以波浪的傳遞速度變慢。當前一波海浪的速度變慢後,後一波因為速度未降追了上來,所以變成波高變高。所以即便在深水區不高的波浪,到了岸邊波高卻會增加許多。

當海嘯到達海岸時,看來很像加速版的潮汐的起落。如果波高太高時波浪則會碎掉,或是可以看到很高的水牆。不過海嘯一般很少在岸邊成為如塔般很高的水牆,或是看到明顯的破浪,因為有時波浪是在離岸較遠處就已破碎了。另外海嘯來襲時波浪若進入淺水海灣或河流出海口,也可能看到類似階梯狀波浪的湧潮(bore)出現。這些都會造成海岸邊的海水高度升高。若震央較近海岸時,甚至有觀測到升高相當於十層樓高的。

強度或大小的等級[編輯]

與地震一樣,有過多次嘗試建立衡量海嘯強度或大小的等級,使得不同事件之間可以比較。[3]

強度等級[編輯]

最早的被日常的用來衡量海嘯強度等級方案是用於地中海西伯格-安布拉塞斯等級(Sieberg-Ambraseys scale)[4]和用於太平洋的「今村-飯田強度分級(Imamura-Iida intensity scale)」[5]。索洛維耶夫又修改了今村-飯田分級,根據如下公式計算了海嘯強度I級:

\,\mathit{I} = \frac{1}{2} + \log_{2} \mathit{H}_{av}

這裡\mathit{H}_{av}是沿最近的海岸的平均海浪高度。這個分級方案也被稱為「索洛維耶夫-今村海嘯強度等級(Soloviev-Imamura tsunami intensity scale)」,並被用於NGDC/NOAA所編撰的全球海嘯目錄中。[6]新西伯利亞海嘯實驗室(Novosibirsk Tsunami Laboratory)也使用這個分級作為海嘯大小的主要參數。

大小等級[編輯]

第一個真正的計算給定地點的海嘯大小而不是強度的等級方案是由穆蒂和盧米斯(Murty & Loomis)提出的ML分級(ML scale)。這個分級是基於潛在能量的。[3]但因為計算海嘯的潛在能量很困難,所以該分級很少被使用。阿部引入了「海嘯大小等級\mathit{M}_{t}」,其計算公式為:

\,\mathit{M}_{t} = {a} \log h + {b} \log R = \mathit{D}

這裡h是最大海嘯波幅(單位:米,m),由距離震央距離 為R的驗潮儀測得;abD是用於使the Mt等級儘可能匹配矩震級(moment magnitude scale)的常數。[7]

海嘯警報系統[編輯]

WCATWC[編輯]

美國西海岸·阿拉斯加海嘯警報中心(WCATWC;暫譯)中,將美國及其周邊地區依照海岸地形等要素劃分為11個區域。各區域分別有2種(或1種乃至沒有)TIS(Tsunami Information Statement,海嘯情報)、3種(或1種)Warning(警報),共1~5級警報。

警報・注意報(日本)[編輯]

日本氣象廳將24小時監視造成海嘯的地震活動,並於地震發生後最快2分鐘內發布海嘯預報·警報(海嘯預報·海嘯注意報海嘯警報大海嘯警報)。即使是震源較遠但規模較大的地震或震度較小的地震也可能會發布海嘯警報。為了縮減發布警報所需要的時間,也進行了將地震計更換為性能更高的儀器或者裝設管道式海底地震計的工作。

原本發布海嘯警報需要3分鐘左右的時間,由於2006年10月開始,對日本近海的地震啟用緊急地震速報系統,因此發布警報需要的時間得以縮減,最快可在2分內發布海嘯警報(如2007年3月的能登半島地震等)。

此外,發表海嘯警報的時候,基於電視台的判斷會放出緊急警報廣播

根據震源的位置、震級、斷層數據,可計算預測海嘯的發生及規模。由於地震發生後再進行計算通常是來不及的,氣象廳準備了各種預想資料庫以應對。

氣象廳根據預測的波浪高度,將海嘯警報區分為以下2類3種發表。此外,由於報導「大海嘯海嘯警報」比較拗口,簡稱為「大海嘯警報」。

海嘯警報 大海嘯 最高達到3m以上的海嘯(發表的警報中區別為5m、10m、10m以上這3種)
海嘯 最高為3m的海嘯(發表的警報區別為3m這1種)
海嘯注意報 海嘯注意報 最高為1m的海嘯(發表的警報為1m這1種)[8]

不僅第1波最大的波浪,由於以數十分~1小時的間隔仍會襲來第2波、第3波,它們將可能在海灣內共鳴造成更大的海浪,而導致海水侵入陸地。因此,直到海嘯警報·注意報解除,都有警戒·注意的必要。巨大地震導致的海嘯,也可能持續數十小時(2011年日本東北地方太平洋近海地震中,自產生至完全解除經過了51小時)。

海嘯警報·注意報是將日本沿岸地區分割為不同區塊(稱為海嘯預報區),指定地區進行發表。

發布海嘯警報、注意報時,將會發布包括抵達岸邊的時刻、預測的海浪高度、各地滿潮時刻、到達時所觀測到的波高等的「海嘯信息」。

海嘯對台灣影響[編輯]

雖然台灣亦處環太平洋地震帶,不過和日本不同,台灣很少有海嘯侵襲。主要原因是海嘯多來自太平洋的海底地震,會從台灣東部靠近,而在台灣東部的海底,菲律賓海板塊歐亞板塊交界處,海底地形非常陡峭,容易使波浪受到折射而遠離,不利海嘯成形[9]。2011年日本東北大地震(海底地震)台灣僅觀測到10公分潮差,而1960年智利大地震所引發的海嘯對於台灣也沒有造成重大災害。

一般認為台灣最可能發生海嘯的地方是基隆宜蘭一帶沿海。但萬一中國南海一帶的地方出現大地震,勢必會對台灣西南沿海、中國大陸東南沿海、中南半島菲律賓等地造成海嘯威脅。

雖然南中國海發生大規模地震機率非常低,不過台灣仍有學者提出馬尼拉海溝恐有潛在危機。[10]

紀錄[編輯]

全球的海嘯發生區大致與地震帶一致。全球有記載的破壞性海嘯大約有260次左右,平均大約6、7年發生一次。發生在環太平洋地區的地震海嘯就佔了約80%。而日本列島及附近海域的地震又佔太平洋地震海嘯的60%左右,日本是全球發生地震海嘯且受害最深的國家。

近年來較大規模的海嘯有:

嘯源位置 日期 浪高
公尺
受害地區 死亡人數 備註
加拿大溫哥華島 1700年1月26日  ? 北加州至溫哥華島、日本  ? 參見1700年卡斯凱迪亞地震
葡萄牙 1755年11月1日 50 歐洲西部、摩洛哥西印度群島 80,000 葡萄牙帝國的沒落
參見1755年里斯本大地震
琉球群島 1771年4月24日 85 琉球群島 11,941 石垣島一半的人口罹難
參見八重山地震
巽他海峽 1883年8月26日 20 爪哇蘇門答臘 36,000 參見喀拉喀托火山
日本三陸 1896年 24 日本東北 27,122 參見明治三陸地震
阿留申群島 1946年4月1日 32 阿留申群島、夏威夷加州 165
智利 1960年5月22日 25 智利、夏威夷和日本 1,260 參見智利大地震
阿拉斯加 1964年3月27日 32 阿拉斯加、阿留申群島和加州 參見耶穌受難日地震
西里伯斯海 1976年8月16日 30 菲律賓群島 5,000
蘇門答臘西北外海 2004年12月26日 30 印度洋 300,000+ 參見2004年印度洋大地震
智利 2010年2月27日 25 智利 參見2010年智利大地震
日本宮城縣外海 2011年3月11日 40.5[11] 日本北海道青森岩手宮城福島茨城 10,000+ 參見2011年日本東北地方太平洋沿岸地震

參考資料[編輯]

相關[編輯]

外部連結[編輯]