郭公甲科

[拼音]：haixiao

[英文]：tsunami

由水下地震、火山爆發或水下塌陷和滑坡所激起的巨浪。日本人稱海嘯為“津波”，意思是湧向灣內和海港的破壞性的大浪。破壞性的地震海嘯，只在地震構造運動出現垂直斷層，震源深度小於20～50公里，而里氏震級大於 6.5的條件下才能發生。沒有海底變形的地震衝擊或海底的彈性震動，可引起較弱的海嘯。水下核爆炸也能產生人造海嘯。

常用的地震海嘯震級(m)是以里氏地震震級(M)為主要依據的。日本學者飯田汲事曾提出海嘯的震級m與海嘯的能量和最大湧潮的高程的統計關係。海嘯的能量大致為1021～1024爾格，一般為海嘯地震的能量的1～10％。

海嘯是一種頻率介於潮波和湧浪之間的重力長波，其波長約為幾十至幾百公里，週期為2～200分，最常見的是2～40分。傳播速度由

確定(c為傳播速度，g為重力加速度，h為海區深度)。若取大洋平均深度為 4公里，週期為40分鐘，則相應的海嘯波的傳播速度為713公里/小時，波長為475公里。許多學者認為，大洋中海嘯震源的水面最初升高的幅度大致在1～2米之間。雖然海嘯在沿岸會造成巨大的破壞，但在深海傳播時，由於波高和波長之比（波陡）甚小，週期較長，難以察覺到反常的現象。海嘯的性質，主要取決於其源地的特性和幾何特徵、海底變形的大小、地震的持續時間和強度等因素。

分佈

世界上有記載的由大地震引起的海嘯，80％以上發生在太平洋地區。在環太平洋地震帶的西北太平洋海域，更是發生地震海嘯的集中區域。海嘯主要分佈在日本太平洋沿岸，太平洋的西部、南部和西南部，夏威夷群島，中南美和北美。受海嘯災害最重的是日本、智利、祕魯、夏威夷群島和阿留申群島沿岸。中國是一個多地震國，但海嘯卻不多見。在公元前47～公元1918年這近兩千年的時間裡，中國沿海有確切記錄的地震海嘯為數很少。1969～1976年，中國海區先後發生過數次大地震，但均未造成地震海嘯。

傳播

在地震或擾動源的強迫力作用下，海嘯的傳播可分為 3個階段：

（1）源地附近的傳播；

（2）大洋中的自由傳播，③近岸帶中的傳播。海嘯在傳播過程中，如果不發生反射、繞射和摩擦等現象，則兩波線之間的能量與波源的距離無關。波高α 隨相鄰兩波線間的距離l和水深h 的變化服從格林定律：

α～h-1/4l-1/2其中在絕大多數的情況下，海嘯源地的海底斷層呈狹帶狀。由於海中的山脊均是波導，而波導面上能量顯著集中處的波高特別大，所以能量輻射的方向性就表現得特別明顯。例如，1946年4月1日的阿留申海嘯和1952年11月4日的堪察加海嘯，就是明顯的例子。在水深急劇變化或海底起伏很大的區域性海區，會出現海嘯波的反射現象。在大陸架或海岸附近，海嘯在傳播過程中有相當多的能量被反射，稱為強反射；而在深海下的山脊和海底上的反射則屬弱反射。如果水深和波長的比值遠大於水深的梯度，則不發生反射。此外，海嘯波在傳播過程中遇到海岸邊界、海島、半島、海角等障礙物時，還會產生繞射。海嘯進入大陸架後，因深度急劇變淺，能量集中，引起振幅增大，並能誘發出以邊緣波形式傳播的一類長波（見陸架攔獲波）。當海嘯進入灣內後，波高驟然增大，特別是在 V型(三角型或漏斗型)的灣口處更是如此。這時灣頂的波高通常為海灣入口處的 3～4倍。在U型海灣，灣頂的波高約為入口處的 2倍。在袋狀的灣口，灣頂的波高可低於平均波高。海嘯波在灣口和灣內反覆發生反射時，往往會誘發灣內海水的固有振動，使波高激增。這時可出現波高為10～15米的大波和造成波峰倒卷，甚至發生水滴濺出海面的現象。濺出的水珠有時可高達50米以上。

災害

從海面到海底，海嘯的流速幾乎是一致的。當它傳播到近岸處時，海水的流速很大（若波高為10米，流速也大致為10米/秒），驟然形成“水牆”，伴著隆隆巨響，洶湧地衝向海岸。它可使堤岸決口。若最先到達的是波谷，則水位驟落，可看見從未裸露的水下礁石。幾乎所有的海嘯災害都是由最初2～3個波所造成的。海嘯災害常發生在第一個波到達岸邊後幾小時內。海嘯的破壞力很大，1960年5月23日在智利發生的海嘯，曾把夏威夷群島希洛灣內護岸砌壁的約10噸重的巨大玄武岩塊翻轉，拋到100米外的地方。此外，橫跨懷盧庫河上的鋼質鐵路橋（夏威夷的希洛附近），也曾被海嘯推離橋墩200 多米。海嘯給沿海地區的人、畜、樹木、房屋建築、港灣設施、船舶和海上建築物等造成的嚴重災害，往往大於地震災害。如1896年（明治29年）的日本三陸大海嘯，里氏震級雖只有 7.6，也沒有發生直接的地震災害，但死於海嘯者卻超過27000人。

研究狀況

海嘯的研究，包括理論研究和模擬實驗兩方面。19世紀初，法國數學家A.L.柯西和S.D.泊松提出求解小振幅波的初值問題，為海嘯的理論研究奠定了基礎。1883年喀拉喀托火山爆發引起的大海嘯，促使人們更重視海嘯的研究。理論研究的內容包括：

（1）海嘯產生的機制，②海嘯在大洋中的自由傳播，③海嘯在近岸帶中的傳播，④海灣內和大陸架上的海嘯動力學研究。自20世紀50年代以來，海嘯模擬試驗主要包括：

（1）流體動力學水槽實驗。其中對橢圓形擾動源地的海嘯模擬結果，證實了海嘯波傳播的方向性。

（2）數值模擬。研究海嘯波在近岸淺水域中的傳播。

（3）電模擬。70年代初期，有人根據非線性的電磁波方程和有限振幅表面波的長波方程之間的相似性，採用電模擬方法研究海嘯的一些非線性問題。

（4）人工海嘯試驗。通過在外海的水下或水上的爆炸進行試驗。例如，1954年美國在比基尼環礁區進行的水上氫彈爆炸，在試驗過程中，使用了專門的測波儀進行相當詳盡的觀測研究。

警報和防災措施

根據海嘯波傳播的長波理論，可以分析和判斷海嘯傳播的動向，併發布警報。通常在地震發生後20分鐘以內發出海嘯警報，其內容包括：海嘯地震的震中，海嘯的規模（震級），判斷海嘯到達海岸的時刻和其他有關情況。由於大洋中幾乎每年都有破壞性的海嘯發生，為了預防災害，在1966年成立了“太平洋海嘯警報系統國際協調組”(ITSU)，目的在於傳遞海嘯警報，收集並交換地震波和海平面變化的實測資料，向20多個國家和地區的有關機構和團體釋出海嘯警報和情報。監測海嘯的主要方法：

（1）在沿海設定自記驗潮儀，根據水位記錄曲線的異常升降現象判斷出現海嘯的可能性。

（2）設定岸邊水聲接收站，監測海嘯（因為地震海嘯產生的聲波的傳播速度為5400公里/小時，比海嘯傳播的速度快得多，故可根據接收到海嘯聲音的時刻，推算地震海嘯到達的時間）。

（3）通過國際性的協作組織，加強通訊網，建立聯合的海嘯預警和警報系統。