海嘯的形成

海嘯是如何形成？
　　海嘯一般是指因海海底斷層發生大地震，使得海底突然的隆起或下降，引發海水運動而成。由於日本經常發生海嘯，日文中海嘯的英文拼音為tsunami (日文漢字寫成『津波』) ，此一詞成為國際共通語。另外，一般歐美國家也以「潮浪」(tidal waves)稱之，然這種潮浪與潮汐(tide)卻毫無瓜葛。



　　除了地震以外，因為海底火山的噴發、海岸附近的砂土崩落流入海中、海底山崩以及核爆等所引起的海水面較大的波動，有時也列入海嘯。但是這些因素的影響範圍較小，並且能量無法傳太遠。不像地震所造成的海嘯，往往會造成與震央相距很遠的沿海地區也會受到波及。至於因為颱風等氣象因素所引起的暴潮，僅海平面受到較大的影響，與海嘯是從海底整層海水的移動不同。

海底地震,海底火山爆發或海底山崩而引發的巨型海浪，常造成海岸地區巨大災害。在大洋中，海嘯的波長可長達數百公里，但波高不及1公尺,因此在傳送過程不易被發現。當海嘯接近近岸水深較淺地區，受海底地形及海岸線幾何形狀的影響，波長減短而波高增加。海嘯登陸時可將海水面暫時提高30公尺甚至更高。此一海水面可達的最大高度稱為海嘯溯上(Tsunami run-up)，主要受海岸地形及海嘯的波浪特性控制,短距離內變化大。海嘯溯上的準確預測可有效減少海嘯帶來的災害。

海嘯的形成


海嘯
因海底地震,海底火山爆發或海底山崩而引發的巨型海浪，常造成海岸地區巨大災害。在大洋中，海嘯的波長可長達數百公里，但波高不及1公尺,因此在傳送過程不易被發現。當海嘯接近近岸水深較淺地區，受海底地形及海岸線幾何形狀的影響，波長減短而波高增加。海嘯登陸時可將海水面暫時提高30公尺甚至更高。此一海水面可達的最大高度稱為海嘯溯上(Tsunami run-up)，主要受海岸地形及海嘯的波浪特性控制,短距離內變化大。海嘯溯上的準確預測可有效減少海嘯帶來的災害。

造成海嘯的原因：

海底地震、海底火山爆發、及海底山崩都可能造成海嘯。而大部分的海嘯是由海底地震所引致。地震是由於斷層破裂所引起，部分造成海嘯之海底地震，其斷層破裂面延伸至海底，或破裂面雖未延伸至海底，但因震源接近海底，仍造成海底瞬間之垂直錯動。此一海底瞬間之垂直位移，立即造成震源地區海面之陡昇會陡降，此一位能在重力的作用下，轉換成動能以波動的方式向四處傳播，就形成海嘯。海嘯從發生地區由內而外傳播，一般在深而遼闊的海洋，傳播速度約一小時500至1000公里，浪高不超過一公尺。海嘯的波長可達一百里，週期約為10至20分鐘，在大海中波高只有一公尺，但靠近海岸，波高可達十公尺，因此相對的波峰接近海岸時，海水面會下降，形成海水退後的現象。海嘯屬可傳播很遠的長波，其傳播速率隨著深度而變，例如：太平洋平均深度約4,000公尺，其傳播速度約2000m/sec，而能以約一天的時間，由太平洋之一岸傳播至另一岸。

海嘯的規模：

海嘯的大小多以規模表示。最常用的方法是今村所創，而飯田增設（-1）之海嘯規模分級表。

今村與飯田海嘯規模之分級表
規模 說明
4 波高超過30公尺，被害區域達到沿岸500公里以上者。
3 波高超過10~20公尺，被害區域達到沿岸400公里以上者。
2 波高4~6公尺程度， 可使部分房屋流失，人畜溺死者。
1 波高2公尺左右，損壞海濱的房屋，帶走船舶的程度。
0 波高1公尺左右，可能造成小災害者。
-1 波高50公分以下，通常無災害者。

海潮暴漲有可能是海嘯所引起，也可能是颱風所引起。禁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。兒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。


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()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 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10～10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﹐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昇高的幅度大致在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。

分布

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。海嘯主要分布在日本太平洋沿岸﹐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﹑秘魯﹑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。



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海嘯的形成


海嘯
因海底地震,海底火山爆發或海底山崩而引發的巨型海浪，常造成海岸地區巨大災害。在大洋中，海嘯的波長可長達數百公里，但波高不及1公尺,因此在傳送過程不易被發現。當海嘯接近近岸水深較淺地區，受海底地形及海岸線幾何形狀的影響，波長減短而波高增加。海嘯登陸時可將海水面暫時提高30公尺甚至更高。此一海水面可達的最大高度稱為海嘯溯上(Tsunami run-up)，主要受海岸地形及海嘯的波浪特性控制,短距離內變化大。海嘯溯上的準確預測可有效減少海嘯帶來的災害。

造成海嘯的原因：

海底地震、海底火山爆發、及海底山崩都可能造成海嘯。而大部分的海嘯是由海底地震所引致。地震是由於斷層破裂所引起，部分造成海嘯之海底地震，其斷層破裂面延伸至海底，或破裂面雖未延伸至海底，但因震源接近海底，仍造成海底瞬間之垂直錯動。此一海底瞬間之垂直位移，立即造成震源地區海面之陡昇會陡降，此一位能在重力的作用下，轉換成動能以波動的方式向四處傳播，就形成海嘯。海嘯從發生地區由內而外傳播，一般在深而遼闊的海洋，傳播速度約一小時500至1000公里，浪高不超過一公尺。海嘯的波長可達一百里，週期約為10至20分鐘，在大海中波高只有一公尺，但靠近海岸，波高可達十公尺，因此相對的波峰接近海岸時，海水面會下降，形成海水退後的現象。海嘯屬可傳播很遠的長波，其傳播速率隨著深度而變，例如：太平洋平均深度約4,000公尺，其傳播速度約2000m/sec，而能以約一天的時間，由太平洋之一岸傳播至另一岸。

海嘯是一種具有強大破壞力的海浪。這種波浪運動引發的狂濤駭浪，洶湧澎湃，它捲起的海濤，波高可達數十米。這種「水牆」內含極大的能量，衝上陸地後所向披靡，往往造成對生命和財產的嚴重摧殘。智利大海嘯形成的波濤，移動了上萬公里仍不減雄風，足見它的巨大威力。
　　海嘯的起因
　　海嘯是一種災難性的海浪，通常由震源在海底下50千米以內、裡氏震級6.5以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆發也可能引起海嘯。在一次震動之後，震盪波在海面上以不斷擴大的圓圈，傳播到很遠的距離，正像卵石掉進淺池裡產生的波一樣。海嘯波長比海洋的最大深度還要大，軌道運動在海底附近也沒受多大阻滯，不管海洋深度如何，波都可以傳播過去。
　　怒吼的巨浪
　　根據現代板塊結構學說的觀點，智利是太平洋板塊與南美洲板塊相互碰撞的俯衝地帶，處在環太平洋火山活動帶上。這種特殊的地質結構，造成了智利處於極不穩定的地表之上。自古以來，這裡火山不斷噴發，地震連連發生，海嘯頻頻出現，災難時常降臨。1960年5月21日凌晨開始，在智利的蒙特港附近海底，突然發生了世界地震史上罕見的強烈地震。大小地震一直持續到6月23日，在前後1個多月的時間內，先後發生了225次不同震級的地震。震級在7級以上的有十幾次之多，其中震級大於8級的有3次。
　　海嘯的危害
　　劇烈震動之後不久，巨浪呼嘯,以催枯拉朽之勢，越過海岸線，越過田野，迅猛地襲擊著岸邊的城市和村莊，瞬時人們都消失在巨浪中。港口所有設施，被震塌的建築物，在狂濤的洗劫下，被席捲一空。事後，海灘上一片狼藉，到處是殘木破板和人畜屍體。
　　地震海嘯給人類帶來的災難是十分巨大的。目前，人類對地震、火山、海嘯等突如其來的災變，只能通過預測、觀察來預防或減少它們所造成的損失，但還不能控制它們的發生。
　　
　　特大海嘯是如何形成的？
　　1998年7月17日，巴布亞新幾內亞太平洋海岸發生的海嘯奪取了2200人的生命。這場災難以過去一年多了，但這次海嘯究竟是什麼原因引起的，在科學界至今尚有爭論。
　　研究地震波的專家一般都認為海嘯是由海底地震引起的。但是在新幾內亞海邊作海底測量的考察隊都提出，是海底滑坡塌方引起的。
　　考察隊成員、應用流體力學專家菲利普·瓦特曾用計算來模擬海嘯的情況。他認為，許多已發生過的較大海嘯都與海底塌方有關。
　　在這次海嘯中，一連串有三個可怕的巨浪撞擊著巴布亞新幾內亞的北海岸，浪高達15米。研究人員一直在設法解釋為什麼震級僅為7.1級的中等強度地震，會使海嘯時浪高達到15米。有人懷疑這是很大一塊沉積岩崩塌而掀起的巨浪。
　　1999年1月，一批研究人員乘坐一艘日本輪船區測量海底，這是發生海嘯後首次進行的深入研究。在這次考察中，他們畫出了海床圖，並在沉積岩上鑽孔取樣。2月，他們又使用一艘機器人潛艇將海底的情況拍成了照片。勘探隊集中在大陸邊坡，這個邊坡垂直於一個深達4公里的深海溝裡。這個深淵表明有一塊太平洋的板塊在這裡撞擊了新幾內亞。當太平洋構造板塊從該島下面擦過時，形成了一個深海溝，並引起了頻繁的地震。
　　勘探時還發現，在特別陡峭的大陸邊坡上覆蓋著厚厚的一層沉積岩。在某些地方，這層沉寂巖以快速滑坡的形式往下滑，也有的地方是一較緩慢的塌方形勢下滑。
　　在一次潛水作業中， 研究人員發現了一個新鮮的、 圓形劇場形式的「上吧」，這是一塊巨型沉積岩朝下坍塌時產生的。
　　研究人員發現了一條15公里長的斷層。有證據顯示，這個斷層最近曾移動過。海底發生斷層時一側會往上抬，而另一層回朝下落，在這個過程中，會因水的更替而發生海嘯。
　　那些認為是塌方導致波浪形成的人認為斷層不可能是引起海嘯的原因。目擊者曾敘述過這樣一個情況：在地震 的主震發生過之後， 大約過了20分鐘，第一次波浪才襲擊海岸。如果說因地震產生了海底斷層，由該斷層在形成海嘯，這中間竟隔了20分鐘，那也未免太長時間了。不過應該說明，典型的情況是地震後一般要滯後幾分鐘才會發生滑坡，這就是海嘯形成略有推遲的原因。
　　地震過後不久，在太平洋中間所記錄下來的長達70秒的低沉而連續的聲響，也進一步支持了以上觀點。西北大學的艾米莉·奧爾卡說，在一次不很大的地震之後，聲響延續如此之嘗試不大可能的，因此可認為它源於一次海底滑動。
　　然而，某些勘探工作的參與者同意是塌方引發海嘯的理論。華盛頓州立大學的亨利·葉提出，海底地震的模擬能屆時還小的大小。這個考察隊只發現了巖體小型滑動的證據，但沒有巨大滑坡的跡象。
　　這次災難也使人想到，相對較小的地震（就像偶爾在南加州發生的那種）也會因為引起巖體滑動而引發巨大的海嘯，造成的災害遠比科學界過去所認識到的要危險的多。（堵德健譯自美《科學新聞》摘自《世界科技譯報》第746期）