为什么说海啸来临时,船要奔向深海?

审核专家:王宗辰

国家海洋环境预报中心(自然资源部海啸预警中心) 助理研究员

这本来是无比平静的一个清晨,距苏门答腊岛160千米的深海爆发了一场罕见的9.1级地震,在岸边的游客发现远处的海面突然升起一道高得吓人的水墙,像火车头一样向他们飞奔过来,这就是海啸。


这使得近百年没有经历过海啸的当地人,从此留下了对海洋最难忘的黑暗记忆。


海啸是由海底地震、火山爆发、海底滑坡或天气变化引起的超级大浪。它们在海里跑得比飞机更快,最快超过每小时九百公里,在近10个小时内就能传遍整个印度洋;波长有时可达150-200公里,长时间奔袭都不会明显衰减。


虽然在深海中,海啸的波高看起来平平无奇,仅仅只有0.1-5米左右,但只要靠近岸边浅水区,它们就会变得异常凶猛,波长变短而波高暴涨,形成一道遮天蔽日的“水墙”,并且受到海底地形、海岸线形状和波浪特性的影响,不停地冲击海岸线,甚至越过防波堤,摧毁建筑物,淹没土地。


说到海啸,小编先想到的是一场毁灭性的海啸活动——2004年印度尼西亚海啸。


这场重创印度洋沿海国家的海啸过程,背后又有哪些科学原理呢?

2004年印度洋海啸影响示意图

来源丨维基百科


1

印尼为什么海啸灾害总是很严重?

2004年12月26日,印度尼西亚苏门答腊岛以北安达曼海海底发生9.1级地震,从而引发巨大海啸,造成印度洋周边国家死亡人数超过22万人,其中印度尼西亚死亡人数超过16万人。


2018年9月28日,印度尼西亚中苏拉威西省发生强烈地震和海啸,灾难造成超过2000人死亡,另有超过2500人重伤,并造成了近7万间房屋损毁,数万人被迫撤离家园。

2004年印度洋海啸某地前后对比图

来源丨江苏海监


我们不难发现,印度尼西亚两次海啸灾害的发生都是起源于地震,进而诱发了海啸。从板块构造学说的角度来看,印度尼西亚地处印澳板块和亚欧板块的消亡边界,板块碰撞挤压,火山地震繁发,是世界上地震灾害最频发的地区,每年大小地震数超过上千次。

六大板块和火山地震带分布图

来源丨人教版高中地理


其次,海啸对近岸地区的破坏尤为严重。


印度尼西亚是世界上最大的群岛国家,岛屿数量超过1.7万个,海岸线漫长,人口也大多分布在各岛屿的沿海地区。所以就算有全球海啸预警系统,对于印度尼西亚这种距离海啸生成地很近的国家来说,也很难有反应时间


2

海啸和风暴潮的区别是什么?

对于中国沿海城市来说,人们对于海啸的熟知度可能远远比不上风暴。每当夏秋时分,台风带来的风暴潮都会对我国东南沿海造成不同程度的损失。

那么,都是靠岸时掀起了巨浪,海啸和风暴潮有什么区别呢?

风暴潮

来源丨国家减灾网


首先是起源和触发机制的不同


海啸主要是由海底地震、火山爆发或发生在海洋表面以下的大型山体滑坡产生。当海底发生地震时,大量的水会发生垂直位移,产生了一系列强大的波浪,向四面八方辐射开来。


相比之下,正常的风暴(如台风或旋风)是因为大气层的干扰,因此伴随风暴潮来临的总是强风、大雨和雷暴,其中暴风雨的能量来自于温差、湿度和大气压力。


其次是波浪的形成和破坏性潜力不同


海啸的波长特别长,可以达到几百公里,它们在宽阔的海洋中长距离奔袭,在接近海岸时便达到了惊人的高度。

来源丨网络


相比之下,风暴波是由风的能量转移到海洋表面而产生的相对短波长的波,它们的破坏力一般只限于紧邻海岸的地方

来源丨甘肃大众科普网


另外,风暴潮与海啸在波形上也有着明显的不同。风暴潮一般只有1~2个峰值,波高不是骤然增大,而是有一个渐次上升的过程


地震海啸却有多个峰值,且连续排列几个大波,尤其是第二和第三个波峰高度最大,静缓上升的情况极为少见,绝大多数是喧嚣汹涌地撞击海岸,在近岸处形成轩然大波。

来源丨甘肃省科协


第三是速度和距离的不同


海啸可以以难以置信的速度穿越海洋,通常超过每小时700公里(每小时435英里),它们跨越整个洋盆,在到达另一处大陆的海岸线之前可能已经旅行了数千公里。而受风向和大气条件的影响,风暴通常以较慢的速度移动,并且它们距离更短,更有可能只影响附近的海岸线。


3

海啸的传播速度与什么有关?

在观察2004年的印度洋海啸传播时间图时,我们不难发现,一些直线距离更靠近震源的陆地反而受到海啸的侵蚀时间较晚,这是为什么呢?

来源丨小球大世界


关于海啸的传播时间,其实受到了两种因素的影响。


首先是水深。海啸在深海的传播过程可以近似看做浅水波(波长远大于水深),传播速度与水深的平方根成正比,因此水越深,海啸传播速度越快


如果海啸传播过程中途径海域的水深相对较浅,则传播速度也会变慢。这就会导致,虽然有些陆地距离海啸源的直线距离看起来更近,反而海啸来临的速度更慢。

来源丨知乎


其次是海底特征。海啸的速度和行为会受到海床特征的显著影响,包括其形状和地形。陡峭的海床往往会将达到的海啸波反射回去,相反,当波浪遇到水下山脊或浅水区时波浪的速率减缓5到20倍,波列受到挤压,导致海啸波波幅增大。它是海啸到达海岸时释放出的巨大破坏力的原因,但也是延缓海啸到达时间的因素。

海啸传播速度和波长的量级

来源丨环境百科


临近暑假,正是海边游玩的好季节。虽然中国沿海发生海啸的概率很小,但是如果你在海边感觉到了地震,还是要立即动身转移。


另外,假如你观察到潮汐突然反常涨落,比如海水快速退去,此时也应该马上离开海岸,因为很有可能海啸即将到来。


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来源:数字北京科学中心

编辑:万象


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