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本文研究了中国东海地震海啸发生的可能性及其传播问题,用数值方法计算了冲绳海啸的传播到东海沿岸的时间和波高。中国东海沿岸潜在的地震海啸灾害主要来自于冲绳海槽。我国东海大陆架边缘、琉球岛弧后就是现代地构造活动活跃的冲绳海槽,具有强烈的断裂构造活动、高热流值、频繁的浅源地震等特征。按地震海啸发生的“三要素”-水深大、倾滑型地震、震级高震源浅来分析,冲绳海槽具备发生地震海啸的条件。
根据由简单到复杂的思路,先是采用了简单的单侧破裂方式的有限移动源和高阶Boussinesq方程做了一维有限差分法数值模拟,编程计算了从冲绳岛到上海崇明岛之间的海啸传播,以初步估计海啸大小。初步数值实验结果表明:海啸波产生后,由于频散会发生波形分裂,形成两个完整波形向两侧传播。海啸传播速度越来越小,从震源附近的100m/s左右减小至上海近海内的20m/s左右。在初始海底隆起为半椭圆形且沿剖面方向破裂的条件下,冲绳海槽特大地震海啸传播到上海近海区域,波高仅在几十厘米范围内。
然后我们采用非线性浅水方程作海啸控制方程对冲绳海啸在东海的传播做平面二维模拟。发震断层错动产生的海底位移由弹性位错理论给出,海水表面初始运动等于海底位移。在假设冲绳海槽发生8.5级大地震,断层错距高达15米的极端地震情况下,计算引发的海啸对中同东部沿海地区的影响。数值模拟结果表明,该地震引发的海啸的最大初始波高为4.3米,4小时左右传至浙江沿岸各处,最大波高2米多;约7-8小时靠近上海海岸线(若震源在中冲绳海槽地区,海啸传到上海最快大约7小时),最大波高约1米。根据海啸模拟结果给出了冲绳海槽南、中、北部发生潜在地震海啸的传播等时图。我们在东海设置了3个地震及海啸监测站,基于模拟结果绘制了监测站处的海啸随时间演化曲线。
今天的上海是中国经济发达人口稠密的地区,海拔很低,所以很小的灾害就存在造成大的损失的可能性。一旦东海发生海啸,有关部门可参考预研究的结果对海啸影响程度迅速估算,为制定合理的防灾减灾措施提供定量依据。