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基于GPS的新技術將海嘯預警時間提前20分鐘*

劉文浩※編譯

(中國科學院蘭州文獻情報中心， 蘭州730000)

2016年2月12日， 《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)刊發(fā)題目為《局部海嘯預警： 基于近期海嘯事件的分析》(Local tsunami warnings: Perspectives from recent large events)文章稱， 美國加州大學伯克利分校的研究人員提出了一種全新的計算模型， 可以基于現(xiàn)有全球定位系統(tǒng)(GPS)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)， 計算海底地震的強度， 從而提前預報由其引發(fā)海嘯的強度和抵岸時間。 這項技術將把傳統(tǒng)海嘯預警時間提前近20 min， 而且無需增加新的設備投資， 將有利于沿海社區(qū)提前實施應災準備， 減少海嘯的影響。

由地震引發(fā)的海嘯較為少見， 但是， 這種海嘯破壞力極強， 其可以在幾分鐘之內(nèi)到達海岸線。 因此， 快速、 準確地提前預警對于沿海社區(qū)居民的安危至關重要。 當前系統(tǒng)使用地震儀器來監(jiān)測海底地震的震動， 并且發(fā)布海嘯預警。 具體說， 就是用地震檢波器來監(jiān)測地震時的震中、 地震大小和深度。 但是， 海嘯的強度并沒有和地震大小直接關聯(lián)。 此外， 隨著地震增強至7.5～8級， 其大小記錄便出現(xiàn)誤差。 地震儀在高震級地震時無法準確記錄其大小， 而且這一過程往往是在海底地震發(fā)生過后的5～10 min才進行， 這種預警并不能提供海嘯的具體大小信息，也不能確定其何時到達， 詳細地獲取海嘯的強度信息耗時更要超過20 min。 然而， 一個精確的地震海嘯預警系統(tǒng)需要能在地震波到來之后盡快準確捕捉， 這樣才能精確預測隨之而來的海嘯。 但是， 這種監(jiān)測過程在地震發(fā)生之后往往會有20～30 min的延遲。 日本在2011年福島核電站事件引發(fā)海嘯之后就是使用了這種傳統(tǒng)方法， 他們估算地震震級為7.9， 對其產(chǎn)生的海嘯強度估算也過于保守， 而實際發(fā)生震級高達9級， 海嘯浪高達30 m， 席卷日本內(nèi)地約10 km范圍地區(qū)， 造成嚴重破壞。

※通訊作者： 劉文浩， e-mail: liuwh@llas.ac.cn。

在該研究中， 研究人員利用來自全球數(shù)以百計的地球物理監(jiān)測站的實時GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)來估計地震引發(fā)的海底變形。 GPS在全球范圍內(nèi)已被用于監(jiān)測板塊運動， 監(jiān)測地震對陸地景觀的影響。 該研究認為， 現(xiàn)有的GPS其實也可以被用于更快、 更準確的預測海嘯發(fā)生的規(guī)模。 研究提出了一個如何將GPS數(shù)據(jù)合并到海嘯預警計算的全新模型。 研究人員利用4個近期發(fā)生的海嘯地震驗證了這種預警模型的準確性。 基于對每次事件中地震來源、 海嘯的發(fā)生以及洪水的傳播速度的檢驗記錄， 發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以在海底地震發(fā)生1～2 min之后發(fā)出海嘯預警， 海嘯浪高信息在不到2 min的時間內(nèi)便可以計算得出。 預警機構可以利用這些信息來確定海嘯強度， 并在2～3 min之內(nèi)提供給沿海社區(qū)。 在這種緊急時刻， 及時、 精確的預警信息意味著極大可能的降低災害影響。 研究人員表示， 該研究中并沒有部署新的儀器， 只是改變了現(xiàn)有GPS觀測系統(tǒng)使用的思維。

美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration， NOAA)也正在將GPS的實時數(shù)據(jù)整合到現(xiàn)有的海嘯和地震預警系統(tǒng)中。 目前， NOAA下屬的太平洋海嘯預警中心(Pacific Tsunami Warning Center， PTWC)能夠準確估計的地震震級約7.8～8級， 計算過程通常在地震發(fā)生后的2～4 min進行。 利用GPS數(shù)據(jù)， 將能夠?qū)崿F(xiàn)8級甚至更大地震的精準預報， 并在同一時間框架內(nèi)提供關于海嘯災害的更多詳細信息。 研究人員稱， 該研究的目標是為整個美國西海岸創(chuàng)建一個區(qū)域性海嘯預警系統(tǒng)。

文獻來源： Melgar D， Allen R M， Riquelme S. Local tsunami warnings: Perspectives from recent large events. Geophys. Res.Lett.， 2016， 43(3): 1109-1117. doi:10.1002/2015GL067100

中圖分類號：P315；

文獻標識碼：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.03.005

* 收稿日期：2016-03-03； 采用日期： 2016-03-15。 2016-03-03； 采用日期： 2016-03-15。

※通訊作者： 劉文浩， e-mail: liuwh@llas.ac.cn。