2) 中国广州 510070 广东省地震局;
3) 中国金华 321004 浙江师范大学
2) Guangdong Earthquake Agency, Guangzhou 510070, China;
3) Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
21世纪以来,海啸灾害频发,引起世界各国对海啸成因机制及预警研究的重视(安超,2021)。南海北部,特别是滨海断裂带具有发生7级甚至8级地震的危险性,但是否可能引发灾难性的地震海啸却存在争议。人类对自然灾害知识的了解和认知还远远不足,迫切需要开展海啸灾害的相关研究工作(温瑞智等,2022)。
Sun等(2013)在执行国家自然科学基金2个重点项目的10年中,先后3次对南海西沙群岛8个岛屿进行了为期4个半月的野外考察,取得了一系列成果。认定在公元1024年前后,南海发生过强烈影响西沙群岛的海啸事件。
李琳琳等(2022)梳理了南海海啸发生的历史事件。认为滨海断裂带是南海北部活动强度最大、频率最高的地震带,历史记录的4次7级以上强震事件中,有3次事件(1604年福建泉州大地震、1605年琼州大地震和1918年广东南澳地震)均记载有海啸现象。马尼拉俯冲带地震产生的海啸可对南海沿岸10°—25°N之间产生较大的灾害性影响,包括菲律宾、中国和越南的海岸线受马尼拉俯冲带地震海啸威胁较大,其中中国广东沿海的潜在海啸灾害最严重。
本团队的研究表明,滨海断裂或马尼拉俯冲带一旦发生大震,有可能在华南沿海产生浪高5 m甚至10 m以上的海啸。这些区域是华南,乃至全国人口密集和经济最活跃的地带。如果能够在地震海啸到来前能进行设防,并给出具体区域的风险提示,对于减轻灾害损失具有重要意义。
2 研究方法本研究针对南海地震海啸记录少,监测难,计算慢,简化结果常错的难题,提出了情景构建的科学思路。系统收集和分析了南海地区(包括南海北部、菲律宾俯冲带等),特别是滨海断裂带的地质构造、地震活动、地球物理探测、地块运动观测等资料,筛选出可能发生强震的断层段落,对其进行量化,并在此基础上对海量潜在地震海啸风险进行情景建模分析。
3 研究结果本研究以五代地震区划图和一些新收集的南海地震构造资料为基础,对地震海啸进行情景构建,通过流固耦合和流体动力学分析这些断层发生地震时能否引起海啸,以及海啸的影响区域和幅度,利用天河二号超算系统的强大并行计算能力,使用COMCOT海啸模拟分析软件,模拟了海量地震海啸情景模型的地震海啸发生、传播和登陆的动力学过程,得到华南沿海3 000个左右情景模型的大量高分辨率浪高数据,并在此基础上编制地震海啸灾害风险图,分析各村庄、街道、重点公共场地可能存在的海啸风险,为地震海啸设防、风险排查、工程场地安全性评价等提供参考。
南海地区的倾滑型和走滑型地震在珠江口地区可能造成的海啸淹没综合风险见图 1、图 2。
由图 1、图 2可见,不同地区海啸浪高差异很大,深水区域海啸浪高较小,碰到近岸和岛屿时海啸浪高突升,地形变化较大的地方往往海啸浪高也较大。倾滑型地震引起的海啸风险较大,海域海啸浪高可达3 m以上,近岸和岛屿很多地方海啸浪高5 m以上,局部达到10 m以上(图 1)。走滑型地震引起的海啸风险也不可忽略,海域海啸浪高一般小于3 m,但近岸和岛屿很多地方海啸浪高3 m以上,局部达到5 m,甚至7 m以上(图 2)。
使用上述方法也可以模拟沿海各区域各节点地震海啸淹没浪高值,建立各区地震海啸风险浪高数据库,统计得到各市县地震海啸淹没面积和最大浪高(表 1),可为地震海啸设防、风险排查、应急准备等提供参考。从表 1中可见,倾滑型地震在华南沿海地区绝大多数县市引起的海啸淹没面积和浪高大于走滑型地震引起的海啸。不同县市的地震海啸淹没的面积和浪高有较大差异,对于倾滑型地震引起的海啸,浪高大于10 m的有10个县市,多数位于珠江口和粤闽交界地区,浪高介于5—10 m的县市最多,有15个,从粤东到粤西都有分布,其中珠江口以东地区占多数;对于走滑型地震引起的海啸,浪高大于10 m的有4个县市,都位于珠江口以东地区,分别是珠江口的香港和粤闽交界地区的福建漳浦县、广东南澳县和福建东山县,浪高介于5—10 m的县市也最多,共有15个,从粤东到粤西都有分布,其中珠江口以东地区占多数。从海啸淹没面积看,与海啸浪高没有明显的关系,海啸淹没面积超过10万m2有8个县市,除珠海市外,多数属于海啸浪高较小的县市,包括广东斗门县、阳江市、广州市、中山市和东莞市等,均为地形比较平坦的沿海地区。
系统的研究结果表明,华南地区有发生重大地震海啸的可能,多数县市存在浪高5 m以上的地震海啸风险,珠江口和粤闽交界地区的一些县市还可能发生浪高10 m以上,甚至20 m以上的地震海啸;珠江口和粤东地区地震海啸风险较大,但粤西地区也不能忽视;倾滑型地震在绝大多数县市引起的海啸淹没面积和浪高都较大,但走滑型地震引起的海啸风险也不能忽视;海啸淹没面积与海啸浪高没有明显的关系,可能与各地区的近岸地形有关。
过去一些学者在华南地区没有找到明显的地震遗迹,其原因可能是:一方面南海地区强震频度较低,难有完整的历史记录,另一方面华南地区暴雨和海洋风暴很多,海啸遗迹容易遭到破坏。此外,南海北部沿海海水深度较小,地震海啸影响范围较小。真正的原因有待于进一步深入研究。
感谢张培震院士、陈大可院士、孙配卿局长、王辉主任、王岳军教授、王彰贵研究员和黄辅琼研究员等的有益讨论和建议。感谢南方海洋科学与工程广东省实验室和广东省科技厅项目的资助。
李琳琳, 邱强, 李志刚. 南海海啸灾害研究进展及展望[J]. 中国科学: 地球科学, 2022, 52(5): 803-831. |
温瑞智, 任叶飞, 等. 海啸危险性理论分析与实践[M]. 北京: 科学出版社, 2022.
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Sun Liguang, Zhou Xin, Huang Wen, et al. Preliminary evidence for a 1000-year-old tsunami in the South China Sea[J]. Scientific Reports, 2013, 3(1 655): 62-62. |