何以海中海嘯、陸地受災(zāi)？| 活力地球2

據(jù)央視新聞客戶端消息，2025年7月30日7時(shí)24分（北京時(shí)間），堪察加?xùn)|岸遠(yuǎn)海海域（52.4°N，160.2°E）發(fā)生8.7級(jí)地震，震源深度為10千米（震源參數(shù)修訂）。地震引發(fā)太平洋越洋海嘯，其中，俄羅斯、美國(guó)、日本以及我國(guó)均監(jiān)測(cè)到海嘯波，預(yù)計(jì)未來本次事件不會(huì)對(duì)我國(guó)沿岸造成災(zāi)害性影響（圖源：自然資源部海嘯預(yù)警中心）。本文即為您分享陳颙院士與張尉的科普著作《活力地球2》中的部分“海嘯”相關(guān)內(nèi)容。

當(dāng)深海海底發(fā)生特大地震或大型火山噴發(fā)時(shí)，如果海底出現(xiàn)大規(guī)模的升降（水平運(yùn)動(dòng)例外），其上幾千米厚、幾百平方千米的海水也將發(fā)生整體性的升降，攜帶的能量之大，怎樣想象也不為過。巨大體積的海水向四面八方傳播，這就是——

海 嘯

Tsunami

生嘯三條件

海嘯的生成需要滿足三個(gè)條件：深海、海底大地震和開闊逐漸變淺的海岸條件。

深海

地震、火山等（以下簡(jiǎn)稱地震）釋放的能量要變?yōu)榫薮笏w的波動(dòng)能量，水體必須足夠大，因此地震必須發(fā)生在深海，只有在深海，海底上面才有巨大的水體，而發(fā)生在淺海的地震等產(chǎn)生不了海嘯。

海底大地震

要產(chǎn)生非常長(zhǎng)波長(zhǎng)的海嘯波，要求海底有大面積的上升或下降，這個(gè)面積是產(chǎn)生長(zhǎng)波長(zhǎng)的決定因素，面積的尺度決定著海嘯波的波長(zhǎng)。只有震級(jí)接近8 級(jí)的大地震才能產(chǎn)生大面積的海底運(yùn)動(dòng)，或者巨大的海底火山噴發(fā)或極大規(guī)模的海底滑坡。

20 世紀(jì)，全球發(fā)生的8 級(jí)或8 級(jí)以上的地震只有25 次，而發(fā)生在深海的就要少得多，這種巨型的海底升降，多年才發(fā)生一次，這也是海嘯發(fā)生的次數(shù)遠(yuǎn)少于地震和火山噴發(fā)的原因。太平洋海嘯預(yù)警中心（The Pacific Tsunami Warning Center，PTWC）發(fā)布海嘯警報(bào)的必要條件是：深海底地震的震源深度<60 km，同時(shí)地震的震級(jí)>7.5 級(jí)，這個(gè)規(guī)定十分謹(jǐn)慎，反映了人對(duì)海嘯生成的認(rèn)識(shí)。

逐漸變淺的海岸

只有在水淺的地方才能“追尾”，岸邊的懸崖地形會(huì)把海嘯波反射回去。所以，海岸必須開闊，具備逐漸變淺的條件，這時(shí)，可形成海嘯災(zāi)害。

海嘯的產(chǎn)生過程。（a）俯沖板塊向上覆板塊下方俯沖運(yùn)動(dòng)；（b）兩個(gè)板塊緊密接觸，俯沖造成上覆板塊緩慢變形，不斷積蓄彈性能量；（c）能量積蓄到達(dá)極限，緊密接觸的兩個(gè)板塊突然滑動(dòng)，上覆板塊“彈”起了巨大的水柱，水柱的尺寸相當(dāng)于海嘯波的波長(zhǎng)；（d）水柱向兩側(cè)傳播，形成海嘯，原生的海嘯分裂成為兩個(gè)波，一個(gè)向深海傳播，一個(gè)向附近的海岸傳播。向海岸傳播的海嘯，受到岸邊的海底地形等影響，在岸邊與海底發(fā)生相互作用，速度減慢，波長(zhǎng)變小，振幅變得很大（可達(dá)幾十米），在岸邊造成很大的破壞（圖源：修改自USGS）

▋海嘯的幾個(gè)特點(diǎn)

1. 海嘯的波長(zhǎng)達(dá)幾百千米，而平常的海浪波長(zhǎng)只有幾米；

2004 年12 月26 日，蘇門答臘島近海發(fā)生9 級(jí)大地震并引發(fā)海嘯，在地震海嘯產(chǎn)生后2 小時(shí)，Jason-1 號(hào)測(cè)高衛(wèi)星恰好沿著129 軌道由南向北穿過印度洋，海嘯波也正好在印度洋傳播。這顆測(cè)高衛(wèi)星在天上飛了二十幾年，從來沒有逮到過海嘯，這次剛好測(cè)量到了海嘯波傳播時(shí)的海面變化。測(cè)高衛(wèi)星可以測(cè)得衛(wèi)星正下方約5 km 直徑區(qū)域的海面高度變化，精度為厘米級(jí)。衛(wèi)星的測(cè)量結(jié)果顯示：海嘯的波長(zhǎng)為500 km，海嘯波造成的海面高程最大變化約為0.6 m。波長(zhǎng)竟達(dá)500 km 的海嘯波，此時(shí)的海面就像一面大鏡子，海嘯波往外傳播過程中，海面風(fēng)平浪靜。

2. 海嘯波在海洋中傳播速度和飛機(jī)一樣快；

印度尼西亞蘇門答臘地震產(chǎn)生的海嘯實(shí)際傳播的時(shí)間。圖中白色方塊中的數(shù)字表示海嘯波傳播到該地所需要的時(shí)間（單位：h）（圖源：USGS）。 “淺水波”的特點(diǎn)是：深水傳播速度快，淺水速度慢。在深海，海嘯的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，雖然速度快，但波高不足1 m，不會(huì)造成破壞。2004 年印度尼西亞地震產(chǎn)生的海嘯波傳到斯里蘭卡和印度需2 ～ 3 小時(shí)，這與噴氣式飛機(jī)的速度是一樣快的，與淺水波計(jì)算結(jié)果一致。請(qǐng)注意，盡管印度尼西亞與越南不遠(yuǎn)，但由于陸地的阻擋，海嘯波要繞地球一圈后才能到達(dá)越南沿海，需要12 ～ 16 小時(shí)。也就是說，海嘯波繞地球一圈需要的時(shí)間連24 小時(shí)都不用，大多數(shù)飛機(jī)都做不到這一點(diǎn)。

3.海嘯產(chǎn)生于海洋，造成的災(zāi)害卻在陸地（海岸附近）；

海嘯發(fā)生機(jī)制示意圖。當(dāng)海嘯波傳播到近海淺水水域時(shí)，海水深度急劇變淺，速度減慢。由于近海先到達(dá)的海水波速已減慢，后面的海水還在持續(xù)向前涌，動(dòng)能就會(huì)轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，造成波高急劇增加，最大可抬升到幾十米?？上攵?，前進(jìn)一旦受到阻擋，其全部的前進(jìn)能量就將變成巨大的破壞力量，就像成千上萬(wàn)輛汽車發(fā)生了不斷的追尾事故。幾十米高的“水墻”高速?zèng)_向海岸，摧毀一切可以摧毀的東西，造成巨大的災(zāi)難。

4. 海嘯災(zāi)害不是每年都有，多年才發(fā)生一次；

地震震級(jí)、海嘯等級(jí)和海嘯浪高的關(guān)系

海嘯的浪高是海嘯最重要的特征。我們經(jīng)常把在海岸上觀測(cè)到的海嘯浪高的對(duì)數(shù)作為海嘯大小的度量，叫作海嘯的等級(jí)（magnitude）。表中為各種不同震級(jí)的地震產(chǎn)生的海嘯高度，這是從全球近百年資料得到的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。目前知道的海嘯的最高浪高達(dá)30 m 以上，是1960 年智利大地震引起的，它對(duì)應(yīng)5 級(jí)海嘯，從上表可以看出，只有7 級(jí)以上的海底大地震才能產(chǎn)生海嘯災(zāi)害，小地震產(chǎn)生不了海嘯。

5.災(zāi)害巨大。2004年印度洋海嘯，約30萬(wàn)人喪生。

2004 年12 月26 日的印度尼西亞蘇門答臘地震。班達(dá)亞齊是印度尼西亞亞齊省的首府，是一個(gè)海濱城市，距12 月26 日大地震震中約250 km，對(duì)于這個(gè)地方而言，屬于本地海嘯。10 m高的海浪席卷了災(zāi)區(qū)村莊和海濱度假區(qū)，其海嘯災(zāi)害十分嚴(yán)重。美國(guó)DigitalGlobe公司發(fā)布了一系列衛(wèi)星遙感照片，圖為快鳥衛(wèi)星拍攝的地震海嘯前后對(duì)比遙感圖像，清楚地表明了特大地震和海嘯災(zāi)害最重的地區(qū)之一的班達(dá)亞齊的破壞情況。海岸已經(jīng)縮小，部分海岸消失，海邊建筑完全被地震和水災(zāi)所摧毀，露出了泥土和巖石（圖源：DigitalGlobe）

▋海嘯預(yù)警

目前，人類對(duì)海嘯等突如其來的災(zāi)變，只能通過觀察、預(yù)測(cè)來預(yù)防或減少它們所造成的損失，但還不能阻止其發(fā)生。

Tsunami

建立海嘯預(yù)警系統(tǒng)的科學(xué)依據(jù)

第一，地震波比海嘯波跑得快。地震波大約每小時(shí)傳播30000 km（每秒約6 ～8 km），而海嘯波每小時(shí)傳播幾百千米。如果智利發(fā)生地震并引起了海嘯，地震波傳到上海用不了一個(gè)小時(shí)，其海嘯波傳到上海則需要23 個(gè)小時(shí)。這樣，根據(jù)地震臺(tái)上接收的地震波，人們不但可以知道智利發(fā)生了大地震，還可以知道直到二十幾個(gè)小時(shí)后海嘯波才會(huì)到達(dá)。

第二，海嘯波在海洋中傳播時(shí)，其波長(zhǎng)很長(zhǎng)，會(huì)引起大面積海水的升高（臺(tái)風(fēng)也會(huì)造成海面出現(xiàn)大波浪，但面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及海嘯），如果在大洋中建立一系列的觀測(cè)海水水面的工作站（如DART），就能夠知道有沒有發(fā)生海嘯，其傳播的方向如何等關(guān)鍵問題。

海嘯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)DART示意圖。它由四部分組成：海底壓力計(jì)、浮標(biāo)系統(tǒng)、衛(wèi)星和預(yù)警中心（圖源：NOAA）

海嘯預(yù)警是個(gè)復(fù)雜的問題，有的地震會(huì)造成海嘯，而大部分海洋中的地震不產(chǎn)生海嘯。1948 年，檀香山收到了海嘯警報(bào)，采取了緊急行動(dòng)，全部居民撤離了沿岸，結(jié)果根本沒有海嘯發(fā)生，緊急行動(dòng)付出了3000 萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。太平洋海嘯預(yù)警中心一共發(fā)布20 次海嘯警報(bào)，其中15 次是虛假警報(bào)，虛報(bào)的比例為75% 。目前，預(yù)警系統(tǒng)仍在不斷進(jìn)行升級(jí)和完善。同時(shí)，人們意識(shí)到，預(yù)警系統(tǒng)不是萬(wàn)能的，本地海嘯的預(yù)警比遠(yuǎn)洋海嘯要困難得多。因此，為了最大限度減輕災(zāi)害，除預(yù)警系統(tǒng)外，一定不要忽視災(zāi)害的預(yù)防和救援。

本文摘編自《活力地球（第二版）》（陳颙，張尉著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 6）一書“第七章 活力水圈：海中海嘯、陸地受災(zāi)”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978-7-03-081906-2

責(zé)任編輯：韓 鵬 崔 妍

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太陽(yáng)系里只有一個(gè)地方愿意“收留”我們?nèi)祟?，那就是地球。地球是房東，我們是房客。如果把 46億年的地球歷史濃縮為一天，有文字記載的人類歷史不過是這一天里短暫的最后幾秒。作為“房東”，地球過去不知接待過多少“房客”，從古老的菌藻類到蕨類、裸子類、被子類植物，從無脊椎動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物到哺乳類動(dòng)物。人類在地球“一天”的末尾出現(xiàn)后，創(chuàng)造出燦爛輝煌的文明，對(duì)地球產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。與此同時(shí)，正值“中年”且充滿活力的地球，也時(shí)刻影響著人類的生存與發(fā)展。地球與人類相互作用、彼此影響，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。

本書作為一部科普版的簡(jiǎn)易“地球百科全書”，將以獨(dú)特視角深入剖析地球與人類的關(guān)系。書中涵蓋多門學(xué)科知識(shí)，語(yǔ)言通俗易懂、生動(dòng)活潑，兼具思想性、科學(xué)性和趣味性，適合青少年、社會(huì)公眾以及科技人員閱讀。

（本文編輯：劉四旦）

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