正文 第一章認識海嘯(2 / 3)

儒艮的名字是由馬來語直接音譯而來的,也有人稱它為“南海牛”。它與陸地上的亞洲象有著共同的祖先,後來進入海洋,依舊保持食草的習性,已有2500萬年的海洋生存史,是珍稀海洋哺乳動物。懦艮是海牛的近親,也與大象具有一定的親緣關係。這種動物最為奇特的特征是長著像鯨一樣的裂尾。目前,由於偷獵行徑懦艮已是一種瀕臨滅絕物種,一些偷獵者獵殺它們目的在於懦艮肉、體油和骨骼。

海嘯是怎樣傳播的

海嘯的傳播是指海上的長浪,從發生地區由內而外,向四麵八方傳播。海嘯波質點運動的特征是,海嘯的波長(10~100千米)比海水的深度(約數千米)大得多,水深達數千米的海洋,對於波長10~100千米的海嘯,猶如一池淺水,所以海嘯作為一種重力表麵波,是一種“淺水波”。當它在海洋中傳播時,振幅隨深度衰減很慢,慢到了幾乎沒有什麼衰減的程度;並且,海水質點在垂直方向的運動幅度比在水平方向的運動幅度小得多,呈極扁的前進的橢圓形,扁到幾乎退化為一條直線,以至整個海洋;從海麵直至海底的海水質點,同步地沿水平方向往複地運動,攜帶著大量的能量襲向海岸。平常的海浪或風暴潮,雖然與海嘯兩者同屬重力表麵波,但由於風暴潮波長(數量級約100米)比海水的深度(數量級約l千米)小得多,所以是一種“深水波”。海水質點的運動隻限於在距深海大洋的表麵數量級約100米的深度範圍內傳播。海水質點在垂直於海麵的平麵上運動,呈前進的圓形;振幅隨深度很快地衰減,到了大約半波長,即數量級約100米的深度即衰減殆盡。盡管海麵上波濤洶湧,潛沒在水下的潛艇卻巋然不為所動就是這個道理。圖10海嘯發生後,首先在發源地傳播,上下翻騰,然後以重力長波的形式向各個方向傳播,最後到達近岸,以快速高振幅衝向海岸。海嘯在傳播過程中,如果不發生反射、繞射和摩擦等現象,則兩波線之間的能量與波源的距離無關,波高隨相鄰兩波線間的距離和水深的變化而動。在絕大多數的情況下,海嘯發源地的海底山脊、陡岩、斷層呈狹帶狀分布。由於海中陡峭隆起與山脊均是波導,而波導麵上能量顯著集中,引起波高特別增大,致使能量輻射具有明顯方向性。例如,1946年4月1日的阿留申海嘯和1952年11月4日的堪察加海嘯,就是明顯的例子。在水深急劇變化或海底起伏很大的局部海區,會出現海嘯波的反射現象。在大陸架或海岸附近,海嘯在傳播過程中有相當多的能量被反射,稱為強反射;而在深海下的山脊和海底上的反射則屬弱反射。如果水深和波長的比值遠大於水深的梯度,則不發生反射。此外,海嘯波在傳播過程中遇到海岸邊界、海島、半島、海角等障礙物時,還會產生繞射。海嘯進入大陸架後,因深度急劇變淺。能量集中,引起振幅增大,並能誘發出以邊緣波形式傳播的一類長波。當海嘯進入灣內後,波高驟然增大,特別是在V形(三角形或漏鬥形)的灣口處更是如此,這時灣頂的波高通常為海灣入口處的3~4倍;在U形海灣,灣頂的波高約為入口處的2倍;在袋狀的灣口,灣頂的波高可低於平均波高。海嘯波在灣口和灣內反複發生反射時,往往會誘發灣內海水的固有振動,使波高激增。這時可出現波高為10~15米的大波和造成波峰倒卷,甚至發生水滴濺出海麵的現象,濺出的水珠有時可高達50 米以上。

龍卷風、台風會引發海嘯嗎?

不會,雖然龍卷風和台風都會造成海水的劇烈運動,但是它們引起的風暴潮與海嘯卻有很大的不同。(1)成因不同。風暴潮是由海麵大氣運動引起的,主要是海水表麵的運動,而海嘯是南海底升降運動造成的,是海水整體的運動。(2)波長不同。海嘯的波長長達幾百公裏,而風暴潮的波長在1公裏以下。(3)傳播速度不同。海嘯的傳播速度每小時可達700~900公裏,非常快,可以與波音747飛機保持同步。但是最快的台風速度也隻有每小時200公裏左右,比海嘯要慢得多。(4)激發的難易程度不同。風暴潮或海浪很容易被風或風暴所激發,而多數海嘯是由海底地震引發的。

火山爆發能引起海嘯嗎?

火山爆發也會引起海嘯,尤其是海底火山。我們知道,火山爆發是岩漿(熱熔岩)穿過地殼而上升到地球表麵。我們用“爆發”來形容火山噴出,是因為它的確駭人。據記載,公元前15世紀地中海中,希臘東南有一個錫拉島,由於桑托林火山發生了極為猛烈噴發,並引起海嘯,其巨浪高達90多米,幾乎整個島嶼被拋向空中,隨後墜入海底,並波及到300千米之外的北非尼羅河河穀。巨大的海嘯使錫拉島上的米若阿文化毀於一旦。1883年8月26日和27日,喀拉喀托火山大爆發,將20立方千米的岩漿噴到蘇門答臘和爪哇之間的巽他海峽。當火山噴發到最高潮時,岩漿噴口倒塌,引發了一次大的海嘯,巨浪蕩平了海岸周圍的鄉村、城市和雨林……爪哇梅拉克的海浪高達40餘米,蘇門答臘的巨浪也高達36米,一塊6米高、600噸重的珊瑚礁被海嘯從海底帶到離海岸100米的陸地上,一艘漁輪被海浪衝到3000米外的陸地上,3.6萬人遭難。這次海嘯波及全球,連英吉利海峽的難潮器都錄下了它的震波。

2007年11月8日早晨,印度尼西亞的克盧德火山(喀拉喀托火山之子)噴射出大量迅猛的熱氣、岩石和熔岩,當時一艘漁船正好停靠在巽他海峽的岸邊。這次噴發的火山口位於山體的一側,巨大的壓力把大量的煙塵和石塊拋上雲霄,場麵十分壯觀。克盧德火山是著名的喀拉喀托火山的一部分,而喀拉喀托火山是世界上唯一一座從海中崛起的火山。這次噴發雖然壯觀,但遠比不上1883年的那次火山爆發的猛烈和所引發的海嘯造成曆史上最大的火山災難。火山引起海嘯方式:

①崩塌與滑坡

海底大規模火山噴發和海底火山口塌陷擾動水體,可以引發海嘯。如1883年8月27日,印尼巽他海峽喀拉喀托火山爆發,將岩漿噴到蘇門答臘和爪哇之間的巽他海峽。在火山噴發到最高潮時,岩漿噴口突然坍塌,引發浪高35米的海嘯。大多數火山噴發除了海底火山口塌陷擾動水體引發海嘯外,還可能因火山噴發膨脹使火山周圍不穩定的滑坡體和崩塌體產生,繼而滑坡和崩塌導致海嘯的發生。

②衝擊波

1980年3月18日,美國華盛頓州聖海倫斯火山噴發,衛星攝下了珍貴照片。經過分析表明,火山爆發的衝擊波穿過200千米厚的大氣層,釋放出相當於500多枚美國當年投擲廣島的原子彈的能量。熾熱噴湧的岩漿使房屋、橋梁、公路、森林、人畜毀於一旦。2004年該火山又爆發。當這種類型的火山噴發發生在海底,將產生災難性的海嘯,但到目前為止,尚未找到實例。

海底滑坡能引發海嘯嗎

人們總是對浩瀚的海洋充滿疑問,海洋裏到底是什麼樣子的呢?其實海洋底下和陸地差不多,有山脈,有高原。它們中有大塊體積處於斜坡處,如果受到海底氣體噴發而發生塌陷、滑坡,也會引發海嘯。1958年7月9日,阿拉斯加裏魯雅灣岸邊發生大滑坡,激起海浪525米高,把兩條小艇推到海拔500米以上的山頂。近年來發現,大洋中的火山島由火山熔岩堆積而成,穩定性比較差,容易塌陷。例如,西太平洋的馬克薩斯群島、印度洋中的留尼汪島、北大西洋的埃爾塞羅—德爾耶羅群島、南大西洋的特裏斯坦—達庫尼亞群島等。如日本九州島的雲仙火山距離長崎東部大約25英裏(約合40千米),1792年噴發後1個月,即5月21日,這個火山群的“老成員”Mayuyama火山斜坡倒塌,由此產生的塌方成為島原市的噩夢。滑落的山體墜入海洋引發海嘯,最大波高達50米以上,塌方和海嘯共造成超過1.5萬人喪命,是日本曆史上最為嚴重塌方災難。在島原市,我們仍可以看到塌方給這片土地造成的傷痕。又如1964年3月3日,美國阿拉斯加州安克雷奇市南部沿海地帶的懸崖滑入太平洋海灣中引發海嘯,巨浪高達70米,令100多人葬身海底。海岸或海底滑坡和水下崩塌,這種現象可能是小規模的,或者幅度緩慢,但有時也會發生大規模水下山體滑落,速度甚至可達每小時100千米。1998年,巴布亞新幾內亞附近發生7.0級大地震,結果引發水下山崩,導致海嘯的浪高達15米,一直入侵到內陸20千米,導致2100人喪生。這次海嘯,原以為是地震直接引發的,後經過海底鑽探與勘測,證實地震先引起巴布亞新幾內亞海下發生滑坡,大約出現4立方千米的水下沉積物移動,故而造成災難性的海嘯,給人們留下了深刻記憶。科學家通過研究加州蒙特裏傑克灣的三維地圖後發現,該海灣水底下的部分山體已經出現斷裂的跡象,很可能在不久的將來出現山體滑坡。一些科學家更暗示,美國東海岸的大陸架也有塌陷的可能性。1954年美國在比基尼島上進行核試驗,曾激起60米高的巨浪,並引發海嘯。

海底核試驗引發海嘯

水下核爆炸是指核彈在水中一定深度的爆炸,主要用於殺傷破壞潛艇、水下的各種設施,並在一定的水域造成放射性沾染。核爆炸火球的光輻射能量大部分被水吸收,在近距離上,可以看到明亮的發光區,並且迅速冷卻、膨脹,猶如一個急劇生長的大氣泡,並產生水中衝擊波。當氣泡上升衝出水麵時,即形成一股浪花翻騰的空心水柱,其直徑可達數米,高度可達幾千米。氣泡內的氣體可以從水柱中心直衝雲霄,形成菜花狀的蘑菇雲團。噴出的氣體溫度遠高於周圍的空氣,進入空中之後一部分聚成冷凝雲。水下爆炸可以產生巨大的波浪,如1枚10萬噸級的核彈在25米深水下爆炸,距爆心1千米處,波浪可高達10米,並且在水麵靠近水柱基部,形成一團環形具有很高放射性沾染的雲霧。隨著水的回落,霧迅速向周圍擴散,並向下風方向漂移,也有可能會隨放射性雨降落下來。

水中爆炸和水麵爆炸都可以形成水中衝擊波,這是水中核爆炸的主要殺傷破壞因素。由於核武器爆炸能量中的50%轉化為衝擊波,因此水中衝擊波的能量非常大。其傳播速度高於水中的音速,大約1.5千米/秒。“二戰”結束不久,1946年7月25日,美國就在北太平洋上比基尼群島附近平靜的太平洋海麵上爆炸了一枚原子彈。這是曆史上由美國軍方實施的第一次水下核爆炸。被曼哈頓工程的工程師們稱為“比基尼?海倫”的這枚原子彈爆炸的威力相當驚人,炸沉11艘巨型軍艦並炸傷6艘。這支舊艦隊是供試驗用的,停在爆炸區內。與此同時,在歐洲和美國的海灘上,婦女們穿起了新的兩件一套式遊泳衣,這種遊泳衣也取名為“比基尼”。美國在比基尼島持續了長達20多年的核試驗,著名的一次是在1965年夏天,核爆炸引起海中噴湧出山一般的水柱,在距爆炸中心500米的海域內,直接引發了海嘯,巨浪高達60多米,離爆炸中心1500米的海浪也在15米以上。附近海麵上的不少艦船被巨浪掀翻。海嘯引起的5米高的海浪一直波及數百千米以外。一些小漁船幾乎全部傾覆。當時美國科學家就預言,水下核爆炸可在遠距離上衝垮敵海岸設施,並造成艦毀人亡。

在美國和俄羅斯的核武器庫中都曾裝備有多種水下核武器。“二戰”後,美蘇兩國對德國潛艇的狼群戰術造成的巨大威脅記憶猶新,因此兩國都不約而同地想到利用水下核爆炸大麵積摧毀潛艇群。美國在20世紀50年代就開始研究對付潛艇群的深水核炸彈。1954年7月,一種被稱為“貝蒂”的編號MK7的核彈頭開始服役,共生產了225枚。以後又陸續研製了W34、W66彈頭,用於裝配MK45魚雷和反潛火箭等水下核武器。為了研製這些核武器,美國在深海中進行過多次核武器試驗。從美蘇水下核試驗情況來看,這些武器在打擊水下目標的同時,也難以避免地會造成海嘯,特別是多枚深水核彈的使用可能造成大範圍的海嘯。中國的大亞灣核電站會不會麵臨大規模海嘯的威脅?

日本福島核電站放射性物質泄漏,最主要的原因是海嘯引起的滔天巨浪將發電機房淹沒,造成應急供電係統不能工作。那麼,中國的大亞灣核電站在這方麵是否安全可靠呢?答案是肯定的。大亞灣核電站所處地理位置和氣象條件與日本福島核電站存在明顯不同,發生類似災害的可能性微乎其微。地震引發的海嘯傳播一般需要數公裏的水深。與日本福島地區不同的是,中國大亞灣海域屬於邊緣海,近海的海水深度隻有幾十米,有記錄的海嘯均沒有超過0.5米。同時,大亞灣核電站所處的大鵬灣附近的遠海到邊緣海之間還有一些島嶼形成的島鏈,即使有海嘯發生.這些島嶼也會形成阻攔作用,從而削弱海嘯的影響。

除了這些天然的屏障,大亞灣核電站在設計上也充分考慮到了海嘯威脅的因素。大亞灣核反應堆的安全殼底部設計高度為海拔7米,而周圍大鵬灣的海平麵最極端高度為6.3米,之間有0.7米的落差。從這個角度而言,安全殼的運行是安全可靠的。除了考慮到安全殼底座7米的安全設計高度外,為防止大浪及爬波,大亞灣核電站還設計安裝了高度為16米的防波防浪堤。這些措施足以抵禦海嘯、台風等自然災害。

天體墜落引發海嘯

彗星、隕石如果掉入大洋中,其衝擊能量也會激起海嘯。當然,彗星、隕石撞擊地球的可能性很小,據估算,約5000年才會發生一次撞擊事件。曾在新西蘭附近海域發現一顆大隕石坑。根據計算,如果隕石直徑1千米,落在水深5千米的大洋中,會引起波高100餘米的海嘯。地質學家們發現數百年前曾有一塊大隕石落入南太平洋。在澳大利亞東部沿海的130米海上地區發現了雜亂的沉積岩,這可能是由海嘯造成的。沉積物的年代可追溯到公元1500年,恰巧這時土著毛利人突然從新西蘭的一些沿岸地區遷走,這也許就是海嘯造成災害的結果。在新西蘭斯圖加特島的兩個可能受到那次海嘯影響的地區,沉積物分別高出海平麵150~220米。為探究那次海嘯發生原因,他們在新西蘭西南海麵下發現一個直徑達20千米,深150米的一個與周圍環境不一樣的岩石坑。對從中取出的岩石坑物質樣本進行鑒定,顯而易見與周圍地區不同,它含有一種被稱為玻隕石的物質,這是地外星體墜落的物證。還有一些大的海嘯也可能是天外來客造成的。彗星、小行星和隕星等降落地球時,畢竟有70%的機會要落進海洋中。科學家估計,地外物質所造成的海嘯大約每1000萬年才會有一次,這種海嘯大多數規模有限,但有時也會引發大海嘯,如一個直徑300米的太空隕石能夠造成浪高11米的海嘯,淹沒1000米的陸地。最近發現的一個海嘯沉積物,對比得克薩斯和墨西哥的異常沉積解釋為海嘯沉積,但它是在一次大規模滅絕性災變時由白堊係/古近係邊界尤卡坦附近的巨大隕石撞擊造成的。它是一個位於墨西哥尤卡坦半島的撞擊隕石坑,埋藏在地表之下。這個隕石坑的名稱取自於隕石坑中心附近的城市希克蘇魯伯,希克蘇魯伯在瑪雅中語意為“惡魔的尾巴”。根據雷達的探測,隕石坑整體略呈橢圓形,平均直徑約有180千米,是地球表麵最大型的撞擊地形之一。在20世紀70年代晚期,地質學家GlenPenfield在尤卡坦半島從事石油探勘工作時,發現過這個隕石坑地形。目前已在該地區發現衝擊石英、重力異常、玻璃隕石等地質證據,可證明希克蘇魯伯隕石坑是由撞擊事件造成。從岩石的同位素研究得知,希克蘇魯伯隕石坑的年代約為6500萬年前,時當白堊紀與古近紀交接時期。2010年3月5日,一個國際研究小組在《科學》雜誌上發表研究報告,確認在6500萬年前,一顆小行星撞擊今天墨西哥境內的希克蘇魯伯地區是造成白堊紀-古近紀恐龍大滅絕的原因。海上撞擊所造成的危害比陸上撞擊的要大得多。大的隕石可以一直衝到海底,在海上造成巨大的海嘯。據計算,尤卡坦希克蘇魯伯的隕石撞擊造成了50~100米高的海嘯,在內陸數千米處形成了堆積。