海啸研究

海啸是一种频率介于潮波和涌浪之间的重力长波，传播速度 c=(gh)1/2（g为重力加速度，h为海区深度）。大洋中海啸震源的水面最初升幅大致在1～2m 之间，在深海传播时，由于波高和波长之比（波陡）甚小，周期上百公里，难以察觉到反常的现象。当海啸波接近海岸时，由于水体变浅，海啸波速度减慢，波长变短，部分动能转换为势能，海浪之堆积而使其高度大为增加，就此掀起滔天巨浪，近岸波高可达20m以上。海啸的传播可分为3个阶段：1、源地附近的传播；2、大洋中的自由传播；3、近岸带中的传播。海啸在传播过程中，如果不发生反射、绕射和摩擦等消耗时，波高α与波长l和水深h的变化符合格林定律：α≈h-1/4l-1/2（当波高α大于h的几分之一时，公式不适用）。在绝大多数的情况下，海啸源地的海底断层呈狭带状。由于海中的山脊均是波导，而波导面上能量集中处的波高特别大，所以能量辐射的方向性就表现得特别明显，例如1946年4月1日的阿留申海啸和1952年11月4日的堪察加海啸，就是明显的例子。在水深急剧变化或海底起伏很大的局部海区，会出现海啸波的反射现象。在大陆架或海岸附近，海啸在传播过程中有相当多的能量被反射，称为强反射；而在深海下的山脊和海底上的反射则属弱反射。如果水深和波长的比值远大于水深的梯度，则不发生反射。此外，海啸波在传播过程中遇到海岸边界、海岛、半岛、海角等障碍物时，还会产生绕射。海啸进入大陆架后，因深度急剧变浅，能量集中，引起振幅增大，并能诱发出以边缘波形式传播的一类长波。当海啸进人湾内后，波高骤然增大，特别是在V型（三角型或漏斗型）的湾口处更是如此。这时湾顶的波高通常为海湾人口处的3～4倍，在U型海湾，湾顶的波高约为入口处的2倍，在袋状的湾口，湾顶的波高可低于平均波高。海啸波在湾口和湾内反复发生反射，会诱发湾内海水的固有振动，当海啸周期与湾内固有周期接近时，因共振引发异常高的波。这时可出现波高10～15m的大波和造成波峰倒卷，甚至发生水滴溅出海面的现象，溅出的水珠有时可高达50m以上。