2011年日本地震海啸对浙江沿海的影响分析

伍远康，俞锡根，楼峰青

（浙江省水文局，浙江 杭州 310009）

2011年日本地震海啸对浙江沿海的影响分析

伍远康，俞锡根，楼峰青

（浙江省水文局，浙江 杭州 310009）

监测表明，2011年的日本地震海啸已明显波及约2 300 km以远的浙江沿海，根据实测潮位资料分析，此次海啸波从发生地到浙江沿海传播耗时在8.77 ～ 10.15 h，抵达大目涂站的平均传播波速为72.6 m/s，观测到的最大波高为0.55 m，按海啸发生地监测到的最大波高计算，抵达浙江沿海的海啸波降幅约0.34 m/100 km。

地震海啸；影响分析；浙江沿海

北京时间2011年3月11日13时46分，在日本本州岛仙台港以东130 km（38.3°N，142.4°E）发生Mw9.0级地震，震源深度约20 km，并引发海啸，造成大量人员伤亡和财产损失。震后30 min，位于日本近岸的Ofunato、Miyako港的验潮站监测到的海啸波幅分别为8.0 m、8.5 m[1]，并波及太平洋沿岸的大部分地区。中国国家海洋预报台在大地震发生后发布了第一份海啸蓝色警报[2]。浙江省位于太平洋西岸，有全国最长的海岸线，涉海灾害防御是防灾减灾的重要内容之一。根据浙江省沿海潮水位自记记录，分析此次地震海啸到达浙江沿海时间，最大波高、波速以及波高衰减因子，对于沿海海啸风险评估、预警、防灾减灾具有重要的现实意义。

1 地震海啸波传播路径

浙江省位于日本的西南部，与日本隔海相望。本次引发海啸的海底断层呈东北偏北走向，海底断层断裂造成的海啸波的能量分布与断层走向垂直，呈西北 — 东南方向分布。海啸波从震中开始，紧贴日本东南部海岸，经东海绕射向浙江沿海传播（见图1）。沿程受日本本岛，琉球群岛的阻隔及东海大陆架的摩阻作用，海啸能量逐渐衰减。传播路径长度和沿程海深依据基础地理信息数据NGDC的ETOPO1海底地形资料（http://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/ wcs - client/）获得。

地球表面上，通过南北极的周长为39 940.67 km。因此，同一经线上纬度相差1°的距离为：

同一纬线上经度相差1°的距离为：

式中：φ为所在纬度，°。

为了准确获得地震波从震中到浙江沿海（象山大目涂）的距离和沿程海深，在海底数字地形上，沿传播路径选择11块四边型区域，分别求得每块四边形的平均海深与其中心经度、纬度，按2点间距离公式：

式中：X1、y1和X2、y2分别为2个点的直角坐标；为2个点的经度和纬度，°，为2个点的平均纬度，°。

求得地震波从震中到浙江沿海的传播距离为2 301.8 km（见表1），由此计算得出传播路径上按距离加权的平均海深为640.8 m。

表1 传播距离和沿程海深统计表

图1 2011年日本地震海啸波至浙江沿海传播路径示意图

2 海啸波实测记录

日本地震发生的当天晚上，位于浙江沿海的主要潮位站的自记仪器均清晰地测记到了海啸波，图2是宁波市象山县大目涂潮位站3月11日的潮水位自记记录图，由图2可以清楚地看到叠加在潮水位自记迹线上的海啸波波动。由于受沿海各潮位站所处位置、离震中的距离以及测站所处海域外围岛礁的阻隔等因素影响，各站海啸波的波幅、出现时间有所不同。为了准确反映各地受影响的情况以及相互之间的影响差异，在浙江沿海的潮位站中从北到南摘录了岱山、定海、大目涂、键跳、海门以及鳌江等6个潮位站3月10日00时至3月12日23时的潮水位过程，绘制成潮水位过程线（见图3）。6个站的潮水位过程线上，都可见到叠加的海啸波；其中，位于传播路径附近的岱山、大目涂站最为明显，而定海站虽同样位于传播路径附近，但由于测站背对传播方向，受舟山本岛阻隔，影响减小。第一个海啸波到达的时间，从北到南分别为岱山22时32分，定海22时45分，大目涂22时35分，键跳23时00分，海门23时20分，敖江23时55分，时间逐渐后延；定海站虽位于北部，但海啸波需绕过定海本岛，抵达时间延长。

图2 2011年3月11日大目涂站潮位自记纪录图

图3 3月10 — 14日浙江沿海6站潮水位过程图

3 海啸波的主要传播特征

3.1 传播时间

从北京时间3月11日13时46分发生地震开始到第一个海啸波抵达浙江沿海各潮位站的时间之差为海啸波传播时间，由此计算得海啸波到达岱山、定海、大目涂、键跳、海门和敖江站的传播耗时分别为8.77，8.98，8.82 ，9.23 ，9.57，10.15 h，平均时间为9.25 h。

3.2 传播速度

海啸在大洋表面上的优势波波长可达数百公里[3]，大洋水深与海啸波的波长之比一般小于1/20，又称为浅水波。其传播速度仅决定于水深，与波长无关，计算公式为：

式中：v为海啸波波速（m/s）；h为海的深度（m）；g为重力加速度（m/s2）。

根据震中到象山大目涂的传播路径上的平均海深640.80 m，计算得海啸波波速为79.3 m/s。但由于地震海啸波沿日本南部近海岸行进和爬高传播时，受到各种近海、近岸复杂因素影响，非线性增大，按上述传播距离2 306.0 km与实测传播时间8.82 h之比的实际传播速度为72.6 m/s，实际传播速度要略低于计算波速。

3.3 最大波高

最大波高又称最大波幅或最大振幅，是指海啸波离开平衡位置的最大位移的绝对值。从图3的监测资料分析，浙江沿海从北到南海啸波的振幅为岱山0.20 m、定海0.10 m、大目涂0.55 m、键跳0.23 m、海门0.12 m、敖江0.41 m，总体自北向南逐渐减小。其中，敖江站振幅不降反升，是否由于海啸波从传播路径东南部的更深海域传来，波幅衰减小之故尚待研究。

3.4 波高衰减因子

地震发生后，位于日本近岸的Miyako港的潮位站监测到的海啸最大波幅为8.50 m，海啸波向浙江沿海传播过程中，受到日本本岛、琉球群岛及东海大陆架的摩擦耗能作用，波幅逐渐降低，象山大目涂测到的海啸波波幅为0.55 m。由此计算地震海啸的波高衰减因子为0.064 7，沿程降幅约0.34 m/100 km。

4 结 语

发生在2011年3月11日13时46分的日本地震，引发的地震海啸已明显波及2 300.0 km以远的浙江沿海，海啸波沿程传播耗时在8.77 ～ 10.15 h，抵达象山大目涂的平均波速为72.6 m/s，最大波高为0.55 m，按海啸发生地监测到的最大波高计算，抵达浙江沿海的海啸波降幅约0.34 m/100 km。由于此次地震发生在西太平洋，距离浙江沿海相对较远，且东海大陆架存在相对较浅的海域，摩擦耗能等使得海啸波幅进一步衰减，对浙江沿海没有产生明显影响。但依据此次地震海啸的原型观测成果，分析海啸波的传播特征，对于浙江沿海海啸风险评估、预警、防灾减灾具有重要的现实意义。

致谢：感谢浙江沿海各潮位站的水文站职工对此次地震海啸的完整、准确观测，为本文分析提供了第一手资料。

[1] 王培涛，于福江，赵联大，等.2011年3月11日日本地震海啸越洋传播及对中国影响的数值分析[J].地球物理学报，2012，55(9)：2088 - 3096.

[2] 温瑞智，任叶飞，李小军，等.我国地震海啸危险性概率分析方法[J].华南地震，2011，31(4)：1 - 13.

[3] 姚远，蔡树群，王盛安，等.海啸波数值模拟的研究现状[J].海洋科学进展，2007，5(4)：447 - 491.

（责任编辑 郎忘忧）

Impact Analysis of the Japanese Tsunami in 2011 on Zhejiang Coastal Areas

WU Yuan - kang，YU Xi - gen，LOU Feng - qing
(Hydrology Bureau of Zhejiang Province，Hangzhou 310009，Zhejiang，China)

Monitoring shows that in 2011 the Japanese tsunami significantly affected Zhejiang coast about 2300 km away. According to the measured tide data analysis，the tsunami wave transmission from the place of occurrence to Zhejiang coast cost between 8.77 ～ 10.15 hr. The waves arrived at Damutu station with an average propagation velocity of about 72.6 m/s. Monitored maximum wave height was 0.55 m. Compared to the maximum wave height monitored at the tsunami scene，the decreasing aptitude was 0.34 m / 100 km.

tsunami；impact analysis；Zhejiang coast

P315.3

：A

：1008 - 701X(2017)01 - 0069 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.01.022

2015-07-28

伍远康(1957 - )，男，教授级高级工程师，大学本科，主要从事水文、水资源及水环境研究工作。

E - mail：wuyk130@zjwater.gov.cn