5.1.2 地震次生灾害——海啸
1）海啸定义及分类
由于海底地震、海底火山爆发、海岸山体崩塌和海底滑坡等诸多因素引起海水剧烈起伏，形成巨大的波浪并向前推进，在涌向沿海区域时所形成的破坏性巨浪称为海啸。道光十年也就是公元1830年，《台湾采访册》中记载了凤山县即今天的高雄市，在乾隆四十六年也就是公元1781年四五月间曾遭海啸袭击。书中记载：“时甚晴霁，忽海水暴吼如雷，巨涌排空，水涨数十丈，近村人居被淹，皆攀缘而上至树尾，自分必死。不数刻，水暴退。”这也是我国古代比较明确的关于海啸的记录。
基于不同的标准，海啸可以划分为不同的类型：
（1）根据形成的原因不同，海啸可分为四种类型：
①气象变化引起的风暴潮，是由于剧烈的大气扰动，如强风和气压骤变导致海水强烈地异常升降，从而形成的灾害。
②火山海啸，是由于海底火山喷发造成的大量喷发物在短时间内进入海水，从而引起海水动荡。
③滑坡海啸，由于海底陆坡失稳滑塌，大量快速落下的沉淀物和岩石导致了大规模的海水移动，引发海啸。与滑坡海啸类似的还有冰川崩塌和海岸滑塌引起的海啸。
④地震海啸，是海底发生地震时，海底地形急剧升降变动引起海水强烈搅动。统计资料表明，最典型的海啸现象一般都是由海洋地震所引发的。通常当发生6.5级以上的地震，且震源深度小于20～50 km时，才能发生破坏性的地震海啸。如果要产生灾难性的海啸，震级则要有7.8级以上。毁灭性的地震海啸全世界大约每年发生一次，尤其是最近几年发生的地震海啸都形成了巨大的破坏性。
（2）按运动机制的不同，可分为两种形式：
①下降型海啸。某些构造地震引起海底地壳大范围的急剧下降，海水首先向突然错动下陷的空间涌去，并在其上方出现海水大规模积聚，当涌进的海水在海底遇到阻力后，即翻回海面产生压缩波，形成长波大浪，并向四周传播与扩散，这种下降型的海底地壳运动形成的海啸在海岸首先表现为异常的退潮现象。
②隆起型海啸。某些构造地震引起海底地壳大范围的急剧上升，海水也随着隆起区一起抬升并在隆起区域上方出现大规模的海水积聚，在重力作用下，海水必须保持一个等势面以达到相对平衡，于是海水从波源区向四周扩散，形成汹涌巨浪。这种隆起型的海底地壳运动形成的海啸波在海岸首先表现为异常的涨潮现象。
（3）根据地震源距离海岸的距离，海啸可分成两类：
①近海海啸，或称本地海啸。海底地震海啸生成源地在近岸100～200 km范围。海啸波到达沿岸的时间很短，只有几分钟或几十分钟，带有很强的突然性，根本无法防御，危害极大。例如，2004年印度洋海底地震的震中在印尼苏门答腊岛的西北近海，除该岛北部的亚齐地区近在咫尺外，重灾区的斯里兰卡、印度东岸、泰国、马尔代夫等，相距都不超过1500～2000 km，海啸波在几十分钟至2 h内到达，从而造成了严重的损失。
②远洋海啸。是从远洋甚至横越大洋传播过来的海啸。海底地震产生后，由于整层海水的抖动而在洋面上生成波长为几十或几百千米的震荡波，以高速往四外传播，传播速度约为1000km/h。图5-2为计算出的海啸波传播图。以南美洲智利沿海为震源中心的海啸波，大约24 h后就可以横越整个太平洋传播到日本群岛、琉球群岛一带。
图5-2 智利地震引起的海啸传播
2）地震海啸产生条件
从海啸的形成机理分析可知，地震海啸的产生需要满足三个条件：
（1）深海。地震释放的能量要变为巨大水体的波动能量，地震必须发生在深海，只有在深海海底上面才有巨大的水体。发生在浅海的地震产生不了海啸。
（2）大地震。要产生波长非常长的海啸波，必须有一个力源作用在海底，这个力源的尺度要和海啸波的波长相当，在它的整体作用下，才有可能产生海啸。因此，只有7级以上的大地震才能产生海啸灾害，小地震产生的海啸形不成灾害。太平洋海啸预警中心发布海啸警报的必要条件是：地震必须发生在深海，震源深度＜60 km，同时地震的震级＞7.8级，这从另一个角度说明了海啸灾害都是深海大地震造成的。值得指出的是：海洋中经常发生大地震，但并不是所有的深海大地震都产生海啸，只有那些海底发生激烈的上下方向位移的地震才产生海啸。
（3）开阔逐渐变浅的海岸条件。海啸要在陆地海岸带造成灾害，该海岸必须开阔，具备逐渐变浅的条件。1960年智利地震海啸和2004年印尼地震海啸破坏最严重的地方大多数都是在海底地形由深逐渐变浅的海湾。有些地方距离地震震中很近，但这些地方附近的海底地形陡峭，海啸造成的灾害却不大。当海啸波在深海快速传播时，海底地形没有明显变化时，在一个波长的范围（500 km）内，海啸波造成的海面高程变化不到1.0 m，几乎很难察觉。从机理上讲，海啸波是一种波浪特殊形式——孤立波，其最大特点就是水体中水质点的运动速度从水面到水底几乎是一致的，也就是沿水深整个水体都在水平前进运动，蕴含了巨大的动能。当海啸传入大陆架后，因深度急剧变浅，上千米深水体中包含的能量都在近岸处释放，使海面波高骤增，最大波幅可达20～30m，波速极快，从而造成极大的危害，如图5-3所示。表5-2给出20世纪记录到的特大地震海啸波高。
图5-3 海啸行至浅水区波高陡增示意图
表5-2 20世纪记录到的特大地震海啸波高
3）地震海啸发生概况
（1）世界地震海啸。
地震海啸灾害是世界上一种极其严重的地震次生灾害。有史以来，世界上已经发生了近5000次程度不同的破坏性海啸，造成了生命和财产的巨大损失。下面介绍两次距今较近的地震海啸灾难。
①2004年印度洋地震海啸。2004年12月26日晨7点59分，印度尼西亚苏门答腊岛西北近海（3.9°N，95.9°E，如图5-4所示）发生里氏9级强烈地震（后修正为里氏9.3级，为有记录以来的第二大地震，仅次于1960年5月23日智利发生的里氏9.5级大地震）。地震引起了巨大海啸，浪高近10 m，所到之处无数的城镇、村庄被夷为平地。这场突如其来的灾难给印度尼西亚、斯里兰卡、泰国、印度、马尔代夫等国造成巨大的人员伤亡和财产损失，而且海啸还波及非洲的索马里、坦桑尼亚等国家。这次地震海啸导致近30万人遇难（表5-3），经济损失难以量计，其强度是100年来全球非常罕见的。美国国家海洋与大气管理局局长麦克里尼说，像这样重大的灾难大约700年才会发生1次。
表5-3 2004年印尼海啸受灾国死亡和失踪人数
图5-4 2004年印度洋地震海啸传播示意图
②2011年日本地震海啸。2011年3月11日14∶46（当地时间）在日本东北部太平洋海域（日本称此处为“三陆冲”）发生强烈地震，震级达到9.0级（有记录以来第五大地震）。震中位于日本宫城县以东太平洋海域，距仙台约130 km，震源深度20 km。日本气象厅随即发布了海啸警报称地震将引发约6 m高海啸，后修正为10 m。根据后续研究表明海啸最高达到23 m。地震引发的巨大海啸对日本东北部岩手县、宫城县、福岛县等地造成毁灭性破坏，并引发福岛第一核电站核泄漏。据日本《产经新闻》的报道，日本警察厅统计结果显示，截至3月30日上午，日本受灾的12都道县确认遇难人数11 232人，警方接到家属报失踪人数16361人，共计27593人。由于海啸和福岛核事故，对当地5.2万人进行了疏散。
（2）我国地震海啸。
中国大陆以东受宽阔的大陆架和一系列岛弧保护，包括日本列岛、朝鲜半岛、琉球群岛、中国台湾岛、菲律宾群岛、印度尼西亚群岛和中南半岛等。这种天然地理屏障得天独厚，可以阻挡太平洋传播来的远洋海啸。因而在历史上，近2000多年来仅发生25次地震海啸，其中有8～9次破坏性海啸，频率相当低，而且70%集中于台湾和南海沿岸。
太平洋的远洋海啸波传播到我国近海，经过岛弧和浅海大陆架，能量极大衰减。以1960年智利特大地震海啸为例，当地波高25 m，传到夏威夷时为11 m，到日本时为6 m，到香港时仅为38 cm，长江口记录到的波高只有20 cm。1983年5月26日晨，日本海东北部发生7.7级地震海啸，傍晚时上海附近验潮站记录到的海啸波，波高约为40 cm。1992年1月4—5日，我国海南岛西南海域（18°N，108°E）海底发生8次地震，最大震级3.7。海南岛南部的榆林验潮站于5日下午记录到周期30 min、波高0.78 m的海啸波，三亚验潮站也同时观测到4～6次波高0.5～0.8 m的海啸波。总的来说，中华人民共和国成立以后，我国没有遭受过较严重的海啸灾害。中国（除台湾地区外）遭受海啸袭击的频率很低。但必须指出，印度洋沿岸各国（除印度尼西亚外）历史上遭受海啸袭击的频率也很低，但在2004年12月26日却遭到海啸的毁灭性袭击。因此，我们决不能放松防御海啸灾害的警惕。
4）海啸预警
目前海啸预报的方法已经成熟，并且有许多方法能够预测海啸。最直观的方法就是海啸浮标，海啸浮标通过对比相邻两次海底水位差来判断是否会发生海啸。当相邻两次海底水位差超过某一阈值时，系统认为海啸已经发生。更为先进的手段是利用卫星遥感技术，通过卫星测量出卫星到海面的距离，可以对海面进行实时的监测。卫星监测的原理是向地球表面发射调制后的压缩脉冲，经海面反射后，由接收机接收返回的脉冲，并测量发射脉冲的时刻与接收脉冲时刻的时间差及返回的波形，便可以测量出卫星到海面的距离，并可对海面进行实时的监测。此外，还有根据潮位站站点水位检测数据也能感知海啸的到来。潮位站又名验潮站，是在选定的地点设置自记验潮仪或水尺，记录水位升降变化，进而研究潮汐性质和掌握被验潮海区的潮汛变化规律的观测站。目前，世界上已形成了一些先进的海啸预警系统，如太平洋海啸预警系统，它通过分布在整个太平洋区域的地震台站和海洋潮汐台站组成的监测系统，评估潜在的海啸地震危险，并为环太平洋周边国家提供海啸预警信息。