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首先是第一个子问题:什麽样的地震会引起海啸?可以参考本人在
http://www.zhihu.com/question/20172216
' g: J; |: y/ B 问题中的答案。其实这个问题跟海啸预警的机制关系不大。“没有引起海啸警报”只是因为海啸的强度没有达到预警的阈值。
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回答主题。发生海啸的几个过程中,地震以目前人类的技术手段,是无法预报的。只能在地震发生后进行预警。海啸预警包括收据海啸波数据(或者地震波的数据)-通过数值模式模拟海啸波(最重要的信息包括海啸波的波高和到达时间,对于有可能受灾的地区,比如在太平洋发生的海啸,一般都需要模拟整个太平洋海域)-针对特定区域发出预警。其中前两个阶段是技术问题,最后一个阶段是公共管理的问题(个人感觉,对最后一个阶段不是很熟悉)。
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一、那么海啸发生后,有多少时间用来收集数据-计算海啸波-发出预警呢?
% \0 ]! n$ F, |9 Q% H9 o) ? 答案是取决于与震中的距离。海啸波和地震波是有时间差的,地震波的纵波(也叫做P波)的波速大约为5.5~7 千米/秒[1],海啸波的传播速度取决于水深,在5000米的水深中不过大约0.2千米/秒,接近浅水时还会更慢。这个速度差就是用来预警的时间。概念上,离震源越远,用来预警的时间就越多。20千米远,大约有100秒时间;100千米远,大约500秒。
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如2011东日本大地震,在与死神的赛跑中,距离最近的宫城县仅有10分钟(距离震中约130千米)的时间用于预警。
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二、地震/海啸数据收集
" y& U: J9 l, X* v 海啸预警收集的数据是什麽数据呢?这里有个权衡:
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1. 地震波的数据,优点是时间上比海啸波的数据快,缺点是需要通过地震波推算地震的性质(强度、震中、震源深度等),属于间接的数据。而事实上,这部分推算不够精确,是2011东日本海啸巨大灾难的主要原因之一。
$ G' r4 I! n: B8 f N 2. 直接测定海啸波的数据,优点是“直接”,缺点是只有当海啸波到达某些站位,也就是海啸发生、传播的过程开始之后,才能够得到海啸的数据,而此时可能已经有些区域受灾了。
* I3 v: P$ x) {* l: M0 k1 | 日本气象厅(JMA)采用的海啸预警系统是基于前者,利用遍布日本的地震仪,测定地震波数据的预警,始建于1999年[2]。
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& ?- L1 C) o4 n& ]3 `3 u6 ~ 图1 日本的海啸预警示意图(图中所示约3分钟就可以发布第一次海啸预警,但是实际上,由于地震波数据反演的不准确,可能多次修改预警等级,造成预警不精确)
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( Q) K y7 V: [3 D 图2 NOAA的太平洋海啸预警中心则是基于后者,利用遍布大洋的DART浮标进行海啸波的监测。图中所示为浮标的位置,不同颜色表示布设的国家。
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只要任意两个以上浮标监测到海啸波,即可通过这些数据来推算海啸波的来源、强度,从而进行数值模拟。由于是直接测定,精确度比地震反演高。推算得到海啸源数据后,利用预先设定好的模式,计算海啸的波高和到达时间。即使在单核的PC上,也只要花10分钟,即可计算出精度为2分(大约3.67千米)、整个太平洋海区的波高和到达时间[3]。在大型计算机上所花费时间则更少。
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计算出每个区域的海啸波到达时间和波高,即可根据特定的标准,发布海啸预警。接下来就涉及到发布预警的方法、手段等问题~就不是我的领域了~
( j$ L6 V4 }; a: A$ M* o 总结:
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1. 利用深海浮标监测海啸波的数据;
Z* j9 k9 {5 { 2. 根据数据推算海啸波的性质,包括发生位置、海啸源的强度;
' I4 e$ {! g0 P! Q 3. 利用数值模式模拟海啸波,从而计算整个海区的海啸波到达时间和波高;
, v& o& r+ l4 K7 } 4. 根据数值模式的结果发布海啸预警。
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[1]
地震波_百度百科
% S: ?1 E9 i# U: E [2]
Japan Meteorological Agency
2 B) Z, X( k. C+ J [3] Tang, L., et al. (2009). "Development, testing, and applications of$ K) _% I0 p9 ]$ x( P7 j: j& u. N
site-specific tsunami inundation models for real-time forecasting." Journal* \6 K. n ]/ E3 b* t8 M G& e
of Geophysical Research114(C12).
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