日本东北M_W9.0地震海啸在港池及邻近区域诱发的涡流危险性计算与评估分析 被引量：13

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作者 王培涛 闪迪 +7 位作者 王岗 于福江 侯京明 赵联大 原野 范婷婷 任智源 王宗辰 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期4162-4177,共16页

海啸造成的灾害与损失并非都与淹没有关,特别是港口中海啸诱导的强流会对船只及海事设施产生重要的影响及损害.由于海啸流观测数据稀缺及海啸诱导涡流机制的不确定性,过去60年海啸科学主要集中于对海啸波特征及淹没过程的研究与分析,海... 海啸造成的灾害与损失并非都与淹没有关,特别是港口中海啸诱导的强流会对船只及海事设施产生重要的影响及损害.由于海啸流观测数据稀缺及海啸诱导涡流机制的不确定性,过去60年海啸科学主要集中于对海啸波特征及淹没过程的研究与分析,海啸流模拟及验证工作开展较少,导致对海啸流基本特征及其造成灾害现象的曲解.开展海啸诱导的涡流研究及预警服务显得尤为重要及紧迫.考虑快速海啸预警需要,综合对比海啸诱导涡流的物理框架及模型方法,探索兼顾效率与计算精度的海啸流模拟方法是本文的核心工作及出发点.通过分析浅层湍流相干结构(TCS)产生的主要物理耗散机制,确定了考虑2D水平耗散机制的非线性浅水方程可用于海啸涡流的模拟分析.基于高精、高分辨率有限体积模型Geoclaw建立了三个精细化的港口海啸流模型,模型分辨率为5m.利用基于海啸浮标反演的海啸源模型作为初始条件,模拟分析了日本东北地震海啸在远场的海啸波流特征.海啸波流特征模拟结果与观测吻合较好,结果可信.对比发现:波驱动的自由表面流,小的位相或波幅误差就会导致大的流速误差,流的模拟和预报相对波幅来说更具挑战性.研究了海啸波流能量在港池中的分布特征,得到:港池入口及防波堤两端常被强流控制,具有极高的危险性;相对于波幅的空间变化,海啸流具有更强的空间敏感性;所建立的高分辨率海啸模型模拟再现了日本海啸在近场的涡旋结构,给出了与观测基本一致的涡流特征.最后,引入海啸流危险等级标准,分析了港口海啸流危险性等级分布、船只疏散的安全深度及回港的时间周期.针对港口、海湾同时考虑海啸波流特征的海啸预警与评估对于港口应急管理者科学决策具有重要意义. 展开更多

关键词 日本东北地震 海啸涡流 浮标反演 危险性评估 湍流相干结构 非线性浅水方程 海啸波流特征

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2016年全球地震海啸监测预警与数值模拟研究 被引量：8

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作者 任智源 原野 +9 位作者 赵联大 王培涛 侯京明 徐志国 高义 李宏伟 闪迪 王君成 范婷婷 王宗辰 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期98-110,共13页

回顾了国家海洋环境预报中心(国家海洋局海啸预警中心)2016年全球地震海啸监测预警的总体状况,并基于震源生成模型和海啸传播数值模型的计算结果详细介绍了几次主要海啸事件及其影响特性。2016年全年国家海洋环境预报中心总共对全球6.5... 回顾了国家海洋环境预报中心(国家海洋局海啸预警中心)2016年全球地震海啸监测预警的总体状况,并基于震源生成模型和海啸传播数值模型的计算结果详细介绍了几次主要海啸事件及其影响特性。2016年全年国家海洋环境预报中心总共对全球6.5级(中国近海5.5级)以上海底地震响应了45次,发布海啸信息81期,没有发生对我国有明显影响的海啸。结合精细化的数值模拟结果和浮标监测数据,重点介绍了苏门达腊7.8级地震海啸、厄瓜多尔7.8级地震海啸、新西兰7.1级和7.8级地震海啸,以及所罗门7.8级地震海啸的波动特征和传播规律,模拟结果与实测海啸波符合较好。针对厄瓜多尔7.8级地震海啸事件,本文比较分析了均匀断层模型和多源有限断层模型对模拟结果的影响;针对新西兰7.1级地震海啸,探讨了色散效应对海啸波在大水深、远距离传播过程的影响规律。 展开更多

关键词 地震海啸 海啸预警 数值模拟 浅水波方程 BOUSSINESQ方程

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一个覆盖太平洋区域的地震海啸波幅预报系统及检验 被引量：6

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作者 王宗辰 原野 +3 位作者 王培涛 高义 李宏伟 侯京明 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期1-13,共13页

基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术,可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年... 基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术,可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年以来的9次发生在太平洋区域,矩震级(Mw)超过8.0且资料丰富的历史地震海啸事件,对预报系统进行了后报检验。结果表明,线性长波模型能够很好的模拟海啸在大洋中的传播过程;格林公式能够较为准确的估算缓变水深和开阔地形条件下的近岸海啸最大波幅,波幅预警准确率可达80%,基本满足海啸预警需求。以2011年日本Mw9.0地震海啸为例,评估了该系统对中国城市岸段的波幅预警能力,结论基本合理。需要注意的是,利用该系统计算对海啸源特别敏感的近场海啸波幅可能产生较大偏差。提出了若要进一步提高定量海啸波幅预警的准确率,可从以下两个方面加强研究和业务实践:一是采用多数据联合反演方法提升海啸源的精度;二是提高格林公式的适用性,或者构建高效的近岸精细化海啸数值预报系统。 展开更多

关键词 定量海啸预警 海啸波幅预报 格林公式 后报检验

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渤海海域地震海啸灾害概率性风险评估 被引量：5

4

作者 李宏伟 王宗辰 +3 位作者 原野 徐志国 王培涛 史健宇 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期51-57,共7页

渤海作为我国地震活动性最为活跃的近海,其地震海啸风险不可忽视。本文应用概率性海啸风险评估方法对渤海周边区域的海啸风险进行评估。根据历史地震目录建立了渤海区域的震级-频率关系,基于蒙特卡洛算法随机生成了一套10万年的地震目录... 渤海作为我国地震活动性最为活跃的近海,其地震海啸风险不可忽视。本文应用概率性海啸风险评估方法对渤海周边区域的海啸风险进行评估。根据历史地震目录建立了渤海区域的震级-频率关系,基于蒙特卡洛算法随机生成了一套10万年的地震目录,最终通过对地震事件的海啸数值模拟及最大波幅的统计分析给出了环渤海区域典型重现期的最大波幅分布以及重点城市的海啸波幅曲线。评估结果表明,渤海地区海啸风险主要集中在渤海湾和莱州湾周边,波幅可达到1～3 m,辽东湾地区海啸风险较低。 展开更多

关键词 渤海 海啸 概率性风险评估

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基于遥感的台州市海啸脆弱性评估 被引量：3

5

作者 侯京明 高义 +3 位作者 王君成 范婷婷 闪迪 王宗辰 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期12-23,共12页

遥感技术由于具有强大的对地观测能力,因而在灾害评估方面表现出了巨大的潜力。本文基于灾害风险评估理论,利用ASTER GDEM高程数据,NPP/VIIRS灯光数据和LANDSAT卫星影像3种遥感数据对台州市海啸脆弱性进行了评估。主要从暴露性,敏感性... 遥感技术由于具有强大的对地观测能力,因而在灾害评估方面表现出了巨大的潜力。本文基于灾害风险评估理论,利用ASTER GDEM高程数据,NPP/VIIRS灯光数据和LANDSAT卫星影像3种遥感数据对台州市海啸脆弱性进行了评估。主要从暴露性,敏感性和恢复能力3个方面进行了研究:暴露性主要分析了离岸距离因子;敏感性除了考虑到高程、坡度和海岸形状等自然地理因子外,同时也兼顾了社会经济因子;恢复能力主要由土地利用进行分析。利用层次分析法(AHP)计算了敏感性四因子的权重值。最后将脆弱性分为高、较高、中等、较低和低5个等级。脆弱性分析结果显示,台州市沿海研究区域中,78.1%的区域属于低脆弱性,5.9%区域是稍微脆弱,5.4%属于中等脆弱,8.8%是稍高脆弱性,还有1.8%属于高脆弱性区域。脆弱性偏高的地区大多位于近岸6km内,高程和坡度较小的区域。该脆弱性分析方法可推广到全国其他县市区域的海啸风险评估工作中,为政府海啸防灾减灾工作提供科学参考。 展开更多

关键词 遥感 海啸 脆弱性 层次分析法

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地震监测系统在我国海啸预警业务中的应用 被引量：5

6

作者 李宏伟 徐志国 +2 位作者 王宗辰 王君成 史健宇 《海洋预报》 北大核心 2018年第2期1-7,共7页

主要介绍了国家海洋局海啸预警中心目前业务化运行的地震监测系统,说明了系统结构及各模块的主要功能,计算了该系统在南中国海地区的理论监测能力并对业务化运行以来的情况进行了统计。

关键词 地震监测 海啸预警 地震参数

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港湾中海啸流的模拟及其时空演变特征对输入条件不确定性的响应分析 被引量：1

7

作者 王培涛 闪迪 +6 位作者 侯京明 王岗 高义 任智源 范婷婷 王宗辰 王君成 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1325-1340,共16页

一直以来,海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用,特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说,这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现:在远场近岸及港湾系统中,海啸诱导的强流却是造成... 一直以来,海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用,特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说,这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现:在远场近岸及港湾系统中,海啸诱导的强流却是造成损失的主要原因.陆架或港湾振荡导致海啸波幅快速升降诱发强流,可能促使港工设施受到威胁及损害,进而对海啸预警服务及海事应急管理提出了新的挑战.因此,全面理解与评估海啸在港湾中诱发的灾害特征,探索港湾中海啸流的数值模拟方法,发展针对港湾尺度的海啸预警服务指导产品尤为迫切.受限于海啸流验证数据的缺乏及准确模拟海啸流技术方法的诸多不确定性,大部分海啸数值模拟研究工作主要是针对水位特征的研究及验证,可能导致对港湾中海啸灾害危险性认识的曲解与低估.本研究基于非线性浅水方程,针对夏威夷群岛三个典型港湾建立了精细化海啸数值模型(空间分辨率达到10m),并联合有限断层破裂模型计算分析了日本东北地震海啸在三个港湾及其邻近区域的海啸特征,波、流计算结果与实测结果吻合较好,精细化的海啸港湾模型模拟结果可信.模拟发现港湾中较小的波幅,同样可以产生强流.综合分析日本东北地震海啸波、流特征对输入条件不确定性的响应结果发现:港湾中海啸波-流能量的空间分布特征差异较大,这与港湾系统中海啸波的驻波特性相关;相比海啸波幅空间特征,海啸流特征具有更强的空间敏感性;海啸流时空分布特征对输入条件的不确定性响应比海啸波幅对这些不确定性的响应更强,海啸流的模拟与预报更有挑战性;不确定性对海啸流计算精度的影响会进一步传导放大港湾海啸流危险性的评估及对港工设施产生的应力作用的误差,合理的输入条件对海啸流的精确模拟至关重要.最后,希望通过本文的研究可以从海啸波-流特征角度更加全面认识近岸海啸灾害特征,拓展海啸预警服务的广度与深度,从而为灾害应急管理部门提供更加科学合理的辅助决策产品. 展开更多

关键词 日本东北地震 海啸流 时空演变 港湾振荡 非线性浅水方程 有限断层破裂模型

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2019年11月14日印尼马鲁古海7.1级地震的震源机制及海啸数值模拟 被引量：1

8

作者 徐志国 王君成 +2 位作者 王宗辰 梁姗姗 史健宇 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1417-1431,共15页

2019年11月14日16时17分(UTC),印尼马鲁古附近海域发生了M_(W)7.1地震,并引发小规模海啸。为深入理解和认识该地震的震源参数和发震构造特征,评估其引发海啸的危险性,文中初步分析了该地震的区域构造背景、震源机制以及海啸数值模拟等... 2019年11月14日16时17分(UTC),印尼马鲁古附近海域发生了M_(W)7.1地震,并引发小规模海啸。为深入理解和认识该地震的震源参数和发震构造特征,评估其引发海啸的危险性,文中初步分析了该地震的区域构造背景、震源机制以及海啸数值模拟等内容。W震相快速矩张量解反演结果表明马鲁古海地震是一次浅源、以高倾角右旋斜向逆冲为主的地震事件,余震呈SSW-NNE向带状分布,推测此次地震是在马鲁古海东、西两侧哈马黑拉弧-桑义赫弧碰撞所产生的区域应力场的作用下发生的以挤压破裂为主的地震事件。海啸的数值模拟结果表明,在高倾角发震断层近垂直倾滑的逆冲过程中,海底地形产生了同震垂直位移,使得震源上方的水体突然抬升,从而产生了小规模的局地海啸;震源周边大部分潮位站记录的海啸首波理论波形和观测波形的到达时间和波形幅度都较为一致,说明结合W震相反演所得的地震断层面的几何参数能够用于海啸早期预警,可有效地预测海啸地震产生的海啸波高,并对于认识海啸成灾过程及灾害分布具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 马鲁古海地震 海啸 弧-弧碰撞 震源机制 数值模拟

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四维变分同化技术在风暴潮数值模拟中的应用 被引量：2

9

作者 王宗辰 于福江 原野 《海洋预报》 2015年第1期1-9,共9页

利用区域海洋模式ROMS(Regional Ocean Modelling System)及其四维变分同化模块,建立了具有资料同化能力的东中国海风暴潮数值模式,通过将海洋站水位观测资料同化到风暴潮模式中,提高了模式对风暴潮的模拟精度。四维变分同化技术能够在... 利用区域海洋模式ROMS(Regional Ocean Modelling System)及其四维变分同化模块,建立了具有资料同化能力的东中国海风暴潮数值模式,通过将海洋站水位观测资料同化到风暴潮模式中,提高了模式对风暴潮的模拟精度。四维变分同化技术能够在整个同化时间窗口保持动力协调,使模拟结果在该时间窗口内最大程度的靠近观测,同时,得到了最优预报初始场。利用该模式,对两次温带风暴潮过程进行了数值模拟,结果表明:在同化窗口内,同化对模拟精度有明显的提高;结束同化之后,得到的最优预报初始场对临近预报精度也有一定提高。 展开更多

关键词 区域海洋模式ROMS 四维变分同化 风暴潮数值模拟 最优预报初始场

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印度洋区域地震海啸数值预报系统的建立 被引量：1

10

作者 王宗辰 史健宇 原野 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1-8,共8页

建立了印度洋区域地震海啸数值预报系统,主要包括海啸源计算模块、海啸传播计算模块和预警分析模块。借助GPU并行加速技术和GMT绘图软件,系统能够在1 min内产出海啸传播时间和最大波幅图以及印度洋岸段危险警示图,还可以针对重点城市和... 建立了印度洋区域地震海啸数值预报系统,主要包括海啸源计算模块、海啸传播计算模块和预警分析模块。借助GPU并行加速技术和GMT绘图软件,系统能够在1 min内产出海啸传播时间和最大波幅图以及印度洋岸段危险警示图,还可以针对重点城市和港口做定点预报。筛选了2004年以来发生在印度洋区域的4次震级Mw8.0以上地震海啸事件对预报系统的性能进行测试。结果显示:32个验潮站的海啸传播时间计算误差约为15 min,44个站点波幅计算误差不超过30%,危险性分析准确率可达86%。 展开更多

关键词 海上丝绸之路 印度洋区域 海啸数值预报 定量海啸预警

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基于海啸单位源数据库的南中国海区域海啸数值预报方法

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作者 李宏伟 孙立宁 +3 位作者 王宗辰 徐志国 王培涛 史健宇 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2023年第1期21-27,共7页

基于全球俯冲带板片模型Slab 2.0将马尼拉海沟划分为80个海啸单位源,构建了海啸单位源数据库,建立了基于单位源数据库方法预报海啸的业务化流程。经过与现有海啸数值模型计算结果的比对,单位源数据库预报的最大海啸波幅平均预报一致性... 基于全球俯冲带板片模型Slab 2.0将马尼拉海沟划分为80个海啸单位源,构建了海啸单位源数据库,建立了基于单位源数据库方法预报海啸的业务化流程。经过与现有海啸数值模型计算结果的比对,单位源数据库预报的最大海啸波幅平均预报一致性可以达到88%,能够满足业务化需求。 展开更多

关键词 海啸 预警 单位源 Slab 2.0

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一个基于GPU并行加速的海啸数值模型

12

作者 王宗辰 原野 李宏伟 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期200-205,共6页

地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间... 地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间,本研究对COMCOT海啸数值模型进行了基于图形计算单元GPU的二次并行开发。将原模型中海啸传播计算模块通过CUDA_C语言编写内核函数整体移植到GPU上并行加速,CPU负责模型其他代码的执行。为了减少CPU和GPU之间的数据通信,将吸收边界和变量更新函数一并改写。仅在需要输出的时间节点,GPU向CPU传递结果,其他时间步长,CPU和GPU之间只有指令和少量参数传输,基本可视为零耗时。基于GPU并行加速的COMCOT较串行版本效率提升超过67倍,加速性能显著优于基于CPU共享内存的OpenMP并行版本。交叉使用常水深和真实地形,采用均匀滑移海啸源和有限元海啸源对模型的计算结果进行了较为全面的分析检验,相对误差最大不超过1%,为大范围的越洋海啸实时计算提供了有力工具。 展开更多

关键词 海啸数值模型 COMCOT GPU并行加速 CUDA_C

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综合防治禽霍乱的经验体会

13

作者 范根成 孙冰爱 +2 位作者 马长新 王宗辰 高勤 《中国家禽》 北大核心 2003年第6期13-14,共2页

关键词 综合防治 禽霍乱 巴氏杆菌 传染病 鸡 发病情况 药物治疗

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有限断层模型在2015年9月16日智利M_w8.3级地震海啸数值模拟中的应用与评估 被引量：3

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作者 闪迪 王培涛 +4 位作者 任智源 原野 赵联大 范婷婷 王宗辰 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期49-60,共12页

2015年9月16日22时54分(当地时间)智利中部近岸发生M_w8.3级地震,震源深度25km。同时,强震的破裂区长200km,宽100km,随之产生了中等强度的越洋海啸。海啸影响了智利沿岸近700km的区域,局部地区监测到近5m的海啸波幅和超过13m的海啸爬坡... 2015年9月16日22时54分(当地时间)智利中部近岸发生M_w8.3级地震,震源深度25km。同时,强震的破裂区长200km,宽100km,随之产生了中等强度的越洋海啸。海啸影响了智利沿岸近700km的区域,局部地区监测到近5m的海啸波幅和超过13m的海啸爬坡高度。太平洋区域的40多个海啸浮标及200多个近岸潮位观测站详细记录了此次海啸的越洋传播过程,为详细研究此次海啸近场及远场传播及演化规律提供了珍贵的数据。本文选择有限断层模型和自适应网格海啸数值模型建立了既可以兼顾越洋海啸的计算效率又可以实现近场海啸精细化模拟的高分辨率海啸模型。模拟对比分析了海啸的越洋传播特征,结果表明采用所建立的模型可以较好地再现远场及近场海啸特征,特别是对近场海啸的模拟结果非常理想。表明有限断层可以较好地约束近场、特别是局部区域的破裂特征,可为海啸预警提供更加精确的震源信息,结合高分辨率的海啸数值预报模式实现海啸传播特征的精细化预报。本文结合观测数据与数值模拟结果初步分析了海啸波的频散特征及其对模型结果的影响。同时对观测中典型的海啸波特征进行的简要的总结。谱分析结果表明海啸波的能量主要分布在10~50min周期域内。这些波特征提取是现行海啸预警信息中未涉及,但又十分重要的预警参数。进一步对这些波动特征的详细研究将为海啸预警信息及预警产品的完善提供技术支撑。 展开更多

关键词 有限断层 数值模拟 地震海啸 海啸浮标 自适应网格

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2021年7月29日阿拉斯加半岛海域M_(W)8.2地震海啸预警分析

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作者 王宗辰 史健宇 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2022年第5期1-7,共7页

梳理了国内外海啸预警中心对2021年7月29日14时16分(北京时)美国阿拉斯加半岛海域发生的M_(w)8.2浅源地震海啸的应急响应过程,并对各中心的海啸预警产品内容和发布情况进行了对比分析。结果表明:自然资源部海啸预警中心应急处置得当;美... 梳理了国内外海啸预警中心对2021年7月29日14时16分(北京时)美国阿拉斯加半岛海域发生的M_(w)8.2浅源地震海啸的应急响应过程,并对各中心的海啸预警产品内容和发布情况进行了对比分析。结果表明:自然资源部海啸预警中心应急处置得当;美国机构的海啸预警发布效率更高,但在局地海啸最大波幅出现之前就取消了预警,存在安全隐患。结合此次事件,建议我国进一步加强全球海底强震的监测解析能力和海啸预警分析手段,并将海啸监测和预警能力继续拓展至全球大洋。 展开更多

关键词 阿拉斯加半岛 地震海啸 海啸预警

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基于震级上限估计的渤海海啸危险性与共振特征研究

16

作者 孙立宁 史健宇 +5 位作者 左丽明 王平 王培涛 高义 卢伟 王宗辰 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期481-495,共15页

根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损... 根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损失的风险。在该海啸源情景下,渤海海盆内易激发长期的水位自由振荡,部分区域水位振荡可持续20 h以上,振荡波幅的大小与海啸首波波幅相当或更大。基于快速傅里叶变换方法对海啸波进行频谱分析,部分长周期频谱成分满足区域固有共振特征。因此,渤海内一旦发生海啸,不仅要关注海啸首波可能造成的灾害性影响,还要密切关注海啸首波到达后,可能产生的长时间、长周期的海啸波共振以及往复式海啸流造成的影响。 展开更多

关键词 震级上限 渤海 海啸 危险性 海啸共振

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