大地震在什麼環境發生?需要建立海嘯預警系統?


  自然界中有四種環境的遽變可以形成海嘯,一、海底地震。二、海底火山爆發。三、海岸或海底大山崩。四、隕石撞擊。其中以海底大地震引發的海嘯最為常見,約數年或十數年之間就會發生一次災害性海嘯事件。1990年以來(2004年南亞海嘯除外),海嘯災害共有十次,其中以1998年在新幾內亞俾斯麥海的海嘯造成約2000人的死亡最為嚴重表二)。海底火山爆發與海底大山崩產生的海嘯頻率可能是數百年至千年,歷史中火山爆發引發海嘯造成最重大傷亡的是1883年於印尼外海地克雷克圖爾海底火山爆發,造成約36000人死亡(表三。另外,隕石撞擊引發的海嘯最為少見,數十萬年至數百萬年才可能發生。這些形成海嘯的成因,則以最為少見的隕石撞擊所造成的衝擊最為慘重;6500萬年前的隕石撞擊事件中造成地球上約80%的生物死亡,同時也造成眾所皆知恐龍與菊石的絕滅。

  海底地震形成海嘯的原因是大地震時海底地殼會產生巨大的變動,如同921地震造成車籠埔斷層上盤地殼被抬升了1-10公尺。蘇門答臘外海的隱沒帶發生規模9.0地震(百年來第四大地震),造成海底地殼抬升了16公尺,同時蘇門答臘島也向西移動30公尺。面積廣大的海床在瞬間被抬升時,海床上方幾千公尺深的海水同時也被向上掀起數公尺,並形成數公尺高的波浪以同心圓狀向四面八方傳遞,表面波浪則以數百公里的時速傳播;海浪的傳播速度與水深有關(v=√g×h, v速度,h水深,g重力加速度海深愈深時海嘯速度愈快。但是外海深水環境的浪高僅有數公尺(1-3公尺),當海浪傳播到近岸淺海時,浪高會突增十數公尺至數十公尺,而速度則減慢(時速還具有數十公里)。因此海嘯近岸還具有十數公尺浪高,以及數十公里流速,才會造成沿海地帶慘重的災情。

  為何海嘯傳播到達淺海時,海浪的振幅會急劇的增高?原因有下列幾點,海嘯在外海形成長波的海浪,波長可達100-200公里,浪高僅數公尺,但波速每小時可達500公里以上。當海浪接近淺海時海浪撞擊海床使得波速變慢,

導致後浪覆蓋前浪造成浪高加大,另一因素是波速變慢時波長變短,但振幅變大;在這些因素影響之下海嘯傳播近岸時就會形成漫天巨浪(圖三)。此次南亞海嘯近岸的浪高達十幾公尺,1993年日本北海道發生海嘯的浪高達30公尺。



表二   1990年以來的海嘯災害

 

日期

地震規模

海嘯高度

死亡人數

地點

1992-09-02

7.2

10 m

170

尼加拉瓜

1992-12-12

7.5

26 m

1000

印尼 佛羅列斯島

1993-07-12

7.6

30 m

200

日本 北海道

1994-06-02

7.2

14 m

220

印尼 爪哇

1994-100-4

8.1

11 m

11

千島群島

1994-11-14

7.1

7 m

70

菲律賓 民答那峨島

1996-02-21

7.5

5 m

12

祕魯

1998-07-17

7.0

15 m

2200

新幾內亞

2001-06-23

8.3

5 m

50

祕魯

2004-12-26

9.0

10 m

>300000

印度洋沿岸

 


表三   歷史紀錄中主要的海嘯災害

 

時間

海嘯發生地點

死亡人數

地點

1692-06-07

加勒比海

2000

波多黎各

1755-11-01

大西洋

60000

葡萄牙 里斯本

1835-02-20

祕魯-智利海溝

不知道

1868-08-08

祕魯-智利海溝

10000-15000

1883-08-27

印尼

36000

印尼克雷克圖爾海底火山爆發

1896-06-15

日本海溝

27122

日本 北海道

1908-12-28

西西里島

58000 (包含地震)

西西里島,義大利南側

1933-03-03

日本海溝

3000

日本 本洲

1946-04-01

阿留申海溝

159

阿拉斯加與夏威夷

1960-05-22

智利海溝

115

智利

1964-03-27

千島群島海溝

1500 (夏威夷61人)

阿拉斯加

1976-08-23

菲律賓西里伯海

8000

菲律賓

1993-07-12

日本海溝

200

日本 北海道

1994-06-02

印尼

220

印尼 爪哇

1998-07-17

新幾內亞俾斯麥海

2200

新幾內亞