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基于海啸浮标的海啸数值预报技术研究

发布时间:2020-06-27 05:08
【摘要】:海啸灾害是滨海国家面对的重大自然灾害之一,我国拥有漫长的海岸线,且毗邻环太平洋地震带,存在海啸灾害风险。我国即将建立基于海啸浮标的第二代海啸预警系统,本文对应用于第二代海啸预警系统中的基于海啸浮标数据反演的海啸数值预报技术进行了研究和讨论。通过对反演计算中海啸单位震源规格的设置、海啸单位震源和浮标同化数据的选择、浮标位置以及海底地形等因素对海啸预报的影响的试验,发现预报结果对这些因素的敏感性,以期帮助我们在海啸预报中选择更合适的参数组合来得到较好的预报结果。 通过预报结果对单位震源的敏感性试验发现:选择震源附近合适范围内(覆盖震源断层)的单位震源可以得到比较稳定的单位震源权重值,即比较稳定的震源初始场信息。在建立海啸源函数库的过程中,单位震源的面积过大不利于表现震源的初始场抬升情况。 通过浮标同化数据量的敏感性试验发现:使用海啸波的第一波信息即可得到比较好的预报结果,选择更多的浮标数据对预报结果的影响不大。 通过浮标位置的敏感性试验发现:浮标的位置会影响预报结果。应用两个浮标的数据反演可以给预报结果带来一定改善。 通过预报结果对地形的敏感性试验发现:在深海中预报误差较小,浅海陆架和岛礁等水深小、地形变化复杂的地区预报误差较大。
【学位授予单位】:国家海洋环境预报研究中心
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P731.36
【图文】:

示意图,地震海啸,示意图


式中:C 为海啸波速度,g 为重力加速度,h 为水深。可见海啸波的传播速度随着海水深度的增加而增大。在地形变化剧烈的海区,海啸波的传播存在反射现象,在大陆架和海岸附近,会有相当多的能量被反射。而海啸波在遇到海岛、半岛等障碍物时,还会产生绕射。海啸波传播到湾内波高会骤然增大,特别是在 V型湾口处,湾顶的波高通常是海湾入口处的 3~4 倍,在 U 型海湾约为 2 倍。海啸波在湾口和湾内反复发生反射,会诱发共振产生异常高的波。[19]可见海啸波在地形复杂的浅海和海岸传播时会受到地形的强烈影响,这是海啸预报中的难点。

地震分布,海啸,海水深度,传播速度


图 1-2 海啸的波长、传播速度随海水深度的变化[19]1.1.4 历史海啸灾害及分布大部分海啸是由海底地震引起,所以海啸的分布与地震带有密切关系。全球有两大主要的地震带:环太平洋地震带和地中海—喜马拉雅地震带。图 1-3 展示了历史上全球 5 级以上的地震分布(公元前 2150 年至公元 2000 年)。从图中可以清楚的看到两大地震带。据统计,在 1900 年~2000 年期间,太平洋共发生 711次海啸,约占全球海啸的 75%,地中海 110 次(12%),大西洋 91 次(10%),印度洋 33 次(3%)。可见,环太平洋地震带是地震海啸的主要源区。[14]我国位于环太平洋地震带的边缘,东边有冲绳海槽和琉球海沟,南海东部有马尼拉海沟。所以我国存在遭受地震海啸灾害的风险。历史上也确实发生过海啸灾害。道光十年(1830 年)陈国瑛辑《台湾采访册》中,记有凤山县(今高雄市)在乾隆四十六年(1781 年)曾遭海啸袭击:“乾隆四十六年四、五间,时甚

【参考文献】

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本文编号:2731365

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