书城科普夺命巨浪:海啸灾害的防范自救
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第11章 未雨绸缪——海啸的防御方法(1)

减轻海啸灾害的必要性

海啸给人类带来巨大的灾难,但是目前,人类对海啸、地震、火山等突如其来的灾变,只能通过预测、观察来预防或减少它们所造成的损失,并不能控制它们的发生。

掌握海啸的科学知识对于减轻海啸灾害是非常重要的,所以,我们应该采取积极有效的措施来减轻海啸灾害。而减轻海啸灾害,我们还需要关注很多问题,如哪些地方是海啸灾害多发区?灾害能有多严重?海啸灾害的发生频度如何?了解了这些,才能有针对性地进行灾害的预防,以减轻灾害造成的各种损失。通常这叫作灾害的区域划分,也被称为灾害预测。

海岸地区发生的海啸灾害,其大小主要是受海底地貌和陆地地形的影响,如果海水水深由海洋向陆地减小得很快,而且沿岸陆地平坦且海拔低,那么即使不大的海啸波,也会形成很大的海啸灾害。所以,在沿海进行各种设施建设时,要尽量避开或避免这些地方。如果是非常有必要的,不得不进行的建设施工,那就必须完善相应的预防措施,做好预防准备工作。

2004年印度尼西亚地震海啸在泰国沿海造成巨大灾害,海啸来临前海水先是大规模减退,岸边海底露出许多少见的小鱼和贝壳,海边的游客以为遇到了难得的机会,纷纷下海捡拾小鱼和贝壳,大约20分钟后,十几米的巨浪以排山倒海之势迅速席卷海岸,沿岸一切生命财产都被海水无情地吞噬。没有人知道,异常的退潮和罕见的小鱼贝壳就是海啸出现的前兆。如果多了解一些海啸知识,是否可以避免或减少海啸造成的损害呢?

所以,我们应该经常性地开展一些海啸知识的宣传和教育工作,使防灾抗灾意识深入人心,而有效的减灾行动是要做到有效地预防。

社会公众要有防灾意识和常识,社会团体和各级政府应该有应急预案,国际社会要加强合作,只有这样,才能最大限度地减轻灾害。

海啸预警史话

人类对海啸的研究始于19世纪初,法国数学家A.L.柯西和S.D.泊松奠定了海啸的理论研究基础。

国际海啸预警系统是1965年开始启动的,此前的1964年阿拉斯加一带海域发生了里氏9.2级的地震,地震引起的巨大海啸袭击了大半个阿拉斯加。海啸发生后,美国国家海洋和大气局开始启动这一研究。

后来,太平洋地震带的一些北美、亚洲、南美国家,太平洋上的一些岛屿国家、澳大利亚、新西兰,以及法国和俄罗斯等国都先后加入。

1966年联合国科教文组织政府间海洋学委员会成立了“太平洋警报系统国际协调组”,有20多个国家和地区参加,它的任务是探测太平洋地区的主要地质、发布海啸警报、搜集和交换地震产生海啸的海浪及海面升降资料等。前苏联、美国、日本等国均建立了海啸警报中心,设立观测站网进行检测。

据介绍,国际海啸预警系统一般是把参与国家的地震监测网络的各种地震信息全部汇总,然后通过计算机进行分析,并设计成电脑模式,大致判断出哪些地方会形成海啸,其规模和破坏性有多大。国际海啸预警系统通常不会对里氏7.1级以下的地震发布预警,因为这一级别以下的地震很难在海洋中产生大的连锁反应。

1983年日本中部发生一次7.7级大地震,监测系统向东京发出警报,专家对警报内容进行分析,推断将发生海啸。但是,分析耗时达20分钟,在政府发出警报前,已经有100人被地震引起的海啸卷走。

日本科学家随后改进了监测系统,1986年安装的设备可以自动接收地震仪的读数,并在10分钟内发出警报。然而,改进还是不够完善。

1993年,北海道发生7.7级地震,几乎立即在震中引起海啸。因为北海道以前从未发生过海啸,没有人预计到此次地震会引起海啸;地震发生后不到3分钟,海啸涌起高达29米的大浪直扑奥尻市。7分钟后政府下令疏散,虽然反应不算迟缓,但是已经有198人丧生。现在奥尻市已筑起一道长达14千米的防波堤,在某些地段防波堤高达12米,并安装预警系统,只要地震达到日本震级4级,便会自动发出警报。

太平洋由于海啸多发,所以海啸预警系统很发达。印度洋由于历史上很少发生海啸,近百年来又没有发生过海啸,所以没有国家参加海啸预警系统,根本没有海啸预警网络,此次印尼海啸造成的重大伤亡和没有及时预警关系很大。此次大地震发生15分钟后太平洋海啸预警中心就从檀香山分部向参与联合预警系统的26个国家发布了预警信息。如果印度洋也有预警系统,也许人们就可以更好地利用从震后到海啸登陆印度洋沿岸的宝贵的90分钟。预警早一分钟就可以挽救成千上万人的生命,可以说海啸预警是在与死神抢时间。

海啸预警系统现状

1.太平洋海啸预警系统

因为80%的海啸发生在太平洋,所以太平洋地区国家十分重视海啸的研究及防范工作。1948年夏威夷最早成立海啸警报中心。1964年美国在檀香山设立太平洋海啸警报中心(PTWC)。后来,1965年在联合国科教文组织(UNESCO)政府间海洋学委员会(IOC)促请下于1966年建立太平洋海啸预警系统,并成立太平洋海啸预警系统国际协调小组(ICG/ITSU),该国际协调小组每两年召开一次会议,评价系统的进展情况、协调各自的活动、改善服务。该协调小组由以下国家组成:澳大利亚、加拿大、智利、中国(1983年参加)、哥伦比亚、朝鲜、法国、印度尼西亚、日本、墨西哥、韩国、前苏联、美国等28个国家。该中心设于美国夏威夷,并由美国国家海洋大气管理局主管。它由太平洋地区的24个地震监测站、53个验潮站、52个警报发布点和通信联络、国家与地区海啸警报系统、电缆组成。该中心主要任务是传播较大地震发生的地震要素和震区附近发生海啸的实况信息。

2.美国地震海啸预警系统

世界上遭受海啸威胁比较严重的国家除了日本就是美国了。美国北部的阿拉斯加州和西海岸的华盛顿州、俄勒冈州和加利福尼亚州都属于海啸威胁区。1964年,阿拉斯加州发生8.4级地震并引发海啸,导致150人死亡,其中122人死于海啸。此后,美国立即建立了海啸预警机构。

该机构下属两大海啸预警中心,一个是太平洋海啸预警中心,另一个是阿拉斯加海啸预警中心。该体系所拥有的探测设备,包括太空中的海洋观测卫星,部署在大洋底层、岛屿上以及岸边的地震波探测站,大洋中的潮汐监测站等,从而织就了一张从太空到海底的完备监测网。该机构采用各种渠道发布,使公众在最短时间内得到警报。

(1)在受海啸威胁大的地区,地方政府必须在接到警报后15分钟内启动应急机制,并疏散民众。

(2)政府官员必须接受专门练。

(3)有关地方政府及机构对海啸应急反应都有一系列要求和量化指挥,是否达标要进行考核。

(4)政府出资建立民间海啸避险训练学校,让民众接受避险训练。

美国于2005年初宣布,在两年内扩建现有的太平洋海啸预警系统,并首次在美国东海岸大西洋上建立预警机制,以全面保护美国海岸安全。

美国拟投资4000万美元,到2007年将太平洋现有的6个深海探测浮标增加到31个,并首次在大西洋和加勒比海上设7个浮标。浮标与海底压力记录仪联结,将接受的数据通过卫星传送到预警中心。另外,美国正与有关国家磋商,拟在印度洋及其他地区建立预警机制。

3.中国地震海啸预警系统

国家海洋局海洋环境保护司司长在2005年1月说,我国已经初步建立了海啸预警机制,具备了海啸预警能力,但是能力建设和有关部门之间的合作协调机制仍有待加强。

他说,我国海啸主要发生在台湾海域,渤海和南海也有。从2004年起,风暴潮、海啸等灾害也已列入国家灾害应急机制。

我国是一个多风暴潮灾害的国家,风暴潮的危害程度和频率远比地震海啸高得多、严重得多。因为这两类预报业务相似,因此,目前我国将这两类预报业务合并,由国家海洋环境预报中心承担。为此,我国沿海设立了286个验潮站,其中100多个站承担风暴潮的预报任务。我国是由地震局、海洋局及各验潮站共同组成海啸警报网。例如1988年2月29日发生在太平洋上的7.5级地震,由地震局传递给海洋局,预报台计算出地震海啸会在12~14小时后影响我国沿海大陆,计算波高30~40厘米。而在厦门、坎门两个海啸监测站的观测,实测波高分别为34厘米及37厘米。由此看来,信息传递及计算结果是正确的。但是有关部门需密切配合,加快信息传递速度。

20世纪90年代后期,我国国家海洋局组织开发了太平洋海啸资料数据库,太平洋海啸传播时间数值预报模式和越洋、局部海啸数值预报模式。这一模式曾在广东大亚湾、浙江秦山、福建惠安等5个核电站的环境评价中得到应用。印度洋大海啸发生后,还组织专家对其进行数值模拟,再现了这个大海啸的全过程。

中国预警建设计划

1.卫星、飞机、船舶、浮标、海底监测器齐上阵,上海拟建立体海啸监测网

海正在计划“编织”一张从万米高空到千米海底的全方位海洋环境监测“大网”,主要预防风暴海啸。

目前上海的海啸监测网络主要包括:多颗高空气象卫星和海洋卫星、低空遥感飞机和海面大浮标探测器。这些设备已初步建立了一个多维空间的监测网络。但是目前这张网络只能算是一张“小网”,最大缺点是监测距离短、范围不够广。

“网”撒得越大,收集到的信息就越多,对灾害的预警或预报就能越早。“编织”一张更大、更密的“网”

将是上海市海洋局今后的工作重点。

上海海洋环境立体监测属国家“863”项目,是关系到我国东海、黄海沿岸地区安全的重要环节。将来上海建立的比较理想的全方位网络将包括多颗卫星、多架遥感飞机、多艘海洋测报船、多个海面浮标及海底监测器和潜艇等。而目前上海只有一架飞机、一个浮标,这显然远远不够。今后,上海海洋局将在设备种类和数量的扩充与提升上加大力度,争取尽早“编织”出严密的监测“大网”。

2.天津将建立监测预警中心监测台防御地震海啸灾害

由于天津市大部分沿海地区海拔高度仅为1米左右,20世纪80年代以来,天津市沿海就发生过多次风暴潮灾害,造成不同程度的损失。

因此,预防地震海啸灾害不容忽视。

天津市政府已经编制了包括应对地震等严重自然灾害在内的突发事件应急预案,并决定建设滨海地震监测预警中心,在渤海海域建设地震监测台。

滨海地震监测预警中心和地震监测台的重要功能就是进行渤海海域地震监测、地震预警、地震海啸预警,这将增强天津市特别是滨海新区抵御地震灾害和地震海啸灾害的能力。

3.海南拟建立海啸预警机制海南省地震局预报中心称,海南目前在全省各地设有10多个监测地震的台站,能监测到全球7级以上、全国5级以上、海南2级以上的地震。但是海南的地震监测台网主要分布在陆地,对南海海洋地震的监测能力较弱,海南目前也尚未加入“国际海啸预警网络”。

此次印度洋海啸未波及海南岛,是因南海诸岛起到了阻挡作用。但如果菲律宾海、琉球海沟发生地震引起海啸,则很可能向海南岛传播过来。400年前,海南岛琼山7.5级地震,曾引起近海的70多个村庄沉陷为海。

因此,在印度洋海啸过后,海南省地震局预报中心表示要建立海啸预警机制。

海啸预报与预警

地震海啸预报,从人的认知程度和科技水平来说是不可能的,但地震海啸预警却是可行的,尽管不太准确。

1.海啸预报

引起海啸的原因很多,就紧随地震而引发的海啸,目前也是无法预报的。

(1)因为海底地震还不能预报,到目前为止,地震学家只知道地震环太平洋成环带状分布,沿地中海成东西向带状排列,而对于在上述地震带中将于何时、何地发生多大震级的地震还是无法预测的。

(2)地震与海啸不存在直接的因果关系。海底发生地震不一定都会引起海啸,据统计,海底发生6级以上的地震15000次,仅引发100次海啸。据研究,地震不直接引发海啸,地震的强烈震动和断裂突然错动,引起巨大体积的海底滑海啸预报与预警的因果关系。海底发生地震不一定都会引起海啸,据统计,海底发生6级以上的地震15000次,仅引发100次海啸。据研究,地震不直接引发海啸,地震的强烈震动和断裂突然错动,引起巨大体积的海底滑坡和崩塌,才能间接引发海啸。所以首先要查明未来可能发生海底地震的地段,哪些地段孕育、存在海底滑坡体和崩塌体,它们的成熟程度如何。但是就目前科技水平和条件,要想查明全球地震海啸带哪些地段孕育、存在海底滑坡体和崩塌体,并且要鉴别它们的成熟程度,是很难办到的。这也就是为什么设在夏威夷的美国太平洋海啸预警中心,从1948年开始到1996年,一共发布20次海啸预警,只有5次是真警报,其中15次误报,实际没有发生海啸。基于上述两种理由,目前要预报地震海啸是不可能的。

2.海啸预警

海啸预警系统是侦测海啸并警告以避免在海滨人员死亡的系统,包含两部分:一部分是侦测系统,另一部分是通信系统和海边预警系统。

(1)侦测系统的检测

当某地发生大地震,地震仪器触发警报,并立即分析地震记录,将数据发送到PTWC。根据收到的地震台站的报告,或者根据自己的地震台站触发记录的结果,PTWC的工作人员将上网查询来自美国国家地震信息中心(NEIC)的有关此次地震的邮件。如果NEIC的地震信息系统还没有发送电子邮件报告,PTWC的地球物理学家便会登录到NEIC系统,使用国家地震台网(NSN)的数据进行定位。PTWC设置了警报阈值,大约6.5级或者更大地震时会激活预警系统。

(2)海啸预警的发布