海啸数值预报模型研究进展.pdf

《海啸数值预报模型研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第43卷第3期2013年3月中国海洋大学学报PERl0DICAL0F()CEANUNIVERSITYOFCHINA43(3)：001～006Mar．，2013综述海啸数值预报模型研究进展。鲍献文，褚芹芹，于华明(中国海洋大学海洋环境学院，山东青岛266100)摘要：总结海啸预报模型的研究进展，重点分析了当今主要海啸数值预报模型的不同特点，如美国NOAA海啸研究中心应用的MOST模型、美国康奈尔大学的COMCOT模型、特拉华大学的FUNWAVE／GE0wAⅦ、日本的TUNAMI系列预报模型以及中国的CTSU海啸数值模型等系统，最后总结指出了海啸数值

2、模型的发展方向和目前亟待解决的关键技术问题。关键词：海啸；数值模型；研究进展；发展方向中图法分类号：P731．25文献标志码：A文章编号：1672—5174(2013)03—001—06海啸作为1种自然灾害，在过去20年中，世界范围内已发生了212次，引发灾难的有19起之多。2011年3月11日，日本本州岛仙台港以东发生了9．0级特大地震，引发了大规模海啸，冲毁了沿岸建筑，最为严重的是福岛核电站受到了破坏，放射性物质随着海水、大气开始扩散，引发了邻近各国的恐慌，也让人们继2004年12月26日那次触目惊心的印尼大海啸之后，深深地记住了“海啸”这个

3、灾难性的名词。造成海啸的本质原因是海底地震或水下滑坡造成海底运动，这种扰动激发海面波动，向四周传播，即形成海啸。海啸在大洋中传播时速度非常快，一般在500～-1000km／h。随着海啸向岸边传播，由于水深的减小，其传播速度逐渐减小，同时海啸波高也随水深的减小而显著增加。然而并不是所有的地震都能引发破坏性海啸，需要具备几个必要条件：(1)引起海啸的海底地震震源较浅，一般要小于40km，震级一般在6．5级以上；(2)海底必须有大面积垂直运动；(3)发生地震的海区要有一定水深，一般水深都在1000m以上[1]。海啸带来的严重后果早已引起了全世界的关注，

4、为了减轻海啸再次给世界带来巨大的灾难，研究有效的海啸预报系统是解决该问题的有效手段，势在必行。而海啸预报系统的一项主要工作是开发较为有效的海啸预报模型。1海啸预报模型介绍自1960年代以来，美国就启动了海啸研究计划，美国国家海洋和大气局(NationalOceanicandAtmos—phericAdministration，NOAA)开始着手建立国际海啸预警系统。随后，太平洋沿岸的北美、亚洲、南美的一些国家和地区也先后加入[2]。如今很多模型已经投人使用，其中几个典型的应用包括：NOAA海啸研究中心(NCTR)所应用的MOST(Methodof

5、SplittingTsunami)模型，日本东北大学研制的TUNAMI系列预报模型，美国康奈尔大学的COMCOT模型及特拉华大学的FUNWAVE／GEOWAVE模型，中国国家海洋环境预报中心开发的CTSU海啸数值模型等。本文将分别从地震海啸波模拟的3个阶段——海啸的产生、传播和近岸海水的爬升，对以上几种数值模型进行对比和总结，希望能为海啸预报的进一步研究提供参考。1．1海啸波产生阶段的模拟海啸波产生阶段模拟的主要任务是对由地震触发的海底变形所引起海表面初始扰动的准确估计。因此，海啸波产生模型的建立与地震震源机制的研究密切相关。对于由地震触发的海啸

6、，断层破裂能量迅速释放，其产生过程往往在很短的时间内完成。海啸模拟通常对流体域和固体域做解耦处理，采用瞬时变形的假设，利用地震弹性变形或粘弹性变形模型产生的形变作为初始波动场[3]。这样的近似做法是有理论分析依据的，结果也比较令人满意[3]。美国NOAA目前主要使用MOST模型作为早期海啸监测和预报的一部分[4]。它是由南加利福尼亚大学研制的整套数值代码，其海啸产生模型以地震源的不平整平面模型为基础，将地壳与海水假定为弹性半空间上方的不可压缩流体层，并利用静态海底变形公*基金项目：全球海洋环境数值预报业务化系统研制(一期)(2011BAC0380

7、0)资助收稿El期：2012—02—17；修订日期：2012—04—11作者简介：鲍献文(1965一)，男，教授，博士，主要从事近海环流和海洋动力过程方面的研究。E-mail：xwbao@OUC．edu．cn．中国海洋大学学报式为接下来的海啸传播和增水提供初始条件。由日本东北大学研制的TUNAMI模型是将海底地形数据和变形数据作为输入文件，利用软件FAULTwAVE．F进行计算，得出对应于水深数据的网格点处的海表面高度，作为初始波，为TUNAMI模型提供初始条件，即计算地震发生所产生的初始海表面高度。由美国康奈尔大学土木工程系研究开发的COM—C

8、OT模型，专门模拟海水受到扰动后向外传播的过程，适用于长波运动，可用于海啸波引起的海洋沿岸灾害及工程的评估。在COMCOT模型中，海表面