2022年1月15日汤加火山海啸对中国沿海的影响分析

作     者：王宗辰 徐志国 原野 杨怀玮 孙立宁 王培涛 范婷婷 

作者机构：国家海洋环境预报中心(自然资源部海啸预警中心)北京100081 自然资源部海洋灾害预报技术研究重点实验室北京100081 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2023年第53卷第5期

页      面：1030-1038页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(编号:2022YFC3003800) 亚洲合作基金项目(编号:99950410)资助。 

主　　题：火山海啸 大气兰姆波 胁振波 浅水重力波 自由海啸波 

摘      要：2022年1月15日12:15(北京时间),汤加附近的洪阿-汤加-洪阿哈派(Hunga Tonga-Hunga Ha′apai)火山喷发,造成了剧烈的气压扰动并激发了大气兰姆波,后者通过海气界面引发了胁振水波.胁振波与兰姆波以约306m/s的平均速度在洋盆传播,自由海啸波以速度较慢的重力波速度跟随其后.中国沿岸26个验潮站水位显示,中国台湾岛东部验潮站在15日约20:00记录到了与大气兰姆波几乎同时到达的胁振波;然而,大陆验潮站在兰姆波到达至少2h之后,才监测到海啸波.理论分析和数值试验表明,在胁振波从琉球群岛和吕宋海峡外侧入射大陆沿海的过程中,面对逐渐变浅且宽广的陆架,胁振波逐渐与兰姆波相位分离,演变成了浅水重力波.后续到达的自由海啸波与演变的浅水重力波叠加,造成中国沿海超过36h的水位波动.中国台湾岛东部监测到的最大波幅为乌石站44cm,大陆东部沿海和华南沿海最大波幅分别为石浦站22cm和珠海站13cm.采用谱方法对波能进行分析,结果显示,影响中国台湾岛东部的海啸主成分为自由海啸波;而对大陆沿海而言,演变的重力波与自由海啸波能量几乎相当,这是由于前者周期更长,能量更加不易耗散,浅水效应也更加显著.此外,由于较强背景波动的存在且与海啸波优势周期重合,共振效应使得乌石和石浦验潮站监测到了各自海域的最大波幅.