第2章 认识海啸(2)

海啸波质点运动的特征是，海啸的波长（10~100千米）比海水的深度（约数千米）大得多，水深达数千米的海洋，对于波长10~100千米的海啸，犹如一池浅水，所以海啸作为一种重力表面波，是一种“浅水波”。当它在海洋中传播时，振幅随深度衰减很慢，慢到了几乎没有什么衰减的程度；并且，海水质点在垂直方向的运动幅度比在水平方向的运动幅度小得多，呈极扁的前进的椭圆形，扁到几乎退化为一条直线，以至整个海洋；从海面直至海底的海水质点，同步地沿水平方向往复地运动，携带着大量的能量袭向海岸。平常的海浪或风暴潮，虽然与海啸两者同属重力表面波，但由于风暴潮波长（数量级约100米）比海水的深度（数量级约l千米）小得多，所以是一种“深水波”。海水质点的运动只限于在距深海大洋的表面数量级约100米的深度范围内传播。海水质点在垂直于海面的平面上运动，呈前进的圆形；振幅随深度很快地衰减，到了大约半波长，即数量级约100米的深度即衰减殆尽。尽管海面上波涛汹涌，潜没在水下的潜艇却岿然不为所动就是这个道理。海啸发生后，首先在发源地传播，上下翻腾，然后以重力长波的形式向各个方向传播，最后到达近岸，以快速高振幅冲向海岸。海啸在传播过程中，如果不发生反射、绕射和摩擦等现象，则两波线之间的能量与波源的距离无关，波高随相邻两波线间的距离和水深的变化而动。在绝大多数的情况下，海啸发源地的海底山脊、陡岩、断层呈狭带状分布。由于海中陡峭隆起与山脊均是波导，而波导面上能量显着集中，引起波高特别增大，致使能量辐射具有明显方向性。例如，1946年4月1日的阿留申海啸和1952年11月4日的堪察加海啸，就是明显的例子。在水深急剧变化或海底起伏很大的局部海区，会出现海啸波的反射现象。在大陆架或海岸附近，海啸在传播过程中有相当多的能量被反射，称为强反射；而在深海下的山脊和海底上的反射则属弱反射。如果水深和波长的比值远大于水深的梯度，则不发生反射。此外，海啸波在传播过程中遇到海岸边界、海岛、半岛、海角等障碍物时，还会产生绕射。海啸进入大陆架后，因深度急剧变浅。能量集中，引起振幅增大，并能诱发出以边缘波形式传播的一类长波。

当海啸进入湾内后，波高骤然增大，特别是在V形（三角形或漏斗形）的湾口处更是如此，这时湾顶的波高通常为海湾入口处的3~4倍；在U形海湾，湾顶的波高约为入口处的2倍；在袋状的湾口，湾顶的波高可低于平均波高。海啸波在湾口和湾内反复发生反射时，往往会诱发湾内海水的固有振动，使波高激增。这时可出现波高为10~15米的大波和造成波峰倒卷，甚至发生水滴溅出海面的现象，溅出的水珠有时可高达50米以上。

火山爆发能引起海啸吗

火山爆发也会引起海啸，尤其是海底火山。我们知道，火山爆发是岩浆（热熔岩）穿过地壳而上升到地球表面。我们用“爆发”来形容火山喷出，是因为它的确骇人。

据记载，公元前15世纪地中海中，希腊东南有一个锡拉岛，由于桑托林火山发生了极为猛烈喷发，并引起海啸，其巨浪高达90多米，几乎整个岛屿被抛向空中，随后坠入海底，并波及到300千米之外的北非尼罗河河谷。巨大的海啸使锡拉岛上的米若阿文化毁于一旦。

1883年8月26日和27日，喀拉喀托火山大爆发，将20立方千米的岩浆喷到苏门答腊和爪哇之间的巽他海峡。当火山喷发到最高潮时，岩浆喷口倒塌，引发了一次大的海啸，巨浪荡平了海岸周围的乡村、城市和雨林……爪哇梅拉克的海浪高达40余米，苏门答腊的巨浪也高达36米，一块6米高、600吨重的珊瑚礁被海啸从海底带到离海岸100米的陆地上，一艘渔轮被海浪冲到3000米外的陆地上，3.6万人遭难。

这次海啸波及全球，连英吉利海峡的难潮器都录下了它的震波。2007年11月8日早晨，印度尼西亚的克卢德火山（喀拉喀托火山之子）喷射出大量迅猛的热气、岩石和熔岩，当时一艘渔船正好停靠在巽他海峡的岸边。这次喷发的火山口位于山体的一侧，巨大的压力把大量的烟尘和石块抛上云霄，场面十分壮观。克卢德火山是着名的喀拉喀托火山的一部分，而喀拉喀托火山是世界上唯一一座从海中崛起的火山。这次喷发虽然壮观，但远比不上1883年的那次火山爆发的猛烈和所引发的海啸造成历史上最大的火山灾难。

火山引起海啸方式：

（1）崩塌与滑坡

海底大规模火山喷发和海底火山口塌陷扰动水体，可以引发海啸。

如1883年8月27日，印尼巽他海峡喀拉喀托火山爆发，将岩浆喷到苏门答腊和爪哇之间的巽他海峡。

在火山喷发到最高潮时，岩浆喷口突然坍塌，引发浪高35米的海啸。

大多数火山喷发除了海底火山口塌陷扰动水体引发海啸外，还可能因火山喷发膨胀使火山周围不稳定的滑坡体和崩塌体产生，继而滑坡和崩塌导致海啸的发生。

（2）冲击波

1980年3月18日，美国华盛顿州圣海伦斯火山喷发，卫星摄下了珍贵照片。经过分析表明，火山爆发的冲击波穿过200千米厚的大气层，释放出相当于500多枚美国当年投掷广岛的原子弹的能量。炽热喷涌的岩浆使房屋、桥梁、公路、森林、人畜毁于一旦。2004年该火山又爆发。当这种类型的火山喷发发生在海底，将产生灾难性的海啸，但到目前为止，尚未找到实例。

海底滑坡能引发海啸吗

人们总是对浩瀚的海洋充满疑问，海洋里到底是什么样子的呢？

其实海洋底下和陆地差不多，有山脉，有高原。它们中有大块体积处于斜坡处，如果受到海底气体喷发而发生塌陷、滑坡，也会引发海啸。

1958年7月9日，阿拉斯加里鲁雅湾岸边发生大滑坡，激起海浪525米高，把两条小艇推到海拔500米以上的山顶。近年来发现，大洋中的火山岛由火山熔岩堆积而成，稳定性比较差，容易塌陷。例如，西太平洋的马克萨斯群岛、印度洋中的留尼汪岛、北大西洋的埃尔塞罗—德尔耶罗群岛、南大西洋的特里斯坦—达库尼亚群岛等。如日本九州岛的云仙火山距离长崎东部大约25英里（约合40千米），1792年喷发后1个月，即5月21日，这个火山群的“老成员”Mayuyama火山斜坡倒塌，由此产生的塌方成为岛原市的噩梦。滑落的山体坠入海洋引发海啸，最大波高达50米以上，塌方和海啸共造成超过1.5万人丧命，是日本历史上最为严重塌方灾难。在岛原市，我们仍可以看到塌方给这片土地造成的伤痕。又如1964年3月3日，美国阿拉斯加州安克雷奇市南部沿海地带的悬崖滑入太平洋海湾中引发海啸，巨浪高达70米，令100多人葬身海底。海岸或海底滑坡和水下崩塌，这种现象可能是小规模的，或者幅度缓慢，但有时也会发生大规模水下山体滑落，速度甚至可达每小时100千米。1998年，巴布亚新几内亚附近发生7.0级大地震，结果引发水下山崩，导致海啸的浪高达15米，一直入侵到内陆20千米，导致2100人丧生。这次海啸，原以为是地震直接引发的，后经过海底钻探与勘测，证实地震先引起巴布亚新几内亚海下发生滑坡，大约出现4立方千米的水下沉积物移动，故而造成灾难性的海啸，给人们留下了深刻记忆。

科学家通过研究加州蒙特里杰克湾的三维地图后发现，该海湾水底下的部分山体已经出现断裂的迹象，很可能在不久的将来出现山体滑坡。一些科学家更暗示，美国东海岸的大陆架也有塌陷的可能性。

海底核试验引发海啸

954年美国在比基尼岛上进行核试验，曾激起60米高的巨浪，并引发海啸。

水下核爆炸是指核弹在水中一定深度的爆炸，主要用于杀伤破坏潜艇、水下的各种设施，并在一定的水域造成放射性沾染。核爆炸火球的光辐射能量大部分被水吸收，在近距离上，可以看到明亮的发光区，并且迅速冷却、膨胀，犹如一个急剧生长的大气泡，并产生水中冲击波。当气泡上升冲出水面时，即形成一股浪花翻腾的空心水柱，其直径可达数米，高度可达几千米。

气泡内的气体可以从水柱中心直冲云霄，形成菜花状的蘑菇云团。喷出的气体温度远高于周围的空气，进入空中之后一部分聚成冷凝云。

水下爆炸可以产生巨大的波浪，如1枚10万吨级的核弹在25米深水下爆炸，距爆心1千米处，波浪可高达10米，并且在水面靠近水柱基部，形成一团环形具有很高放射性沾染的云雾。随着水的回落，雾迅速向周围扩散，并向下风方向漂移，也有可能会随放射性雨降落下来。水中爆炸和水面爆炸都可以形成水中冲击波，这是水中核爆炸的主要杀伤破坏因素。由于核武器爆炸能量中的50%转化为冲击波，因此水中冲击波的能量非常大。

其传播速度高于水中的音速，大约1.5千米/秒。“二战”结束不久，1946年7月25日，美国就在北太平洋上比基尼群岛附近平静的太平洋海面上爆炸了一枚原子弹。这是历史上由美国军方实施的第一次水下核爆炸。被曼哈顿工程的工程师们称为“比基尼·海伦”的这枚原子弹爆炸的威力相当惊人，炸沉11艘巨型军舰并炸伤6艘。这支旧舰队是供试验用的，停在爆炸区内。

与此同时，在欧洲和美国的海滩上，妇女们穿起了新的两件一套式游泳衣，这种游泳衣也取名为“比基尼”。

美国在比基尼岛持续了长达20多年的核试验，着名的一次是在1965年夏天，核爆炸引起海中喷涌出山一般的水柱，在距爆炸中心500米的海域内，直接引发了海啸，巨浪高达60多米，离爆炸中心1500米的海浪也在15米以上。附近海面上的不少舰船被巨浪掀翻。海啸引起的5米高的海浪一直波及数百千米以外。一些小渔船几乎全部倾覆。当时美国科学家就预言，水下核爆炸可在远距离上冲垮敌海岸设施，并造成舰毁人亡。

在美国和俄罗斯的核武器库中都曾装备有多种水下核武器。“二战”

后，美苏两国对德国潜艇的狼群战术造成的巨大威胁记忆犹新，因此两国都不约而同地想到利用水下核炸大面积摧毁潜艇群。美国在20世纪50年代就开始研究对付潜艇群的深水核炸弹。1954年7月，一种被称为“贝蒂”的编号MK7的核弹头开始服役，共生产了225枚。以后又陆续研制了W34、W66弹头，用于装配MK45鱼雷和反潜火箭等水下核武器。为了研制这些核武器，美国在深海中进行过多次核武器试验。从美苏水下核试验情况来看，这些武器在打击水下目标的同时，也难以避免地会造成海啸，特别是多枚深水核弹的使用可能造成大范围的海啸。

天体坠落引发海啸

彗星、陨石如果掉入大洋中，其冲击能量也会激起海啸。当然，彗星、陨石撞击地球的可能性很小，据估算，约5000年才会发生一次撞击事件。曾在新西兰附近海域发现一颗大陨石坑。根据计算，如果陨石直径1千米，落在水深5千米的大洋中，会引起波高100余米的海啸。