2018年4月3日

　　美國馬薩諸塞大學(xué)阿姆赫斯特分校(UMass Amherst)、史密斯學(xué)院(Smith College)和日本海洋—地球科學(xué)與技術(shù)局(Japanese Agency for Marine-Earth Science and Technology)的地球科學(xué)研究人員于本周公布了一項基于GPS對日本東南部南開海槽（Nankai Trough）海域由于地震引發(fā)的海嘯進(jìn)行建模的新方法。

　　研究報告主要作者，UMass Amherst的Hannah Baranes提出，在未來幾十年里，一場Nankai引發(fā)的海嘯很可能會在那里發(fā)生，并有可能造成比2011年遭受日本東北部大規(guī)模海嘯災(zāi)害人數(shù)規(guī)模大4倍的受災(zāi)人數(shù)。

　　她和她的博士生導(dǎo)師Jonathan Woodruff和史密斯大學(xué)(Smith College)教授Jack Loveless以及日本研究機構(gòu)的Mamoru Hyodo在近期《地球物理研究快報》(the current Geophysical Research Letters)上進(jìn)行了詳細(xì)闡述。Baranes指出，我們希望該項研究工作將能為世界其他地方應(yīng)用類似技術(shù)打開大門。

　　她表示，2011年那場出乎意料的毀滅性地震和海嘯后，日本政府呼吁進(jìn)行災(zāi)害評估研究，從而確定日本地震和海嘯可能造成的最壞情景。

　　Baranes指出，政府的指導(dǎo)方針將注意力集中在Nankai地區(qū)海槽。這是日本南部近海的一個斷層，預(yù)測在未來幾十年內(nèi)將發(fā)生8到9級地震。

　　該團(tuán)隊的研究得到了美國國家科學(xué)基金會（NSF）和美國國家航空航天局（NASA）一項研究生獎學(xué)金的資助，研究起始于對日本沿海湖泊沉積物進(jìn)行研究，建立長期海嘯洪水記錄。從2012年到2014年，Baranes和Woodruff對湖泊的沉積物巖心進(jìn)行收集，尋找以往極端海岸洪水沖刷上岸的海洋砂層。

　　她闡釋，這些沙子沉積物被困在沿海湖泊底部。我們可以在數(shù)百年甚至數(shù)千年后訪問這些地點，并發(fā)現(xiàn)歷史上重大洪水事件的地質(zhì)證據(jù)。

　　在Bungo海峽一個小島湖Ryuuoo的研究結(jié)果顯示，海水沖過13英尺高的屏障海灘，令人驚訝地把一層海洋沙層沖進(jìn)了Ryuuoo湖。Baranes指出，我們可以追溯到18世紀(jì)早期，這與1707年發(fā)生的Nankai海嘯記錄結(jié)果一致。

　　她補充指出，我們有點困惑。Bungo海峽位于日本兩個主要島嶼之間，相對而言，它對Nankai海槽引發(fā)的海嘯得到屏障的庇護(hù)。鑒于該地區(qū)最近發(fā)生的海嘯，海峽內(nèi)發(fā)生一次最低13英尺（3.9米）的海嘯似乎不太可能。

　　此外，她指出，Bungo海峽地區(qū)現(xiàn)今設(shè)有許多敏感和關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，包括位于四國島的唯一核電站。這使得研究人員“特別關(guān)注”那里的海嘯危險，因此他們決定進(jìn)一步使用數(shù)值模擬技術(shù)對他們最初的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

　　Baranes解釋，地震是由兩個板塊沿著地殼的斷層相互滑動摩擦而產(chǎn)生。這種滑移摩擦?xí)沟厍虮砻孀冃?，造成某些地方上升或下沉，或在其他地方產(chǎn)生下沉。

　　她補充提到，當(dāng)?shù)卣鹨l(fā)的地殼上升發(fā)生在海床上時，它會取代上面的整個水柱，并產(chǎn)生我們稱之為海嘯的波浪。我們可以用數(shù)值模型對這個過程進(jìn)行模擬。

　　她和Woodruff曾嘗試使用最廣泛被援引的1707年Nankai海槽大地震模型之一，對Lake Ryuuoo產(chǎn)生洪水進(jìn)行模擬，但結(jié)果只產(chǎn)生了6英尺（1.8米）高的海嘯，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠沖過屏障海灘的13英尺（3.9米）高的高度。

　　Baranes提到，那時，我們還是被難住了。但不久我們就遇到一次好運，因為我們了解到，一位研究日本板塊構(gòu)造建模的頂級專家Jack Loveless正是同我們所在大學(xué)同一條街上的Smith College的教授。

　　Loveless利用GPS測量手段非常精確地觀測地球表面運動對造成地震之間斷層應(yīng)力的摩擦鎖定范圍和空間分布問題進(jìn)行模擬。在Loveless幫助下，研究小組基于對Nankai槽摩擦鎖定現(xiàn)狀的GPS估測結(jié)果創(chuàng)建了地震情景，而且通過嚴(yán)格測試，首次從GPS測量中創(chuàng)建未來地震情景方法。他們測試了各種方法，建立一套基于GPS的地震情景，模擬產(chǎn)生地面位移和海嘯淹沒情景。

　　Baranes報道，他們發(fā)現(xiàn)，在Nankai溝槽附近的地球表面運動現(xiàn)狀的GPS測量結(jié)果的模擬產(chǎn)生的結(jié)果與1707年那次地震震級和范圍類似，而且，他們模擬的海嘯高度與1707年事件的歷史記錄一致。

　　她補充提到，對于Ryuuoo湖地質(zhì)記錄一致性問題，我們的地震情景模型顯示，Bungo海峽區(qū)域下沉了7英尺（2.1米），并將Ryuuoo湖的屏障海灘從13英尺降低到6英尺（1.8米），這樣一來，對于內(nèi)陸地區(qū)來說，一個具有適宜高度的海嘯很容易將洪水沖入湖泊。

　　Woodruff，實施該項目作為他獲取的美國富布萊特（Fulbright fellowship）獎學(xué)金工作的一部分，指出，盡管我們的方法得到了很好的認(rèn)可，但Bungo海峽研究結(jié)果仍然遭到了很多質(zhì)疑。這需要找到一種獨立方法進(jìn)行驗證。

　　Woodruff提到，他們邀請此前曾發(fā)表過基于Nankai海槽物理特性模型產(chǎn)生的地震情景研究論文的Hyodo加入。他的物理模型同樣產(chǎn)生了Bungo海峽上的關(guān)注性沉降問題。

　　Baranes補充指出，他的模型也和我們基于GPS的模型在地震震級、地表位移和海嘯淹沒的結(jié)果一致。這是一個非常簡捷的結(jié)果，因為除了提供一個獨立的證據(jù)證明Bungo海峽的重大海嘯風(fēng)險外，我們還展示了Nankai槽的物理特性和地表運動GPS測量結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性。

　　原文題目：Modeling future earthquake and tsunami risk in southeast Japan

　　資料來源：http://www.umass.edu/newsoffice/article/modeling-future-earthquake-and-tsunami

　　（王化編譯，殷永元審核）