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海嘯的成長過程

不曉得你對於震驚世界的2004 年南亞海嘯以及 2011 年日本東北大海嘯有沒有印象呢?因海嘯造成的慘重死傷讓人們不得不正視大自然的威力,而臺灣四面環海,是不是很容易發生海嘯呢?在臺灣以往的歷史紀錄中,最為知名的便是1867年發生的基隆海嘯。然而海嘯的生成也並非那麼輕而易舉。

自然界中,有四種劇烈環境變化會導致海嘯的發生,包括海底地震造成地殼變形、海底火山爆發、海底山崩、及隕石撞擊。而在地球上,海嘯最常發生的原因就是海底極淺層強震;根據歷史紀錄,如果海底地震為極淺層(即地震的震源深度在地表下 30 公里以內),且芮氏規模大於7時,就要警戒海嘯的發生。然而,符合上述條件的海底地震就一定會引發海嘯嗎?這還不一定,必須有將海水作大規模垂直方向的擾動。

我們知道板塊運動是由地函的熱對流所產生的,在這過程中會造成岩層的水平張力作用或擠壓作用而產生斷層,從斷層的運動方式可分為正斷層、逆斷層與平移斷層,其中只有正斷層與逆斷層會造成地表的垂直位移,所以單純就平移斷層而言是無法引發海嘯的,因為海嘯的形成條件之一為必須有垂直方向的擾動,而平移斷層則為水平方向移動。

只有正斷層與逆斷層會造成地表的垂直位移,單純就平移斷層而言是無法引發海嘯

斷層移動示意圖

海嘯的形成

而科學家將海嘯的形成大致分成四個階段:生成、傳播、放大與溯昇。

一、生成:原因為地震所導致,一旦地殼有垂直的擾動發生,海水就跟著擾動,接著受到重力場的影響,波浪就會從擾動起源處向四周傳遞。

地殼垂直擾動會引發海水擾動

海嘯生成示意圖

二、傳播:能量在傳遞的過程中,消散非常小,所以海嘯能夠將地震所產生的能量藉由海嘯波浪,由深水到淺水,橫跨海洋,傳遞到對岸。

海嘯將地震所產生的能量藉由波浪傳遞

海嘯傳播示意圖

三、放大:當海嘯波接近岸邊時,受到海岸及海底地形水深變淺之影響,造成海嘯波浪隨地形被抬起,加上海嘯波浪傳遞的速度因水深變淺而變慢,後方海嘯波累積上來,造成整個波浪升高及放大。

海浪接近岸邊時,會因地形等影響,造成波浪升高及放大

海嘯放大示意圖

四、溯昇:波高被放大的海嘯,對於近岸的破壞力道也隨波高的增加而增強。我們知道海嘯即將進入陸地時開始被破壞,而海嘯能夠抵達陸地的最高處,稱之為溯昇;在溯昇的過程中,是海嘯造成災難的時候。

海嘯能夠抵達陸地的最高處,稱之為溯昇

海嘯溯昇示意圖

當海嘯進入內陸後會以像洪水的方式往前推進,不僅可能達到數公里,從推進到消退的時間更可能長達一個小時。此外不同的是,海嘯推進時,前緣會以撞擊方式將房屋或結構物破壞,或弱化結構物的強度,接下來的海嘯身部份蘊藏強大的紊流機制,會將地表的所有物沖刷,造成道路或房屋路基嚴重流失,破壞力遠比洪水強大。而海嘯在溯昇後還會再度返回大海,這段過程將產生更可怕的二度破壞。

臺灣位於地震頻繁的環太平洋地震帶,而四面環海的地理位置,也使得我們不得不注意海嘯的威脅。值得注意的是海嘯發生前通常會伴隨大地震發生,雖然不見得地震後都會產生海嘯,仍應立即注意相關單位有無發布海嘯警報。若位處於危險海域附近應準備撤離動作;由於海嘯來臨前,海水可能會先快速前進或後退,或是發現遠處海浪有白色浪花向海岸來等現象,這些都是海嘯即將到來的徵兆,若是在海邊有發現上述狀況時,應立即前往高處避難。

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