海啸等级与海啸预警
孟 慧 付燕玲 饶扬誉
（中国地震局地震研究所，武汉 430071）
海啸是一种具有强大破坏力的海浪。
水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动都可能引起海啸。
海啸不同于因风所引起的波浪，它是一批具有很长波长和周期的海浪。
海啸波在大洋中移行时，波长可达数十或数百千米，周期为2-200 min ，波高仅为1 m 左右。
因此，在深海中，海啸往往静悄悄地通过海洋；然而，当海啸波进入大陆架后，因深度急剧变浅，波高骤增，波峰倒卷，汹涌澎湃，它卷起的海涛，波高可达数十米，形成能量极大的“水墙”，速度常快，破坏力大，冲上陆地后所向披靡。
1 海啸等级
国际上表示海啸大小较多采用渡边伟夫海啸等级（表1），用于判定某次海啸发生能量的量级。
表1 渡边伟夫海啸等级表
等级
海啸波高(m) 海啸能量 (1010焦耳) 损失程度 －1
<0.5 0.06 能量损失 0
1 0.25 轻微损失 1
2 1 损失房屋 船只 2
4-6 4 人员伤亡，房屋倒塌 3
10-20 16 ≤400 千米岸段严重受损，人员伤亡大、房屋损毁严重 4 ≥30 64 ≥500 千米岸段严重受损，人员伤亡巨大，建筑物尽毁 这是一个粗略的海啸等级表。
由于实时计算海啸能量比较困难，在进行海啸预警时，
多采用索洛维约夫-今村海啸等级Mt [1]：
Mt=a log H+b log R +D （1）
式中，H 表示最大海啸波振幅（m ），由验潮仪测量在距离海啸中心R 处测得，a ，b ，D 为常数。
通常，a 、b 取1，D 取5.85。
当H 表示波峰到波谷的高度差Hc （≈2H ）时，D 取5.55。
这样，海啸级别通常能够和地震矩震级相匹配。
根据对公元358年至今全球发生的近5000次破坏性地震海啸的统计，约有85％的地震海啸分布在太平洋中的岛弧—海沟地带，原因是环太平洋地震带浅源大地震最多，深海沟分布也最广，故地震海啸多发生在这一海域。
其他15％主要分布在大西洋的加勒比海，印度洋中的阿拉伯海以及地中海等地。
2 海啸预警
海啸预警的物理基础在于地震波传播速度比海啸的传播速度快，而接收到地震波后人类发布信息的电磁波速度更快。
海啸波传播速度算式如下：
gh =υ （2）
υ：海啸的速度（m/s ），h ：海的深度（m ），g ：重力加速度（m/s 2）
在太平洋，典型的水深大约是4000m ，所以海啸的传播速度大约是200ms -1或700km/hr 。
由于波浪的能量损失与它的波长成反比，高速度及远距离运行的海啸所损失的能量非常有限。
表2 20世纪以来记录到的特大地震海啸的波高
时间地点最大波高
1964年3月28日阿拉斯加湾70 m
1994年6月3日印尼东爪哇60 m
1998年8月17日巴布亚新几内亚49 m
2011年3月11日日本东北海域37.9 m[2]
1946年4月1日阿留申群岛35 m
2004年12月26日印尼苏门答腊岛30 m
1933年3月2日日本三陆29 m
1917年6月26日萨摩亚群岛26 m
1960年5月22日智利25 m
地震纵波即P波的传播速度约为6~7 km/s，比海啸的传播速度要快20~30倍，所以在远处，地震波要比海啸早到达数十分钟乃至数小时，具体数值取决于震中距和地震波与海啸的传播速度。
例如，当震中距为1000km时，地震纵波大约2.5分钟就可到达，而海啸则要走1个多小时；1960年智利特大地震激发的海啸20多个小时后才到达日本海岸。
目前，承担太平洋沿岸国家海啸警报发布的主要是太平洋海啸警报中心，它于1966年在ＩＯＣ（政府间海洋学委员会）的促请下建立于美国夏威夷。
其后，又相继建立若干区域或国家的海啸警报中心，如夏威夷海啸警报中心、阿拉斯加和西海岸海啸警报中心、日本海啸警报中心等。
由上述这些警报中心构成太平洋海啸警报系统，主要任务是收集和传递发生在太平洋沿岸的海啸情报，必要时通过国家广播网和电视台向公众发布海啸警报。
目前各国参加太平洋海啸警报网的验潮站有53个，地震台51个，承担整个太平洋的海底地震和海啸监测业务。
我国于1983年正式成为国际海啸协调组的成员国，此后国家海洋局开始了我国海啸的预警业务。
国际上，海啸检测的主要手段是岸边、岛屿潮位站，压力式海啸监测浮标，GPS 海啸监测浮标和卫星，后三种方式目前我国还都不具备，仅有潮位站一种监测手段，这给及时、准确、有效的海啸预警带来很大困难。
目前，美国的预警时间为20分钟，日本则是将全国分为66个海啸预报区，在地震发生后，日本国家气象厅在3分钟内要报出地震强度，大约5分钟要做出海啸预报。
而我国的海啸预警系统在快速响应、准确预警上与其他一些国家相比还存在很大差距，目前能够实现越洋海啸30分钟预警、区域海啸20分钟预警、局地海啸15分钟预警。
目前我国国家海洋环境预报中心海啸预报产品包括：海啸传播到近岸各验潮站的时间预报、海啸波高度预报，以及大洋中海啸波传播时间图。
参考文献
[1] Abe K. (1995). Estimate of Tsunami Run-up Heights from Earthquake Magnitudes. ISBN
9780792334835.
[2] 都司，大木，杉本. 宮古市田老小堀内漁港での津波遡上高[R/OL] http://outreach.eri.u-tokyo.
ac.jp/eqvolc/201103_tohoku/#koboriuchi.。