书城科普读物碧海狂啸:可怕的海洋灾害
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第2章 恐怖的海

众所周知,海啸的能量是无穷的,它对人类的危害具有毁灭性。当发生海啸的时候,它会产生巨大的能量,而这些能量会使波浪既高又大,不仅威胁着人类的生命安全,而且还能造成巨大的经济损失。所以,在所有的海洋灾害中,海啸的危害非常大。

什么是海啸?简单地说,就是海洋里发生的地震。它不像陆地,地震波在海水中传播的速度极快,每小时可达700~800千米,波长可达100千米以上,但波高却与平常的海浪相当。因此,在深水的汪洋里,海啸就不大容易被发现,但在浅水海域里,特别是海边滩地上,情况就不同了,那里的波长显著缩短,波高则迅速增高。当其冲击海岸时,波高可达10~20米,最高的可达64米,形成巨大的波涛,顷刻之间就可以摧毁堤岸、码头、建筑物,其严重的破坏程度当然也是很惊人的。

例如1896年6月15日发生在日本三陆件的7.6级地震后的海啸,将正在欢度节日的2.7万居民冲走,毁坏房屋万余幢,当时的浪涛高达24米。1933年,日本海沟发生8.5级的大地震时,沿海地区掀起的巨浪高达27米。海浪以每小时750千米的速度向东推进,10小时以后,传到旧金山,20小时以后,传到南美洲的智利北部,并使那些地方遭到一定的损失。

又如1900年智利发生8.4级的地震时,不少地方在几分钟之内下沉2米,海洋上随之出现巨大的海巨大的海浪啸,波涛横渡太平洋,迅速到达日本,把日本一艘颇大的海上渡轮推到岸上,并压塌一座海滨民房。如果在船只航行时偶然遇到如此巨大的海啸,其后果之惨,不难想象。

古希腊的亚历山大大帝在征服东方后,打算从海路返回希腊。

当他带领军队到达海岸时,却惊讶地发现他的马其顿舰队已经被一场神秘的海浪吞没。究竟是何方海浪,有如此巨大的力量?现代史学家认为,这是人类历史上有文字记载的第一次海啸。

我国地处太平洋西岸,沿海大陆架面积较大,水深均在200米以内,一般外海来的海啸经过海底摩擦,能量大减,故很少有重大危害性事件发生。1867年12月18日,位于基隆以北海域里曾发生6级地震,引发的海啸造成极大的破坏,在台湾北部沿海有人员伤亡。

由于地震的波速大于海啸的波速,所以目前完全有可能对海啸发出警报,届时,船只应离港出海逃避,居民撤到安全地带。在沿海一带修建工程,应考虑到海啸的历史情况和安全措施。这样即使有海啸发生,也可减轻损失。

海啸一般有两种类型:一是本地海啸;二是遥海啸。

本地海啸从源地到岸边距离不到100千米,海啸波传播速度很快,到达沿岸的时间只需要几分钟,或几十分钟而已。海啸速度快到接到海啸波预警之后已经来不及防御,从而造成极大的灾害。

遥海啸指的是从大洋深处或横越大洋传播而来的海啸波。遥海啸波是一种波长可以长达几百千米的长波,周期能够达到几个小时。这种长波在传播过程中几乎能够保持能量不减,所以,在传播到几千千米以外仍能造成很大的灾害。但是因为这种海啸发生距离较远,海啸波的速度远远快于海啸的传播速度,因此,可以相当准确地预测它的到来,这样就很容易警告和疏散可能受到影响的人们。1755年里斯本地震海啸属于本地海啸,而1960年智利发生地震后,又在夏威夷引发海啸的灾害则属于遥海啸。

在这里,需要注意的是,一次海啸的发生过程中,关于本地海啸和遥海啸的分类并不是绝对的。比如,在2004年12月26日,印度尼西亚的苏门答腊岛附近海域发生的8.9级强烈地震,同时引发了巨大的海啸,地震的震中就是海啸波的发源地。海啸波从发源地到印度尼西亚受灾最严重的班达亚齐只用了几十分钟,对于印度尼西亚来说,这就是本地海啸;但是对于印度、斯里兰卡、马尔代夫、泰国、缅甸、马来西亚等国来说,海啸波传播需要好几个小时,就属于遥海啸的范畴了。

海啸的传播是指海上之长浪,从发生地区由内而外,向四面八方传播。

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(数量级约为1千米)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,即数量级约为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。

1960年5月22日,智利西海岸发生里氏9.5级地震引发海啸,最大波高25米,使半座城市变成瓦砾场,死亡数万人,海啸波以每小时700千米的速度横扫太平洋,越过夏威夷,把海堤十几吨重的玄武岩块抛出百米以外,一座钢质铁路桥被推离桥墩200多米,毁坏建筑物500多座,死亡61人,海啸波继续向西,能量仍未减低,在智利地震发生22小时后,海啸波登陆日本,8米多高的海浪冲上海岸,将船只抛到建筑物之上,造成日本800人死亡,1.5万人无家可归。

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,而波导面上能量显著集中,引起波高增大,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。

海啸的危害巨大,下面主要介绍三个方面。

(1)海啸对海洋生态环境的影响海啸对海洋生态环境的影响是最为重要的,下面以印度洋海啸为例说明。

印度洋海啸不仅严重地危害了印度尼西亚的人民生命财产安全,而且还严重破坏了陆地和海洋生态环境,灾害是转瞬之间就能造成的,但是要恢复则需要长期的努力。

印度尼西亚农业部的有关统计资料指出,频繁的海啸冲毁了印度尼西亚境内3.7万公顷的土地,其中包括一些即将丰收的稻田和杂粮田。海啸造成的危害是长期的,海啸过处,不只是田地庄稼被冲毁,耕地被海啸冲过之后含盐分极高,需要很长一段时期用清水冲刷去盐,但是有些耕地已经很难再恢复了。

印度洋海啸冲入印度尼西亚境内的班达亚齐以及沿海其他一些重要城镇2~3千米,甚至有些距离海岸边10多千米以外的地方也遭到了海水侵袭。海水不仅冲毁了农作物,更使得房屋倒塌、家畜死亡,还破坏了大片土壤的表层养分。

大海啸冲击灾区产生的污水,严重污染了水源。造成这些地区内的食用水井和城市水源严重盐化,治理之前的一段时间内这些水源全都不能饮用。而工业与家庭污染物质随着海啸的冲击被带到附近的水源与土壤中,又加重了环境的污染。

冲向陆地的大海啸虽然起源于海中,但也会对当地的海洋生态造成重创,珊瑚礁、红树林和海洋鱼类都受到严重的污染。印度尼西亚巴厘岛的国际环保组织负责人不久前指出,印度洋海啸对生态造成的破坏极为明显,当地海床的水草和红树林都受到破坏,影响最为严重的是珊瑚礁,这种海洋生物需要几百年的时间才能得到恢复。珊瑚礁为鱼类的繁殖提供了良好的环境,一旦珊瑚礁受损,环印度洋的渔业也必然会受到长远的不利影响。

印度洋地震和海啸也对震中周围的一些岛屿产生了影响。印度尼西亚一些地质专家在实地考察后发现,距离震中较近的部分岛屿的地形已经发生了明显的变化,尤其是锡默卢岛出现了北翘南沉的地形变化。而印度尼西亚历史上受灾最为严重的米拉务镇到班达亚齐一带的海岸线已经下沉了1米左右,导致部分海滩的消失。这些变化对当地海洋生态的产生都是负面影响。

(2)海啸对海洋生物的影响海啸灾害对海洋生物也有很大的影响,现在,受灾地区的一些濒滨海红树林危海洋生物,引起了科学家的忧虑,此外,让科学家关心的,还有那些动物赖以生存的栖息地。

一位印度海洋生物学家在安达曼和尼科巴群岛调查生态系统的受灾情况时发现,许多种类的海龟,最年幼的一代已被海啸带走。海龟的产卵季节一般在11月至次年1月之间,但是海啸过后,由于地壳构造运动,位于南安达曼、小安达曼和尼科巴等岛屿群的小岛都下沉了1~3米,几乎所有适合海龟等动物产卵的海滩也都消失不见了。

而主要生活在安达曼群岛的儒艮(俗称美人鱼),也受到了不同程度的影响。这种动物最为奇特的特征是长着像鲸一样的裂尾,人们通常将儒艮称为美人鱼。儒艮不像海豚那样擅长游泳,所以,在海啸发生时,很容易出现溺毙现象。海啸的影响甚至还延伸到了咸水鳄鱼栖息的小溪地区,对这些地区造成了严重的破坏。

儒艮的名字是由马来语直接音译而来的,也有人称它为“南海牛”。它与陆地上的亚洲象有着共同的祖先,后来进入海洋,依旧保持食草的习性,已有2500万年的海洋生存史,是珍稀海洋哺乳动物。目前,由于偷猎行径,儒艮已是一种濒临灭绝物种,一些偷猎者猎杀它们目的在于儒艮肉、体油和骨骼。

(3)自然屏障毁于人。

珊瑚礁和红树林面临着严重的生存威胁,海啸袭击只不过是其中的一种,还有其他各种自然的和人为的因素影响着它们的生存。比如,1998年出现的海水异常升温,引发了一种“漂白”的现象,对世界上75%的珊瑚礁都产生了不利影响,海水的异常升温使得珊瑚虫排斥维持它们生存的藻类,珊瑚礁慢慢都变成了白色。如果水温在很长一段时间内持续高温的话,就会造成珊瑚虫的死亡。

除了这些不可避免的自然因素外,各种各样的人为因素也要对珊瑚礁的不利生存环境承担责任。比儒艮如,采用爆破手段等不可持续的捕鱼方法过度捕鱼、土壤腐蚀、海洋项目的盲目开发和过度采集珊瑚礁中用于建筑的原料等。

人类为了取暖、建筑等原因肆无忌惮地砍伐森林,尤其是盛产于河流入海口的红树林,遭到了大面积的砍伐和破坏。缺少红树林保护的干燥地区吸收大量海水,造成土壤盐分的持续增加,使庄稼或其他植物没有足够的养分而难以存活。

印度尼西亚方面研究发现,一次海啸造成的灾害至少需要4年时间,才能使海啸灾区的生态环境得以恢复,然而海啸是频繁发生的,有时不只一年一次。因此,为了人类的生存,要避免给红树林和珊瑚礁等生态系统带来更大压力,以便让它们在最短的时间内恢复正常功能。

全球构造运动最活跃的地带,是环太平洋带和地中海-喜马拉雅带,也是地震和火山分布最多的地带。按地槽构造学说,环太平洋带是现代地槽区带,目前仍处于强烈拗陷,岩浆、断裂、褶皱活动最强烈阶段。表现出频繁的地震,强烈的火山喷发,断裂错动,滑坡和崩塌时有发生。而地中海-喜马拉雅带是新近纪地槽回返形成的褶皱带,挤压、断裂、褶皱非常发育,形成欧洲的阿尔卑斯山和亚洲的喜马拉雅山,陆地表现为逆冲型地震,在地中海表现为地震、火山和海啸。

从板块构造来看,环太平洋带下降岩石圈海洋板块向大陆板块俯冲,由浅震、中震以及深震组成了贝尼奥夫地震带。而阿尔卑斯-喜马拉雅带是非洲及印度板块向欧亚板块碰撞,形成了近东西向的板块碰撞带。虽然,地震不直接引发海啸,海啸源大致与地震带一致。全球有记载的破坏性海啸大约有260次,平均六七年发生一次。发生在环太平洋地区的地震海啸就占了约80%。而日本列岛及附近海域的地震又占太平洋地震海啸的60%左右,日本是全球发生地震海啸并且珊瑚礁受害最深的国家。

公元前16世纪,克里特岛北边的桑托林岛火山发生了一次极为猛烈的火山喷发,在火山喷发以后,只剩下锡拉岛和一些小岛矗立在爱琴海中。后来,经过海啸专家的研究,发现由那次火山喷发引起的海啸巨浪高出海平面90多米,并且300千米外的尼罗河河谷也受其波及。

1498年9月20日,一场8.6级的地震发生在日本东海道海底,由此引发了一场最大波高15~20米的大海啸。在伊势湾,有1000座以上的建筑被其冲毁,5000余人死亡;

在伊豆,海浪侵入内陆达2000米,伊势志摩受灾惨重,根据静冈县《太明志》的记载,有2.6万人死亡;

在三重县,有1万人死亡。

1755年11月1日,强烈的地震在里斯本附近海域发生,不久,海岸的水位出现了大退落,以致整个海湾底都显露出来,看到这一奇景,好奇的人们纷纷到海湾底“探险”。然而,不幸的是,仅仅在几分钟后,隐退的波峰重新席卷而来,海岸遭到了滔天巨浪的冲击,有几万居民被海水席卷而去,其中,那些“探险”的“探险家们”无可避免地成了那次海啸的第一批牺牲品。

此外,城市也遭到了海水的淹没。

荷兰、英国及马德拉群岛、亚速尔群岛、小安地列斯群岛等地受到了海啸的席卷,就连西班牙濒大西洋的海港加的斯,也遭到了10米巨浪的袭击。

1783年2月5日,一场大地震发生在墨西拿海峡,海啸和洪水灾害也伴随发生,墨西拿城遭受了灭顶之灾。同年4月8日,地震又一次毫不留情地侵袭当地,在这短短日本海啸灾害大海啸两个月时间内,人们遭受了极其惨重的损失和折磨,有3万余人直接死于地震和海啸灾害中。1908年12月28日,一场7.5级地震再次在墨西拿海峡发生,同时,引发了一场海啸,使得墨西拿死亡8.5万人。

1883年8月26日和27日,喀拉喀托火山喷发,使得苏门答腊和爪哇之间的巽他海峡受到20立方千米的岩浆侵害。而后,由于火山喷发到最高潮时,岩浆喷口突然倒塌,一次大海啸被引发……苏门答腊的巨浪高达36米,爪哇梅拉克的海浪高达40余米,遇难人数达到3.6万人。这场海啸波及的范围极广,几乎全球都受到不同程度的影响,其中,它的震波甚至被英吉利海峡的观潮器录了下来。

1896年,日本三陆发生了震级为里氏7.6级的地震引发的大海啸,尽管没有地震灾害直接发生,但却有2.7余万人死于海啸中。此外,日本关东大地震引发的海啸也极其著名,它造成了十分严重的损失,有8000余艘船只沉没,沿岸的大小港口也受到影响处于瘫痪状态,死亡人数达5万余人。

1908年12月28日,在意大利墨西拿,当天凌晨5点,发生了7.5级的地震,而后引发了海啸。在近海区域,巨大海啸掀起了高达12米的波浪。这次地震海啸不仅是20世纪以来死亡人数最多的一次,也是欧洲有史以来死亡人数最多的一次。

1933年3月2日,一场8.9级的地震发生在日本三陆近海,而后引发了浪高29米的海啸,造成3000人死亡。

1946年4月1日,一次大海啸在夏威夷发生。这场海啸的起因是:

距夏威夷3750千米的阿留申群岛附近海底发生了7.3级的地震。在发生地震45分钟后,阿留申群岛中的尤尼马克岛首先遭到了滔天巨浪的袭击,一座架在12米高岩石上的钢筋水泥灯塔和一座架在32米高的平台上的无线电差转塔被海啸彻底摧毁。之后,海啸朝着南面一路横扫,速度可与喷气式飞机媲美,夏威夷岛上的488座建筑物遭到摧毁,死亡159人。

1959年10月30日,一场海啸发生在墨西哥,而后海啸引发了山体滑坡,造成5000人死亡。

1976年8月16日,菲律宾莫罗湾发生了海啸,造成8000人死亡。

1978年7月17日,一场里氏7.1级的强烈地震在西太平洋距离巴布亚新几内亚西北海岸12千米的俾斯麦海区发生。在地震发生20分钟后,又发生了震级为5.3级的余震。

之后,灾难好像已经过去,似乎一切又恢复了平静,但是,却有一场更大的灾难即将威胁住在巴布亚新海啸引发的山体滑坡几内亚西北海岸与西萨诺渴湖之间狭长地带的近万村民。当一种异样的隆隆声由远而近朝着村庄袭来时,浑然无觉的村民还只当那是一架喷气式飞机飞临时发出的声音,很多村民还跑出来看起了热闹,但是,转瞬间,10米高、20千米长的巨浪就呼啸着朝张望的村民席卷而来,顿时,海浪就淹没了7个绵延横亘在海滩与西萨诺潟湖之间的村庄。

仅仅几分钟的时间就把风光迷人的度假乐园西太平洋变成了人间地狱。

1万人中,失踪或死亡的就有7000多人,生还的仅有2527人,其中,成人占生还者中70%以上,极少有小孩幸免于难。

1992年9月至1993年7月间,印度尼西亚群岛及太平洋沿岸的尼加拉瓜遭受了三次海啸的袭击,在这些大海啸中,有2500人被夺去生命。

1998年7月17日,一场地震在大洋洲巴布亚新几内亚海底发生,地震引发了49米浪高的海啸,造成数千人无家可归,2200人死亡。

2004年12月26日,地震在印度尼西亚苏门答腊岛发生,还引发了大规模的海啸,对印度洋沿岸多个国家造成了不同程度的伤害,这场海啸灾难可能是近200多年来世界上死伤最为惨重的一次。

2010年2月27日,智利比奥比奥沿岸附近陆地发生震级为里氏8.8级地震,随后引发海啸袭击环太平洋沿岸国家。

2011年3月11日,日本宫城县仙台市以东的太平洋海域发生里氏9.0级地震,引发了一场灾难性海啸。