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SA:2018年印尼Anak Krakatau火山-滑坡-海嘯的地震學快速檢測
2020-04-24 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  20181222日晚9:30-10:00,海嘯襲擊了印尼蘇達海峽沿岸城市,致使437人死亡,幾千人受災。當地民眾沒有感覺到明顯地震動,印尼地震臺網中心(BMKG)僅定位到一個3級左右的小地震,因而未提前發布有效的海嘯預警。中山大學葉玲玲教授等(Ye et al.,2020)利用印尼的寬頻帶地震波數據,發現此次海嘯由滑坡引發,與2018年活躍的Anak Krakatau火山活動有關,相關成果發表于Science Advances。 

  葉玲玲等通過細致分析印尼地震臺網的寬頻帶數據,發現了與海嘯事件相關的長周期地震動信號(1)。通過地震矩張量W-phase方法反演(Kanamori and Rivera,2008),他們得到震源位于Anak Krakatau火山附近(圖2),機制解顯示為向西南方向滑動的極低角度滑動(傾角1.4°),矩震級MW 5.9級,與海嘯之后大地測量的影像資料一致(3),推測可能是火山活動引發的滑坡滑入海中引發海嘯。 

  地震學中常用單力模型來表征滑坡過程(Kanamori and Given,1982;Dahlen,1993)。 滑坡體在滑動過程中受到重力與滑坡底界面的合力使得滑坡起始加速,而后減速直到停止,地球受到該合力的反作用力,激發地震波產生地表震動。葉玲玲等改進W-phase方法,發現用單力模型可更好地模擬近場臺網記錄的長周期信號(30-83),結果顯示近水平的單力指向東北方向,與Anak Krakatau火上西南側的滑坡運動一致(2)。為了獲取更細致的滑坡過程參數,通過寬頻帶(8-125秒)地震波反卷積方法得到滑坡持續時間約70(4),峰值作用力為約6.1x1011 N;通過聯合模擬垂向和水平向波形資料,得到滑坡的平均傾角約為12°;假設滑坡底界面摩擦系數為0.05,推測滑動體積約為0.2 km3。這些參數為海嘯預警與模擬提供了重要約束。 

  不同于大地震事件,由于滑坡造成的地振動以低頻成分為主,高頻成分較少 (1),在全球地震臺網中的高頻信號非常弱,因此美國地調局 (USGS) 常規的基于高頻地振動信號進行地震探測的方法無法鑒別出此類事件,傳統的地震-海嘯預警系統失效。而火山活動引發的海嘯時有發生,1883Krakatau大火山噴發形成的火山口摧毀了同一地區,海嘯奪去了35000人的生命。此次Anak Krakatau火山滑坡事件僅為一個中型滑坡事件,因此提高未來類似事件的海嘯預警能力是非常重要的。在2018年印尼火山滑坡事件中,地震波信號10分鐘傳播到整個蘇門答臘和爪哇地區,被幾十個地震臺接收到 (1),W-phase反演方法可實時進行分析,在15分鐘內可得到有效的滑坡信息。而海嘯傳播速度較慢,大約3060分鐘可傳播到附近的海岸,這個時間差提供了預警的可能性。因而該研究中基于長周期地震波信號的滑坡快速檢測方法可有效運用于滑坡災害預警中,特別是潛在的海底滑坡海嘯預警。 

1 2018年印尼火山海嘯產生的地表振動信號(Ye et al.,2020

2 2018年印尼火山滑坡的矩張量和單力機制解,以及GFZ中心得到的震源位置及機制解(Ye et al.,2020

3 201810-12月歐洲Sentinel-1雷達衛星影像(Ye et al.,2020

4 長周期地震波反卷積方法估計滑坡受力時間函數和約束滑坡傾角(Ye et al.,2020

  主要參考文獻 

  Ye L,Kanamori H,Rivera L,et al. The 22 December 2018 tsunami from flank collapse of Anak Krakatau volcano during eruption[J]. Science Advances,2020,6(3): eaaz1377.鏈接 

  Kanamori H,Given J W. Analysis of long‐period seismic waves excited by the May 18,1980,eruption of Mount St. Helens—A terrestrial monopole?[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,1982,87(B7): 5422-5432.鏈接 

  Kanamori H,Rivera L. Source inversion of Wphase: speeding up seismic tsunami warning[J]. Geophysical Journal International,2008,175(1): 222-238.鏈接 

  Dahlen F A. Single-force representation of shallow landslide sources[J]. Bulletin of the Seismological Society of America,1993,83(1): 130-143.鏈接 

  (撰稿:郝金來/地星室;校對:葉玲玲/中山大學)

 
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