广告
科学新闻
来自研究机构

新的研究使波浪解决海啸监测和建模的未来

日期:
2021年12月8日
来源:
弗吉尼亚理工大学
简介:
海平面上升已经影响到沿海居民,并加剧了现有的沿海灾害,如涨潮和风暴潮期间的洪水。新的研究表明,未来海平面的上升也会对未来海啸的高度产生影响。
分享:
广告

完整的故事

沿海地区居住着10亿多人口。海平面上升已经影响到沿海居民,并加剧了现有的沿海灾害,如涨潮和风暴潮期间的洪水。

然而,科学学院地球科学系的助理教授蒂娜·杜拉和罗伯特·韦斯教授的新研究表明,未来海平面的上升也将对未来海啸的高度产生影响。

“在未来的50到70年里,世界各地的海平面将显著升高,”杜拉说,他也是弗拉林生命科学研究所(Fralin Life Sciences Institute)旗下海岸研究中心(Center for Coastal Studies)的成员。“如果海啸在那个时间范围内袭击,你今天估计的影响将会更大。我认为沿海地质学家和建模者都需要在未来的模型和危害评估中考虑海平面上升。”

他们的研究结果发表在自然通讯。

在俗称的火山带周围,构造板块与巨大的太平洋板块碰撞,导致地震和火山活动。由于火山带环绕着太平洋,其边界的大地震会产生区域性海啸,也会产生远源海啸,这些海啸会传播到太平洋各地,影响数千英里外的海岸线。

在阿拉斯加海岸外,板块碰撞形成了一个长达2500英里的断层,被称为阿拉斯加-阿留申俯冲带。研究表明,俯冲带可以产生远源海啸,袭击美国西海岸,特别是南加州。

2013年,美国地质调查局启动了一项降低风险的科学应用项目,重点关注阿拉斯加-阿留申俯冲带沿线的远源海啸及其对加州的影响。

该项目发现,9.1级地震可能会在洛杉矶和长滩的港口产生振幅为3.2英尺的远源海啸,比这些港口历史上任何一次远源海啸都要大,造成高达42亿美元的损失。

a)阿拉斯加地图,显示阿拉斯加-阿留申俯冲带的剖面、地震边界和大致的历史地震震级。b)浅灰色阴影区域表示美国地质调查局科学应用风险降低情景9.1级半地震。c)洛杉矶和长滩港口的地图,显示了测量港口水位和最大近岸海啸高度的仪表位置。d) 2000年模拟地震震级图,不包括潮汐变异性(蓝色直方图)、潮汐变异性(绿色直方图)以及海啸高度和潮汐变异性(红色直方图)。

然而,由于海平面上升,从长远来看,洛杉矶和长滩港口的海啸情景并不准确。

观测表明,全球气温正在上升,海平面也在随之上升。问题不在于海平面是否会继续上升,而在于上升多少。

Dura和Weiss以及来自罗文大学、罗格斯大学、杜伦大学、南洋理工大学和美国地质调查局的同事们联合起来,将远源海啸模型与未来海平面上升的预测结合起来,以了解海平面上升将如何影响南加州的海啸高度。

该组织对洛杉矶和长滩港口海平面上升的预测是基于对温室气体排放和气候变化减缓战略的低和高估计。

一种设想包括减少温室气体排放的缓解战略,从而使温度和海平面的上升降到最低。另一种情景反映了一个没有减缓努力和高排放的未来,导致气温上升更快和海平面上升。

该组织发现,今天,9.1级地震可以在港口产生超过3.2英尺高的海啸。然而,到2100年,在高排放海平面上升的预测下,一个小得多的8级地震将能够产生超过3.2英尺的海啸。

换句话说,更高的海平面将使港口更容易受到由较小的地震产生的海啸的影响。考虑到8级地震的频率更高,这一结果尤其令人担忧。

杜拉说:“9.1分是非常非常罕见的。“所以今天,在港口发生超过3.2英尺的海啸的可能性非常小,因为需要非常罕见的,非常大的地震。但到2100年,由于海平面上升,环太平洋地区经常发生的8级地震将能够超过同样的海啸高度。”

“这项研究确实表明,随着海平面上升,特别是如果我们不能减少未来的温室气体排放,未来的海啸可能会变得更具破坏性,”合著者安德拉·加纳(Andra Garner)说,她是罗文大学(Rowan University)研究海平面上升的助理教授。“好消息是,这项工作还表明,如果我们采取行动限制未来的变暖和未来海平面上升的幅度,我们有能力将未来的危害降到最低。”

但了解这些潜在的毁灭性海啸不仅需要向前看,也需要回顾过去。

美国地质调查局科学降低风险应用项目只考虑了发生在阿拉斯加-阿留申俯冲带半米迪部分的地震。但自从最初的工作以来,Dura和同事发表的研究表明,也应该考虑俯冲带的其他部分。

俯冲带的半米地段和邻近的科迪亚克段发生过历史上的地震。1938年,一场8.3级地震袭击了半米地地区。1964年,发生在阿拉斯加-阿留申俯冲带的9.2级地震袭击了科迪亚克部分和东部其他部分,这是有记录以来最大的地震。

由于1938年和1964年的地震没有重叠,地震危险地图将它们之间的区域标记为“持续地震边界”。换句话说,该地区最大的多段地震的风险被认为是相当低的。

“虽然1964年的地震破裂并没有进入1938年地震的破裂区,但目前尚不清楚过去数百年至数千年的地震是否也是如此。这应该被认为是地震之间的持久边界,还是这个地区可能存在非常大的、多段的地震?我们想找到答案。”杜拉说。

为了更多地了解阿拉斯加-阿留申俯冲带的地震历史,Dura和他的同事们使用了5厘米长的像饼干切割器一样的圆柱体,从分布在拟议地震边界上的湿地收集了岩心样本。

该小组随后分析了地核中包含的土层,以确定过去地震造成的陆地水平变化和海啸淹没的情况。通过放射性碳、铯和铅测年,该小组能够建立一个该地区过去大地震的时间表。

他们的研究表明,多次大地震跨越了提出的地震边界,这意味着使俯冲带的Semidi和Kodiak部分破裂的地震在过去发生过多次。

“我们的地质数据显示,地震可以跨越Semidi和Kodiak部分,”Dura说。“出于这个原因,我们将单段和多段地震合并到港口的远源海啸模型中。通过在我们的模型中包括多段地震,我们相信我们对港口估计的海啸高度范围是我们了解未来海啸影响的一步。”

该小组的数据将被包括在阿拉斯加南部的危险地图中,以帮助改进阿拉斯加-阿留申俯冲带的未来建模情景。

海岸研究中心主任韦斯说:“像我们这样的合作旨在将沿海地质学、地震模型和未来海平面预测结合起来,这对于全面了解未来海啸对港口的影响至关重要。”“增加跨学科的研究能力,意味着科学领域之间遵循不同的治理范式的整合,将是理解地球变化对我们的福祉和繁荣的影响的关键。建立跨学科的研究团队是很困难的,弗吉尼亚理工大学的海岸研究中心在将这些团队聚集在一起方面发挥了关键作用。履行团队建设的职责不仅使我们这样的研究成为可能,而且还有助于弗吉尼亚理工大学坚持其校训——敬业(我可以服务)."

在未来的项目中,Dura、Weiss和同事们计划将来自火环周围其他俯冲带的远源海啸纳入到海啸对其他海岸的影响以及沿海淹没的经济后果的建模中。

Dura说:“通过我们的新研究,我们为将海平面上升纳入远源海啸模型提供了一个重要的框架,我们很高兴能在这些初步结果的基础上继续发展。”

广告

故事来源:

材料所提供的弗吉尼亚理工大学.由肯德尔·丹尼尔斯原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Tina Dura, Andra J. Garner, Robert Weiss, Robert E. Kopp, Simon E. Engelhart, Robert C. Witter, Richard W. Briggs, Charles S. Mueller, Alan R. Nelson, Benjamin P. Horton。未来海平面上升对加州阿拉斯加-阿留申俯冲带海啸的影响变化自然通讯, 2021;12 (1) doi:10.1038 / s41467 - 021 - 27445 - 8

引用此页

弗吉尼亚理工大学。“新的研究使波浪解决了海啸监测和建模的未来。”《科学日报》。《科学日报》,2021年12月8日。< www.koonmotors.com/releases/2021/12/211208090014.htm >。
(2021年12月8日)新的研究使波浪解决海啸监测和建模的未来。《科学日报》.2023年6月21日检索自www.koonmotors.com/releases/2021/12/211208090014.htm
弗吉尼亚理工大学。“新的研究使波浪解决了海啸监测和建模的未来。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2021/12/211208090014.htm(2023年6月21日访问)。

探索更多的
从科学日报

有关的故事

广告