幾乎不會直接引發大規模、破壞性的海嘯,但與之相關的大型冰川崩解事件則有可能引發局部的、有時甚至相當猛烈的海嘯(更準確地說是巨浪)??茖W家確實在使用模型來推演這些事件的潛在影響范圍。
以下是詳細解釋:
冰震的本質與能量傳遞:
- 冰震是什么? 冰震是冰川或冰蓋內部或底部發生破裂、滑動或斷裂時產生的震動。它們源于冰體的應力積累和突然釋放。
- 能量去向: 冰震釋放的能量大部分消耗在冰體內部的破裂和摩擦上,或者轉化為冰川運動的動能。雖然震動會通過冰體和基巖傳播,但其能量通常不足以像大型海底地震那樣,引起大范圍的海底地殼垂直錯動——這才是引發經典、大規模海嘯的關鍵機制。
冰川崩解是潛在威脅源:
- 冰震常常是冰川不穩定或即將發生大型崩解(冰山崩落)的信號。
- 關鍵機制: 當極其龐大的冰山(體積可達數立方公里)從冰川前端或冰架邊緣快速崩解、翻轉或墜入海洋時,這個過程本身會:
- 直接排開巨量海水: 冰山入水瞬間,其巨大的體積會猛烈地排開周圍的海水。
- 產生空腔與水體回填: 冰山入水后,會在其下方和周圍形成巨大的空腔,周圍海水會以極快的速度回填這個空腔。
- 冰山翻轉/破碎的附加擾動: 冰山在入水過程中可能發生翻轉或破碎,進一步劇烈擾動水體。
- 結果: 這些劇烈的、突然的水體位移過程,會在局部區域(通常是冰川前緣的峽灣、海灣或近岸海域)產生巨大的波浪。這就是由冰川崩解引發的“海嘯”,學術上有時稱為“冰山崩解海嘯”或“冰川海嘯”。
科學家如何用模型推演潛在影響范圍:
- 模型目標: 科學家建立的模型主要目標是預測大型冰川崩解事件發生時,可能產生的波浪高度、傳播路徑以及對海岸線的影響范圍(淹沒范圍)。
- 關鍵輸入參數:
- 崩解冰山的體積和形狀: 這是最重要的參數之一,決定了排開的水體量和能量。
- 崩解機制和速度: 冰山是整體滑落、垂直斷裂、還是翻轉?速度有多快?這影響能量釋放的劇烈程度。
- 崩解點水深和海底地形: 水深決定了水體被擾動的程度(淺水區擾動更劇烈),復雜的海底地形會折射、反射和放大波浪。
- 海岸線地形: 海岸的坡度、形狀、是否有狹窄峽灣等,會極大地影響波浪的爬高和淹沒范圍。
- 背景海況: 潮汐、洋流、風浪等。
- 模型類型:
- 崩解動力學模型: 模擬冰山如何從冰川上斷裂、運動、入水以及與水體的初始相互作用,估算初始波浪的產生。
- 波浪傳播模型: 基于流體動力學方程(如淺水方程或Boussinesq方程),模擬初始波浪產生后如何在不同水深和復雜地形(包括海底和海岸)中傳播、變形、折射、繞射和爬高。
- 推演過程:
- 識別潛在不穩定冰川(如格陵蘭、阿拉斯加、南極洲、巴塔哥尼亞等地的入海冰川/冰架)。
- 觀測或預測可能崩解的冰山體積和崩解模式。
- 利用崩解動力學模型模擬崩解過程和初始波浪生成。
- 將初始波浪作為輸入,輸入到波浪傳播模型中。
- 模型計算波浪在特定區域(如一個峽灣或一片海岸)的傳播過程,預測不同位置(尤其是居民點、港口、基礎設施附近)的波高、波速、到達時間和淹沒范圍。
- 進行敏感性分析和情景模擬:改變冰山體積、崩解速度、崩解位置、潮位等參數,評估不同情況下風險的變化范圍。
實際案例與影響范圍:
- 高度局部化: 冰川崩解引發的海嘯影響范圍通常非常局部化。巨浪能量會隨著傳播距離迅速衰減。
- 峽灣放大效應: 在狹窄、陡峭的峽灣中(如阿拉斯加、格陵蘭的許多峽灣),波浪傳播受限,能量不易擴散,反而可能因地形反射、匯聚而被顯著放大,產生極高的波浪(有時可達幾十米甚至百米量級),對峽灣內部造成毀滅性破壞。
- 歷史實例:
- 阿拉斯加的Lituya Bay (1958): 由山體滑坡(非冰川崩解直接引發,但機制類似)引發的巨浪沖上524米高的山坡,是有記錄的最高海嘯波。
- 格陵蘭的Karrat Fjord (2017): 由山體滑坡(部分與冰川退縮有關)引發的海嘯導致4人死亡,摧毀村莊。
- 格陵蘭的Nuugaatsiaq (2017): 同一次事件影響另一個村莊。
- 格陵蘭的Ilulissat Icefjord: 世界遺產地,雅各布港冰川的大型崩解事件經常產生可觀測到的局部巨浪(雖不致命,但有記錄)。
- 阿拉斯加的Barry Arm冰川: 科學家正在密切監測其潛在滑坡風險,并建模預測一旦發生可能產生的海嘯對威廉王子灣的影響范圍。
- 模型推演結果: 模型通常預測,即使是非常大的冰川崩解事件,其引發的顯著破壞性波浪主要局限于源頭附近幾十公里范圍內(尤其是在峽灣地形中)。波浪傳播到開闊大洋后,高度會迅速降低到普通海浪水平,不再具有海嘯的破壞力。但在復雜海岸線附近,影響范圍可能延伸稍遠。
總結:
- 冰震本身不是海嘯的觸發機制。
- 與冰震相關的、極其大型的冰川崩解事件(冰山快速、猛烈墜海/翻轉)有可能引發局部的、破壞性的“海嘯”(巨浪)。
- 科學家利用復雜的動力學和波浪傳播模型,結合冰川崩解規模、速度、水深、海底及海岸地形等參數,推演此類事件產生的波浪高度、傳播路徑和對特定海岸線的潛在淹沒范圍。
- 這類“冰川海嘯”的影響范圍高度局部化,通常在源頭幾十公里內(峽灣地形下破壞尤其嚴重),幾乎不可能引發跨大洋的破壞性海嘯。模型是評估這些局部風險、制定預警和防災計劃的關鍵工具。
因此,當科學家談論“冰震的潛在影響范圍”時,他們關注的焦點并非冰震震動本身能傳多遠,而是冰震作為冰川不穩定信號所預示的大型崩解事件可能引發的局部海嘯災害及其影響范圍。