谷冈勇市郎

（日本北海道大学理学研究院地震火山研究观测中心）

日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告（二）海啸＊根据海啸波形分析获得的2011年东北地方太平洋近海地震震源过程的调查报告

谷冈勇市郎

（日本北海道大学理学研究院地震火山研究观测中心）

引言

2011年东北地方太平洋近海特大地震引发了大海啸，三陆地方沿岸遭受了重大灾害。我们通过近年在海上布设的各种海啸仪（图1），观测了这次海啸，加深了对海啸发生过程的理解。由于在海上观测的海啸波形未受到沿岸非线形效果的影响，它直接反映了地震时的地形变，所以在了解海啸激发过程方面是非常有用的。利用海底电缆式压力仪（东京大学、东北大学）在釜石近海的2个观测点（TM1，TM2）观测海啸波形，观测到了长周期海啸波中载有短周期海啸波这种非常有特点的海啸波形。在钏陆近海的海底电缆式压力仪（JAMSTEC）的2个观测点（KPG1，KPG2）也观测到了海啸波形。还有，在距岩手县、宫城县、福岛县沿岸数十千米的海上设置的4台GPS波浪仪（港湾空港技术研究所），也观测到了海啸波形，其中，有的地方也观测到了与釜石近海一样的海啸波形，即长周期海啸波中载有短周期的海啸波。NOAA－PMEL在日本近海设置的5台浮动式海底压力仪（DART）也观测到了有效的海啸波形。

图1 海上观测海啸波形的观测点的位置。釜石近海电缆式海底压力仪（TM1，TM2），钏陆近海电缆式海底压力仪（KPG1，KPG2），GPS波浪仪（GPSB802，GPSB803，GPSB804，GPSB806），浮动式海底海啸仪DART（D21419，D21401，D21418，D21413，D52402）

1 海啸波分析结果

Hayashi等[1]在上述观测波形的基础上，增加了气象厅在房总近海设置的海底电缆式压力仪观测到的海啸波形。根据来自各观测点的海啸到达时刻，利用反传播法推断海啸波波源区，证明波源区长达500 km，宽达200 km，并指出大海啸波也有可能在靠近震源附近的海沟发生。Tsushima等[2]为了研究近地海啸预报，尝试利用上述海上海啸波形记录，根据其中的海啸波形推断海面的最初变化，其结果证明震源附近和海沟附近均有大的海面变化。Maeda等[3]特别着重研究了釜石近海海底压力仪观测到的海啸波形后指出，要解释长周期海啸波与短周期海啸波重合的波形，在靠近震源附近海沟的板块边界必须要有57 m的滑动。Fujii等[4]在上述海啸波形的基础上，还增加了对验潮记录的研究，实施了海啸波形反演，推断出该地震的滑动量分布，得出要说明海啸波形，震源附近海沟的板块边界必须要有超过40 m的滑动。还明确了，要解释釜石近海或GPS海啸仪观测到的短周期海啸波，海沟附近也必须要有大的滑动。这些研究成果都表明，要解释在海上观测到的海啸波形，必须在海沟附近激发海啸。

Gusman等[5]在上述海啸波形的基础上，还利用国土地理院的陆地GPS观测的地震时地形变数据，和海上保安厅GPS／声音测距相结合的地震时海底地形变数据[6]，同时进行了反演解析，推断出可以说明全部数据的滑动量分布和滑动方向（图2）。结果表明，从震源到靠近海沟的板块边界的最大滑动量为48 m，离海沟最近的板块边界推定有大约42 m的滑动，地震矩推定为5.3×1022N·m（MW9.1）。另外还指出，要更好地解释利用釜石近海等海底压力仪观测到的短周期海啸波形，也有可能是Tanioka和Seno已经提出过的[7]，在海沟附近有柔软的附加体形变激发海啸的可能性。

图2 由Gusman等[5]根据海啸波形和陆地地形变数据、海底地形变数据反演获得的2011年东北太平洋近海特大地震的滑动量分布

综上，要很好地解释海上观测到的海啸波形、陆地地震时的地形变数据和海底地震时的地形变数据的话，大概要在海沟附近的板块边界发生超过40 m的大滑动。

[1] Hayashi Y，Tsushima H，Hirata K，et al.Tsunami source area of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake determined from tsunami arrival times at offshore observation stations.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.042

[2] Tsushima H，Hirata K，Hayashi Y，et al.Near－field tsunami forecasting using offshore tsunami data from the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.052

[3] Maeda T，Furumura T，Sakai S，et al.Significant tsunami observed at the ocean－bottom pressure gauges at 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.005

[4] Fujii Y，Satake K，Sakai S，et al.Tsunami source of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku，Japan earthquake.Earth Planets Space，2011.doi：10.5047／eps.2011.06.010

[5] Gusman R A，Tanioka Y，Sakai S，et al.Source model of the 2011 Tohoku tsunami estimated from tsunami waveforms and crustal deformation data.submitted.

[6] Sato M，Ishikawa T，Ujihara N，et al.Displacement above the hypocenter of the 2011 Tohoku earthquake.Science，2011，332（1－2），doi：10.1126／science.1207401

[7] Tanioka Y，Seno T.Sediment effect on tsunami generation of the 1896 Sanriku tsunami earthquake.Geophys.Res.Lett.，2001，28（17）：3389－3392

P315.3；

A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2012.09.001

2012－03－23。