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基于全和谐型浅水方程的有限体积海啸数值模型开发与应用

2021-07-22周文王培涛王岗于福江郑金海梁秋华

海洋学报 2021年5期
关键词:模型

周文,王培涛,王岗*,于福江,郑金海,梁秋华

( 1. 海岸灾害及防护教育部重点实验室(河海大学),江苏 南京 210098;2. 国家海洋环境预报中心,北京 100081;3. 拉夫堡大学 建筑与土木工程学院,英国 莱斯特郡 LE11 3TU)

1 引言

海啸作为最具危险性和破坏力的海洋灾害之一,给沿海地区造成了巨大的经济损失和人员伤亡。如1960 年5 月22 日智利瓦尔迪维亚(Valdivia)发生9.5 级大地震,这也是人类历史上用仪器监测到的最强地震,随之引发的巨大海啸,在当地的海啸波波高达25 m,对附近一个居住着250 万人口的城镇造成约1 万人死亡、500 亿~700 亿美元的经济损失。此外,该海啸还影响了整个太平洋海域,导致了太平洋另一端的日本数百人丧生[1]。

为了应对海啸灾害,人们在海啸监测、预报和致灾机理等方面做了大量研究。由于人类史上灾难性的海啸主要是由地震引起的,因此人们通过铺设海底地震仪、投放海啸浮标和设置沿岸验潮站等建立海啸监测网。地震仪和观测海底变形的大地传感器等通过海底线缆将数据传输给陆上监测中心。海啸浮标系统主要是美国国家海洋与大气管理局(NOAA)下属太平洋海洋环境实验室研制的海啸深海评估和报告浮标系统(Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis, DART),它是由海底压力记录仪、海表浮标和地球同步气象卫星构成的立体监测系统[2],目前已更新至第4 代。目前全球海域设置了60 多个DART和900 余个验潮站[3],覆盖全面的大洋与近岸监测网为海啸预警以及海啸研究提供了大量可靠的原始数据。

随着计算机和数值计算技术的发展,数值模拟已成为海啸的主要研究方法并在海啸预警系统中起到了关键作用。……

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