几乎不会直接引发大规模、破坏性的海啸,但与之相关的大型冰川崩解事件则有可能引发局部的、有时甚至相当猛烈的海啸(更准确地说是巨浪)。科学家确实在使用模型来推演这些事件的潜在影响范围。
以下是详细解释:
冰震的本质与能量传递:
- 冰震是什么? 冰震是冰川或冰盖内部或底部发生破裂、滑动或断裂时产生的震动。它们源于冰体的应力积累和突然释放。
- 能量去向: 冰震释放的能量大部分消耗在冰体内部的破裂和摩擦上,或者转化为冰川运动的动能。虽然震动会通过冰体和基岩传播,但其能量通常不足以像大型海底地震那样,引起大范围的海底地壳垂直错动——这才是引发经典、大规模海啸的关键机制。
冰川崩解是潜在威胁源:
- 冰震常常是冰川不稳定或即将发生大型崩解(冰山崩落)的信号。
- 关键机制: 当极其庞大的冰山(体积可达数立方公里)从冰川前端或冰架边缘快速崩解、翻转或坠入海洋时,这个过程本身会:
- 直接排开巨量海水: 冰山入水瞬间,其巨大的体积会猛烈地排开周围的海水。
- 产生空腔与水体回填: 冰山入水后,会在其下方和周围形成巨大的空腔,周围海水会以极快的速度回填这个空腔。
- 冰山翻转/破碎的附加扰动: 冰山在入水过程中可能发生翻转或破碎,进一步剧烈扰动水体。
- 结果: 这些剧烈的、突然的水体位移过程,会在局部区域(通常是冰川前缘的峡湾、海湾或近岸海域)产生巨大的波浪。这就是由冰川崩解引发的“海啸”,学术上有时称为“冰山崩解海啸”或“冰川海啸”。
科学家如何用模型推演潜在影响范围:
- 模型目标: 科学家建立的模型主要目标是预测大型冰川崩解事件发生时,可能产生的波浪高度、传播路径以及对海岸线的影响范围(淹没范围)。
- 关键输入参数:
- 崩解冰山的体积和形状: 这是最重要的参数之一,决定了排开的水体量和能量。
- 崩解机制和速度: 冰山是整体滑落、垂直断裂、还是翻转?速度有多快?这影响能量释放的剧烈程度。
- 崩解点水深和海底地形: 水深决定了水体被扰动的程度(浅水区扰动更剧烈),复杂的海底地形会折射、反射和放大波浪。
- 海岸线地形: 海岸的坡度、形状、是否有狭窄峡湾等,会极大地影响波浪的爬高和淹没范围。
- 背景海况: 潮汐、洋流、风浪等。
- 模型类型:
- 崩解动力学模型: 模拟冰山如何从冰川上断裂、运动、入水以及与水体的初始相互作用,估算初始波浪的产生。
- 波浪传播模型: 基于流体动力学方程(如浅水方程或Boussinesq方程),模拟初始波浪产生后如何在不同水深和复杂地形(包括海底和海岸)中传播、变形、折射、绕射和爬高。
- 推演过程:
- 识别潜在不稳定冰川(如格陵兰、阿拉斯加、南极洲、巴塔哥尼亚等地的入海冰川/冰架)。
- 观测或预测可能崩解的冰山体积和崩解模式。
- 利用崩解动力学模型模拟崩解过程和初始波浪生成。
- 将初始波浪作为输入,输入到波浪传播模型中。
- 模型计算波浪在特定区域(如一个峡湾或一片海岸)的传播过程,预测不同位置(尤其是居民点、港口、基础设施附近)的波高、波速、到达时间和淹没范围。
- 进行敏感性分析和情景模拟:改变冰山体积、崩解速度、崩解位置、潮位等参数,评估不同情况下风险的变化范围。
实际案例与影响范围:
- 高度局部化: 冰川崩解引发的海啸影响范围通常非常局部化。巨浪能量会随着传播距离迅速衰减。
- 峡湾放大效应: 在狭窄、陡峭的峡湾中(如阿拉斯加、格陵兰的许多峡湾),波浪传播受限,能量不易扩散,反而可能因地形反射、汇聚而被显著放大,产生极高的波浪(有时可达几十米甚至百米量级),对峡湾内部造成毁灭性破坏。
- 历史实例:
- 阿拉斯加的Lituya Bay (1958): 由山体滑坡(非冰川崩解直接引发,但机制类似)引发的巨浪冲上524米高的山坡,是有记录的最高海啸波。
- 格陵兰的Karrat Fjord (2017): 由山体滑坡(部分与冰川退缩有关)引发的海啸导致4人死亡,摧毁村庄。
- 格陵兰的Nuugaatsiaq (2017): 同一次事件影响另一个村庄。
- 格陵兰的Ilulissat Icefjord: 世界遗产地,雅各布港冰川的大型崩解事件经常产生可观测到的局部巨浪(虽不致命,但有记录)。
- 阿拉斯加的Barry Arm冰川: 科学家正在密切监测其潜在滑坡风险,并建模预测一旦发生可能产生的海啸对威廉王子湾的影响范围。
- 模型推演结果: 模型通常预测,即使是非常大的冰川崩解事件,其引发的显著破坏性波浪主要局限于源头附近几十公里范围内(尤其是在峡湾地形中)。波浪传播到开阔大洋后,高度会迅速降低到普通海浪水平,不再具有海啸的破坏力。但在复杂海岸线附近,影响范围可能延伸稍远。
总结:
- 冰震本身不是海啸的触发机制。
- 与冰震相关的、极其大型的冰川崩解事件(冰山快速、猛烈坠海/翻转)有可能引发局部的、破坏性的“海啸”(巨浪)。
- 科学家利用复杂的动力学和波浪传播模型,结合冰川崩解规模、速度、水深、海底及海岸地形等参数,推演此类事件产生的波浪高度、传播路径和对特定海岸线的潜在淹没范围。
- 这类“冰川海啸”的影响范围高度局部化,通常在源头几十公里内(峡湾地形下破坏尤其严重),几乎不可能引发跨大洋的破坏性海啸。模型是评估这些局部风险、制定预警和防灾计划的关键工具。
因此,当科学家谈论“冰震的潜在影响范围”时,他们关注的焦点并非冰震震动本身能传多远,而是冰震作为冰川不稳定信号所预示的大型崩解事件可能引发的局部海啸灾害及其影响范围。