GB/T 39419-2020 海啸等级

　　ICS 07 . 060 A 45

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 39419—2020

　　海 啸 等 级

　　Gradesoftsunami

　　2020-1 1-19 发布 2021-06-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 39419—2020

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中华人民共和国 自然资源部提出。

　　本标准由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC 283)归口 。

　　本标准起草单位：国家海洋环境预报中心。

　　本标准主要起草人：范婷婷、原野、赵联大、王培涛、王君成、侯京明。

　　GB/T 39419—2020

　　海 啸 等 级

　　1 范围

　　本标准规定了海啸强度等级和地震海啸能级的确定和划分方法。

　　本标准适用于海啸灾害的监测评估、科学研究和新闻报道等工作。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　2.1

　　海啸 tsunami

　　由水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等所激起的长周期小振幅重力波，以每小时数百千米速度传到岸边，形成来势凶猛危害极大的巨浪。

　　注：改写 GB/T 15920—2010,定义 2 . 5 . 60 。

　　2.2

　　海啸波幅 tsunamiamplitude

　　海啸波峰(波谷)和当时未受扰动海面水位高度之差的绝对值。

　　2.3

　　海啸强度 tsunamiintensity

　　一次海啸过程对沿岸某区域的影响程度。

　　注：一般可基于沿岸潮位站观测到的海啸波幅进行划分。

　　2.4

　　海啸能级 tsunamimagnitude

　　海啸产生过程中 自然能量释放的量度。

　　3 海啸等级类型

　　3 . 1 海啸强度等级

　　依据海啸对沿岸某区域的影响程度按照海啸强度等级划分。

　　3 . 2 海啸能级

　　依据地震海啸释放的能量大小按照海啸能级划分。

　　4 海啸强度

　　4 . 1 平均波幅计算

　　依据某岸段潮位站观测到的最大海啸波幅的平均值进行计算，计算方法见公式(1) :

　　H Hi …………………………( 1 )

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　　式中：

　　Hav —该岸段各潮位站观测到的最大海啸波幅的平均值，单位为米(m) ;

　　Hi —该岸段第 i个潮位站观测到的最大海啸波幅，单位为米(m) 。

　　4 . 2 海啸强度等级划分

　　根据沿岸某区域最大海啸波幅的平均大小 Hav , 以及海啸可能导致的宏观影响，将海啸强度分为

　　6 个级别，分别对应 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ、Ⅴ和 Ⅵ级，见表 1 。

　　表 1 海啸强度等级

　　5 海啸能级

　　依据海啸产生过程中 自然能量释放的大小计算海啸能级。 由公式(2)计算：

　　Mt = 0.41 log10(Et × 107 ) - 0.38 …………………………( 2 )

　　式中：

　　Mt — 海啸能级;

　　Et —海啸总势能，单位为焦耳(J) 。

　　海啸能级保留小数点后一位，海啸能级公式及其常数的确定，参见附录 A。

　　其中 Et 海啸总势能的计算，见公式(3) :

　　n

　　EEi …………………………( 3 )

　　式中：

　　n —有限断层解中单位源数量;

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　　Ei—单个单位源海啸势能，单位为焦耳(J) 。

　　Ei 由公式(4)计算得出：

　　Ei =1/2ρghΔs …………………………( 4 )

　　式中：

　　ρ —海水的密度为 1 . 03×10 3 , 单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　g —重力加速度为 9 . 8,单位为米每二次方秒(m/s2 ) ;

　　hi —单个单位源断层垂向位错高度，单位为米(m) ;

　　Δs—单个单位源破裂面的面积，单位为平方米(m2 ) 。

　　依据地震海啸事件的有限断层解，其中基于弹性错位理论断层模型算出 hi，将断层划分成 n 个具有一定长度和宽度的矩形单位源，单个单位源的面积为 Δs，用公式(5)表示：

　　Δs=a × b …………………………( 5 )

　　式中：

　　a —单个单位源长度，单位为米(m) ;

　　b —单个单位源宽度，单位为米(m) 。

　　6 等级选择方法

　　在确定海啸等级时，根据不同的需求，可从海啸强度等级或地震海啸能级中进行选择。 选择方法如下：

　　a) 当需要获得沿岸某区域所受海啸灾害影响的强度时，选择 4 . 1 中计算该区域的海啸平均波幅Hav 的方法确定海啸强度;结合受影响区域的灾后现场情况调查，可参照 4 . 2 中表 1 海啸强度等级的可能产生的影响描述对该海啸事件的致灾影响进行评估;

　　b ) 当需要衡量一次地震海啸事件的总体大小时，选择第 5 章中海啸能级的方法计算海啸等级;每个地震海啸事件具有唯一的能级标度。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　海啸能级公式的依据

　　海啸能级计算中，依据有限源破裂模型数据库 ( Finite-Source Rupture Model Database, 网 址： http://equake-rc.info/)地震海啸事件的有限断层解，筛选了从 1960~2017 年所有矩震级大于 6.5 级

　　(含)的地震海啸事件(共 39 个)，并将各事件划分成了具有一定长度和宽度的矩形单位源。

　　以 2011 年 3 月 11 日 日本东部 9 级地震海啸事件为例，Yue 和 Lay[4] 将此次地震断层划分为了112 个单位源，每个单位源长和宽分别是 30 km(见图 A. 1) 。利用海啸势能公式(3),计算获得本次地震海啸事件的总势能 犈t 。

　　图 A.1 日本东部 9 级地震有限断层划分结构图

　　基于 Murty 和 Loomis[5] 的理论基础，通过由有限断层解计算得到的 39 个地震海啸事件的海啸势能，获得地震矩震级 犕w 与海啸势能 犈t 的线性对数关系(见图 A. 2) 。 图 A. 2 中红点代表一个地震海啸事件，由此获得地震海啸能级关系式，见公式(A. 1) :

　　犕t =犪log10(犈t × 107 ) + 犫 …………………………( A.1 )

　　其中，犪 为 0 . 41 ,犫为 -0 . 38,关系式的线性相关系数为 0 . 946 4 。

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　　图 A.2 地震矩震级与海啸势能线性对数关系图

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 15920—2010 海洋学术语 物理海洋学

　　[2] GB 17740—2017 地震震级的规定

　　[3] GB/T 17742—2008 中国地震烈度表

　　[4] Yue, H. and T. Lay. 2013. Source Rupture Models for the Mw 9.0 2011 Tohoku Earthquake from Joint Inversions of High-Rate Geodetic and Seismic Data. Bull. Seism. Soc. Am. , 103 , 1242-1255.

　　[5] Murty, T.S. , Loomis , H.G. 1980. A new objective tsunami magnitude scale. Mar. Geod. , 4(3) , 267-282 .

　　[6] Nosov, M. A. , Bolshakova, A. V. , & Kolesov, S. V. , 2014. Displaced water volume, potential energy of initial elevation, and tsunami intensity: Analysis of recent tsunami events. Pure and Applied Geophysics , 171(12) , 3515-3525.