海嘯與氣象海嘯

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海嘯(tsunami)這個詞，大家一定不會陌生。那麼不妨再來簡單地認識一下「氣象海嘯」(meteotsunami)。

海嘯由地殼運動產生的地震波引起；氣象海嘯則由大氣氣壓擾動產生。兩者同屬淺水波(即其波長至少是流體深度的20倍)。大氣氣壓擾動產生了水面及次表層的十分小的拫幅波動後，這些波動隨著接近淺灘而在港灣內與大氣氣壓波發生共振(在淺水區，大氣氣壓波與其產生的水面波同相；深水區則反相。又稱為Proudman效應)。若條件適合，地型共振會發生，波幅因而大增而成為海嘯。氣象海嘯名副其實地能與海嘯一樣對沿岸基建設施與人民生命財產安全造成損害破壞。


地震波產生的海嘯為脈衝型；大氣氣壓擾動是直接與海水發生持續數分鐘至數小時的互動，並驅使這些水面波動前進。大氣重力波、下擊暴流、活躍鋒面及颮線都可以引發氣象海嘯。港灣內之共振多數與大氣重力波有關。


大家都知道氣壓改變1 hPa只會導致海平面變化1 cm。所以在大氣氣壓波與水面波能夠產生共振的情況下，中尺度天氣系統也只能產生波幅為30-40 cm的水長波，談不上海嘯。這些水面長波進入港灣淺水區後，因為海盆地型而再產生共振。這種地型共振之強度與該長波的頻率及海盆的共振頻率有關。而這強度也與水面長波進入港灣的角度有關係。正因如此，氣象海嘯是一種頗罕見自然現象。


氣象海嘯多數出現在地中海西部、亞得里亞海、美國和日本。當中，1982年有文獻記載(第38期日本海洋學會期刊，Hibiya及Kajiura合著)，一場氣象海嘯在1979年襲擊了日本長崎灣。是次氣象海嘯由一個位於東海的3 hPa氣壓跳動引起。這個波動首先產生了只有3cm的水面波。接近長崎灣時，由於Proudman效應，水面波振幅增強到12-14cm。進入港灣後，淺水區把振幅進一步加大到45cm。當水波靠近岸邊時，由於海盆地形共振使波浪高度已達5米。氣象海嘯發生。另一個例子是1992年7月發生於美國佛羅里達代托納比奇(Daytona Beach)的3米氣象海嘯，導致了75人受傷。這起災害懷疑與當時一條颮線有關(參閱1995年第76期美國氣象學會學報，Churchill, Houston及Bond合著)。還有其他例子，有興趣的會員可以在網上搜搜。