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英国《物理世界》报道我实验室海啸地磁异常效应研究工作
发布日期:2013-06-28

专门报道世界物理重要进展的英国《物理世界》(《Physics World》)6月28日以要闻推荐形式报道了海洋工程国家重点实验室流体力学团队王本龙副教授和刘桦教授关于海啸波越洋传播过程中诱导地磁场异常的研究工作。(http://physicsworld.com/cws/archive/news/17/6

该研究成果于6月26日在英国皇家学会会刊(Proc. of Royal Society A,469,20130038)发表。研究工作发明了一个模型用于模拟巨大的海啸波动对地磁场的作用, 并可应用于基于卫星探测的海啸诱导地磁场异常测量。研究小组相信这项工作可被用来建立能实时探测该致命波动的早期预警系统。

海啸被认为是常常与地震相关的巨大的海洋波动。当这类波动到达海岸时,其波高可达几十米,往往对沿海地区造成灾难性后果。然而,当这类波动在开阔大洋传播时,其波高则只有几米。因此,人们难以从正常的大洋波动场中辨识海啸波。对在大洋中传播的海啸而言,其波高可能不大,但是它具有极长的波长和极高的传播速度,使得巨大的水体产生快速的位移。当含盐的海水在地磁场中运动时,其传导特性将诱导地磁场的微小变化,该变化量可被装于近地轨道卫星或高空气球的磁传感器探测到。

研究小组已发展了预报由各类模型海啸诱导的局地变化地磁场的方法。该基本模型可被用来模拟真实海啸的磁行为。为了验证该模型,他们将模型预报结果与2004年印度洋苏门答腊岛地震海啸和2010年智利海啸的实测数据进行对比,发现了与这些事件有关的地磁异常,并据此估计海啸的波长和波高。

原理上讲,从地磁信号中计算海啸波面非常便捷。若付诸实际应用,将显著改善现有的海啸早期预警系统。例如,当今的地震探测方法大多需大约6分钟给出海啸预警信息。基于地震预报方法和海洋潮汐站测量方法建立海啸预警系统的局限性在于它们无法连续地跟踪这类波动在大洋的传播,但是,磁监测可达此目标。尽管已有探测这些磁场异常的技术,但是需要发展必要的基础设施以提供综合的早期预警网络。研究小组认为有两种可能的方法,其一是应用近空间飞艇,其二是近地卫星,两者均离地球足够近,可探测到地磁场异常。

有地磁学家评论,从实用的角度讲,基于磁场信号探测海啸可能存在的问题比该研究报道所介绍的要多。尽管可以在海啸发生后从磁信号中发现海啸信息,但是要实现基于磁信号的海啸实时探测仍极具挑战性。无论如何,研究小组将继续该领域的探索,将应用该模型研究历史上的典型海啸事件,特别是2010年智利海啸对位于南太平洋的复活岛附近海域的地磁场的干扰,以进一步认识地磁异常与海面变化的关联,为发展新的海啸实时探测技术奠定理论基础。

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