海啸

海啸是一系列发生在水体中的波浪，当大量水被取代时，海啸经常发生在海洋或大湖中。 海啸可能由地震、火山爆发以及海底发生的其他水下事件引起，这些事件发生在海的最外层上方或下方，例如爆炸、山体滑坡、冰川崩解、陨石撞击以及其他自然灾害。

海啸发生时，一个重大的事件导致海水被取代，这与由风引起的常规海浪或由月球和太阳引力引起的潮汐不同。

由于其比普通海浪或潜艇水流的波长长得多，海啸波是无法比拟的。当海啸首次出现时，它可能看起来更像是快速上涨的潮水而不是破裂的海浪。这就是为什么它经常被称为潮汐波，尽管科学界对此术语有异议，因为它可能产生潮汐和海啸在因果关系上有关联的错误印象。通常，海啸由许多波浪组成，这些波浪依次到达，称为“波列”，持续时间从几分钟到几小时不等。

重大事件有可能产生高达数十米的波浪。虽然海啸只影响沿海地区，但它们有可能在整个海盆造成巨大的破坏。2004年的海啸已造成14个环印度洋国家至少23万人失踪，是人类历史上最严重的自然灾害之一。

古希腊历史学家修昔底德在他的《伯罗奔尼撒战争史》中（写于公元前五世纪）推测，海底地震是海啸的成因。然而，直到二十世纪人们对海啸的了解才很少，今天还有很多未知。目前研究的主要领域之一是理解为什么某些巨大地震不会引起海啸，而较小的地震却会。目前正在该领域进行研究，以便更准确地预测海啸将如何跨越海洋并与海岸线相互作用。

术语

海啸

“海啸”（tsunami）一词源自日语“港口波浪”（tsunami (ュ泻)）。 复数形式有两种选择：使用标准的英语复数形式并在末尾加s，或者使用不规则的日语音译复数。尽管标准的日语音是/ts/，但一些英语使用者会通过删除“t”将单词开头的/ts/改为/s/，因为英语通常不允许以/ts/开头的单词。尽管它从日语的精确解释并不总是准确描述海浪，而海浪并不局限于港口，但这个名字已经在英语中流行起来。

潮汐波

潮汐波是海啸的另一种名称。 海啸最常见的表现形式是极为巨大的潮水涌动，这也是这个曾经流行的短语的来源。尽管潮汐和海啸都会引起内陆水波，但海啸引起的内陆水流可能要强大得多，会产生异常强大和高涨的潮汐。

鉴于海啸的成因与潮汐不同，例如月球和太阳的引力，因此“潮汐波”一词近年来已不再流行，尤其是在科学家中。尽管“潮汐波”一词可能暗示“具有潮汐的形状或特征”，但地质学家和海洋学家警告不要使用它。在电视犯罪剧《夏威夷五人组》1969年播出的《四十英尺高且致命！》一集中，“海啸”和“潮汐波”这两个词被互换使用。

地震海啸

由于这种现象最常以地震等地震活动命名，因此“地震海啸”一词也用来描述这种事件。 在“海啸”一词在英语中流行之前，科学家们通常主张使用“地震海啸”而不是“潮汐波”。然而，与潮汐波类似，“地震海啸”一词并不完全准确，因为除了地震之外，还可以由其他力量产生类似的海浪，例如水下山体滑坡、水下爆炸、火山爆发、陆地或冰块塌入海洋、陨石撞击以及大气压力突然变化的恶劣天气条件。

其他术语

尽管由山体滑坡引起的海浪与由巨大地震引起的海浪不同，但“海啸”一词现在已在世界范围内的科学和流行文献中广泛用于指代这类海浪。由于这种差异，由山体滑坡引起的海浪有时会以几种名称而闻名，例如巨浪、位移波、非地震波、由山体滑坡触发的海啸等。

过去的事件

尽管日本拥有有记载以来最长的海啸历史，但2004年的印度洋地震和海啸事件是近代最严重的此类灾难，造成近23万人死亡。由于该岛屿附近经常发生各种规模的地震，苏门答腊地区也容易发生海啸。

地中海和欧洲某些地区的潜在海啸风险往往被忽视。1755年的里斯本地震和海啸起源于亚速尔-直布罗陀转换断层，造成数万人死亡。 历史上和今天的其他重大事件，包括1783年的卡拉布里亚地震和1908年的墨西拿地震和海啸，都使用了风险假设。

这场海啸是欧洲近代史上最重大的自然灾难之一，在西西里岛和卡拉布里亚造成近123,000人死亡。挪威海的Storegga滑坡和几次破坏不列颠群岛的海啸事件主要与气象海啸和山体滑坡有关，而由地震引起的海浪则不太受关注。

第一个证明海啸必须由海洋地震引起的是希腊历史学家修昔底德，他在公元前426年的《伯罗奔尼撒战争史》一书中首次询问了该现象的起源。 人类首次记载的海啸发生在公元前479年，地点是希腊小镇波提狄亚，据信是由地震引起的。

这场海啸可能使该殖民地免受波斯帝国的入侵。

似乎必须寻找地震作为这一事件的根源。在最大震动时，海水被推开，导致突然而有力的后退，从而引发洪水。如果没有地震，这样的灾难似乎是不可能发生的。在公元365年的海啸摧毁亚历山大港后，罗马作家阿米阿努斯·马塞利努斯（《罗马史》26.10.15-19）谈到了海啸的典型顺序，包括迫在眉睫的地震、海水的突然后退以及随之而来的巨大海浪。

原因

海啸的主要形成方式是大量水体的移动或海洋的扰动。 尽管山体滑坡、火山爆发、冰川崩解，以及偶尔的陨石和核试验也导致了这种水的位移，但地震是其主要原因。然而，关于陨石是否可能引发海啸仍存在争议。

地震活动

当海底意外变形并垂直移动周围的水时，就可能发生海啸。 在构造地震（一种与地壳变形相关的特定类型的地震）中，受到影响的区域上方的水被推离其平衡位置。这些地震经常发生在海底。

特别是，与破坏性或汇聚性板块边界相关的逆冲断层可能突然移动，并由于运动的垂直分量而导致水体位移。这可能导致海啸的产生。海底的移动可能发生在正断层（伸展性断层）上；然而，只有其中最大规模的事件（通常由外海沟隆起的弯曲引起）才会引起足够大的位移来产生大的海啸，例如1933年三陆地震和1977年松巴地震。

由于其波长短（通常为数百公里，而普通海浪的波长为30至40米），海啸在海上通常不被察觉，只产生一个微小的浪涌，通常比正常海面高约300毫米（12英寸）。在下面解释的波浪变浅过程中，它们在进入较浅水域时会增加高度。

每种潮汐条件都容易受到海啸的影响，海啸仍可能在低潮时淹没沿海社区。1946年4月1日发生的8.6兆瓦级的阿留申群岛地震，其最高麦加利震级为VI（强）。它引发了一场海啸，淹没了夏威夷希洛，浪涌高达14米（46英尺）。有165-173人死亡。地震发生的区域，太平洋底部下方是阿拉斯加的俯冲带，即被推向更低的位置。

根据Tappin（2001）的说法，还有其他一些海啸事件发生在远离汇聚边界的地方，例如约8000年前的Storegga，1929年的Grand Banks和1998年的巴布亚新几内亚。如Grand Banks和巴布亚新几内亚海啸所示，地震使沉积物不稳定，导致其流入海洋并引发海啸。在它们越过国际边界之前，它们就消失了。

Storegga沉积物崩塌没有已知的确切原因。可能的因素包括地震、沉积物溢出或天然气水合物（甲烷等）的释放。1960年瓦尔迪维亚大地震（9.5级），1964年阿拉斯加大地震（9.2级），2004年印度洋大地震（9.2级），以及2011年东北地方太平洋近海地震（9.0级）是近期产生远洋海啸（即可以跨越整个海洋的海啸）的巨型逆冲地震的例子。虽然它们在几分钟内只能摧毁大片海岸线，但日本发生的小型（4.2兆瓦）地震有可能引起局部和区域性海啸，这可能完全摧毁海岸线。

山体滑坡

563年，日内瓦湖发生了一场巨大的海啸——Tauredunum事件，这是由山体滑坡引起的不稳定沉积层造成的。 20世纪50年代发现，巨大的水下山体滑坡可能会引发比先前认为的更强的海啸。

这些大量快速位移的水所传递的能量比水所能吸收的要快。

1963年，意大利瓦伊昂特大坝下方水库发生大规模山体滑坡，导致另一场山体滑坡海啸灾难。随后发生的海啸越过了高达262米（860英尺）的大坝，冲到了250米（820英尺）的高度，摧毁了许多城镇，造成约2000人死亡。科学家们给这些波浪贴上了“巨型海啸”的标签。

许多地质学家对某些地质学家关于火山岛（如拉帕尔马岛的Cumbre Vieja，它构成海啸威胁）的大规模山体滑坡可能引发跨洋巨型海啸的说法表示怀疑。

对于冲入海洋的大规模山体滑坡的性质尚不确定，总体而言，山体滑坡主要在海岸线较浅的部分造成位移。 尽管已被证明会影响狭窄海湾和湖泊中的水体，但历史上没有足够大的山体滑坡能够产生跨洋海啸。

除了其他各种火山岛外，受到威胁的地点被认为包括夏威夷大岛、佛得角群岛的Fogo、印度洋的留尼汪岛以及加那利群岛拉帕尔马岛的Cumbre Vieja。这是因为这些斜坡含有大量相对松散的火山碎屑，在某些情况下，似乎正在形成分离面。然而，对于这些斜坡的危险性，存在越来越多的争议。

火山爆发

除了山体滑坡和侧翼崩塌，火山还可以通过火山碎屑流的浸没、火山口的解体或海底爆炸来产生海浪。 许多火山爆发都曾引发海啸，例如1883年的喀拉喀托火山爆发和2022年的洪阿汤加-洪阿哈阿帕伊火山爆发。据信，火山引发的海啸在过去250年里造成了20%以上的火山活动死亡。

与地震海啸相比，喀拉喀托火山爆发（1883年）等此类海啸的了解仍然较少，其起源和源机制一直在争论之中。2018年安纳克喀拉喀托火山的爆发和崩塌，造成数千人受伤，426人死亡，当时没有发出警报，这表明了这一问题的严重认识和准备不足。

尽管目前的研究旨在通过对汤加事件的实地研究和数值模拟技术的进步来拓宽对其他源机制的理解，但人们仍然认为侧向山体滑坡和入海的火山碎屑流是火山活动产生最大且可能危险的海浪。

气象

某些气候状况会扰动水体，足以产生具有特定波长的波列，特别是当伴随气压突然变化时，就像在锋面经过时发生的那样。尽管有时强度较小，但它们与地震海啸相似。

本质上，气象海啸与地震海啸在动力学上是相似的；唯一的区别是：

1. 它们不具备大型地震海啸那样的跨洋传播范围。
2. 引起水体移动的力量在较长的时间内持续存在，使得气象海啸无法被建模为瞬时发生。

尽管它们的能量较小，但有时它们可能足够强大，会在发生共振时在海岸线造成局部损坏，甚至导致人员伤亡。它们如此普遍，以至于在巴利阿里群岛、五大湖、爱琴海和英吉利海峡等有报道的地区都有当地的名称，如rissaga。

在西西里岛，它们被称为Marubbio，在长崎港，它们被称为Abiki。灾难性的气象海啸的例子包括1979年3月31日袭击长崎的海啸和2006年6月15日袭击梅诺卡岛的海啸，估计损失高达数千万欧元。区分风暴和海啸很重要。

热带风暴的低气压和由强烈的离岸风引起的局部海平面快速上升（称为设置）所引起的区域性海平面上升不应与海啸混淆。虽然风暴设置和风暴潮也可能在极端天气事件中导致沿海洪灾，但其过程与海啸波的过程完全不同。与波浪不同，它们无法传播到其起源之外。

人类引起或诱发的海啸

1917年一次意外的哈利法克斯爆炸引发了一场高达十八米的海啸进入港口。已经进行了关于使用核武器制造海浪潜力的研究，并至少进行了一次尝试。在第二次世界大战期间，新西兰陆军曾发起“海豹行动”，试图使用炸药在现今的莎士比亚地区公园附近制造小型海啸，但该项目失败了。

关于使用核弹在敌方海岸附近引发海啸的潜力，一直有很多猜测。甚至在第二次世界大战期间，也对使用常规炸药的概念进行了研究。美国在太平洋试验场的核试验似乎并未取得令人满意的结果。

两枚爆炸当量为20千吨TNT（84 TJ）的炸弹，一枚在水下，一枚在空中，在比基尼环礁泻湖的浅水区（仅50米深）爆炸。距离最近的岛屿约6公里（3.7英里）的海岸，波浪高度不超过3.4-5米（9.8-13.1英尺）。

进一步的水下试验，包括Hardtack I/Wahoo（深水）和Hardtack I/Umbrella（浅水），也证实了这些结果。从浅水和深水爆炸的影响分析可以看出，水下爆炸的大部分能量转化为蒸汽、水上喷泉和压缩波，而不是构成海啸的那种深海全洋波。海啸的特征是巨大的水体垂直位移，而爆炸中不会出现这种情况。

特性

火山爆发、山体滑坡、地震、冰川崩解和陨石是海啸的主要成因。 海啸造成的破坏是由于快速移动的水墙的挤压力和大量水从地面排走并带走大量垃圾的破坏力，即使是看似不大的波浪。

深海中的海啸波长可达200公里（120英里）， 远超普通风浪的波长，风浪的波长约为100米（330英尺），高度约2米（6.6英尺）。这样的波浪只有约1米（3.3英尺）的强度，但传播速度超过每小时800公里（500英里）。

由于其巨大的波长，海啸在一个周期内会在任何一个位置停留20至30分钟。由于船只无法感知海啸在深水中的通过，因此很难探测到它们。

求海水的深度（以米为单位）的平方根，并将其结果乘以重力加速度（约等于10米/秒²）即可得到海啸的速度。例如，如果太平洋的深度为5000米，则海啸的速度将为√5000 × 10 = −50000 ≈ 224米/秒（730英尺/秒），或约806公里/小时（501英里/小时）。使用此公式可以计算浅水波的平均速度。相比之下，由于海啸波非常复杂（水平方向从波峰到波峰），即使是深海在这种计算方法下也显得很浅。

“港口波浪”一词的由来是因为有时，一个城镇的渔民出海后，并没有看到特别大的波浪，但当他们返回时，却发现他们的村庄被巨大的波浪摧毁了。

当海啸到达海岸，海水变得越来越浅时，波浪变浅会弯曲海浪，使其速度降低到每小时80公里（50英里）以下。根据格林定律，其波长缩短到20公里（12英里）以下，但其振幅却大大增加。由于波浪已经持续了很长时间，海啸可能需要数分钟才能达到最大高度。除了最强大的海啸外，下一个波浪不会破碎，而是看起来像快速移动的潮水涌动。靠近极深水域的开放海湾和海岸可能会将海啸塑造成一种阶梯状波浪，具有陡峭的破碎前沿。

当海啸的浪峰到达海滩时，由此产生的短暂海平面上升称为冲刷高度。冲刷高度的测量单位是高于平均海平面的米数。巨大的海啸可能由许多波浪组成，持续数小时，波峰之间有相当长的间隔。冲刷高度最大的波浪可能不是第一个到达海岸的。

海啸最常发生在太平洋，但它们可能发生在任何有大片水域的地方，包括湖泊。然而，海啸与海岸线和海底地形的联系极为复杂，这使得一些国家比其他国家更容易受到影响。例如，美国的太平洋沿岸和墨西哥都在附近。然而，自1788年以来，美国在该地区仅报告了10起海啸，而墨西哥自1732年以来已记录了25起。同样，日本在历史记录中经历了100多次海啸，而台湾仅经历过两次，分别在1781年和1867年。

缺点

每个波浪都有正负峰，也称为波峰和波谷。在传播波（如海啸）的情况下，两者都可能先到达。如果波峰先到达海岸，陆地上第一个可见的后果将是一个巨大的破碎波浪或突然的洪水。

然而，如果先到达的是波谷，海岸线将大大后退，露出先前被掩埋的区域。退潮可能延伸数百米，而对危险不了解的人可能会在海滩上等待以满足好奇心或从暴露的海底拾鱼。

毁灭性的海啸的平均波浪持续时间为十二分钟。因此，在退潮阶段，潮水退去，在三分钟后暴露出的区域远低于海平面。在接下来的六分钟里，波谷扩展成一个承诺淹没海岸的上升斜坡，造成破坏。在接下来的六分钟里，波浪从波峰转变为波谷，洪水退去，第二次退潮。受害者和碎片可能会被带入水中。这个过程会随着每一个后续波浪而重复。

海啸高度

有几个词被用来描述海啸在高度方面的不同方面

• 振幅、浪高或海啸高度： 海啸相对于海啸发生时期的平均海平面的高度，这可能对应于潮水高潮或低潮。它与波峰到波谷的高度不同，后者通常用于计算其他类型的浪高。
• 冲刷高度或淹没高度： 水面高于海平面的最高点以及海啸到达陆地高于海平面的高度。此高度有时被报告为海啸的最大高度。
• 流深： 它指的是海啸在地面上的高度，与地点或海平面无关。
• （最高）水位： 从痕迹或水位线观察到的高于海平面的最高点。由于它们并不总是标记在淹没线或极限处，因此它们与最大冲刷高度不同。

预报和警报

退潮可以作为快速预警。注意到障碍物（许多幸存者知道伴随的吸吮声）的人只有在立即逃往高地或寻求附近建筑的高处才能生存。

2004年，来自英国萨里郡的10岁女孩Tilly Smith与父母和姐姐在泰国普吉岛的迈考海滩度假。她在学校刚学过海啸，便告诉家人海啸即将来临。在海啸来临前几分钟，她的父母警告了其他人，拯救了数百人的生命。她感谢她的地理老师Andrew Kearney。

2004年的印度洋海啸没有对非洲海岸或其他受影响的东海岸造成记录在案的影响。这是因为第一个波浪在逆冲带的东侧向下运动，而在西侧向上运动。非洲沿海和其他西部地区受到了西向脉冲的影响。

即使知道了地震的大小和位置，也无法预测海啸。地质学家、海洋学家和地震学家会评估每一次地震，并根据各种因素决定是否发布海啸警报。

然而，有一些迫在眉睫的海啸的预警信号，并且可以在地震后不久发出自动警报以拯救生命。更有效的方法之一是使用安装在浮标上的海底压力传感器，连续测量上方水柱所施加的压力。

在易发海啸地区，通常使用海啸预警系统来在海浪登陆前警告民众。美国西海岸的海啸警报标志着疏散路线，该海岸容易遭受太平洋海啸的袭击。日本民众对地震和海啸非常了解。在日本沿海，海啸警报标志以及警报器网络通常设置在附近山丘的悬崖顶上。

太平洋海啸预警系统总部设在夏威夷檀香山。它监测太平洋地震。当地震震级足够大时，会发出海啸警报，并提供其他信息。尽管太平洋沿岸的俯冲带地震活动频繁，但并非所有地震都会引发海啸。计算机有助于确定太平洋及其周边陆地发生的任何地震的海啸危险。

作为印度洋海啸的结果，各国政府和联合国减灾委员会正在重新考虑所有沿海地区的潜在海啸危险。将在印度洋建立海啸预警系统。

计算机模型可以在海啸到来前几分钟内预测海啸。海底压力传感器能够实时传输信息。这些模型利用这些压力值、其他地震数据、海底形状（测深）和海岸地形来预测即将发生的海啸的强度和涌高。

太平洋沿岸的所有国家都参与了海啸预警系统，并且大多数国家都例行演习疏散和其他措施。在日本，政府、地方当局、紧急服务部门和公众都被要求进行此类准备。

除了警报器，美国国家气象局还使用紧急警报系统向美国西海岸的电视和广播广播警报。

可能的动物反应

一些动物学家认为，某些动物物种可以感知到源自地震或海啸的次声瑞利波。如果属实，监测它们的活动可能提供地震和海啸的早期预警。然而，证据有争议且不被普遍认可。有未经证实的传言称，在里斯本地震后，一些动物逃往高地，而许多其他动物则死亡。

在2004年印度洋地震期间，斯里兰卡的媒体也观察到了这种现象。一些动物，如大象，可能听到了海啸到达海岸的声音。大象通过远离迎面而来的声音来做出反应。相比之下，许多人到海滩上围观，结果许多人因此丧生。