删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

港湾中海啸流的模拟及其时空演变特征对输入条件不确定性的响应分析

本站小编 Free考研考试/2022-01-03

王培涛1,2,3,,
闪迪1,2,
侯京明1,2,3,
王岗4,
高义1,2,3,
任智源1,2,
范婷婷1,2,
王宗辰1,2,
王君成1,2
1. 国家海洋环境预报中心, 北京 100081
2. 国家海洋局海啸预警中心, 北京 100081
3. 国家海洋环境预报中心海洋灾害预报技术研究国家海洋局重点实验室, 北京 100081
4. 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室, 南京 210098

基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFC1402000,2016YFC1401500),海洋公益性行业专项项目(201405026),国家自然科学基金项目(51579090)联合资助


详细信息
作者简介: 王培涛, 男, 1981年生, 副研究员, 主要从事水波动力学及海洋灾害预警与减灾技术研究.E-mail:kangyu1981@163.com
中图分类号: P718

收稿日期:2017-02-15
修回日期:2017-09-14
上线日期:2018-04-05



Numerical investigation on the spatiotemporal evolutions characteristics of tsunami-induced currents and its responses to the input uncertainties in bays and harbors

WANG PeiTao1,2,3,,
SHAN Di1,2,
HOU JingMing1,2,3,
WANG Gang4,
GAO Yi1,2,3,
REN ZhiYuan1,2,
FAN TingTing1,2,
WANG ZongChen1,2,
WANG JunCheng1,2
1. National Marine Environmental Forecasting Center, Beijing 100081, China
2. Tsunami Warning Center, State Oceanic Administration, Beijing 100081, China
3. Key Laboratory of Research on Marine Hazards Forecasting, National Marine Environmental Forecasting Center, State Oceanic Administration, Beijing 100081, China
4. Key Laboratory of Coastal Disaster and Defence, Ministry of Education, Hohai University, Nanjing 210098, China


MSC: P718

--> Received Date: 15 February 2017
Revised Date: 14 September 2017
Available Online: 05 April 2018


摘要
一直以来,海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用,特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说,这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现:在远场近岸及港湾系统中,海啸诱导的强流却是造成损失的主要原因.陆架或港湾振荡导致海啸波幅快速升降诱发强流,可能促使港工设施受到威胁及损害,进而对海啸预警服务及海事应急管理提出了新的挑战.因此,全面理解与评估海啸在港湾中诱发的灾害特征,探索港湾中海啸流的数值模拟方法,发展针对港湾尺度的海啸预警服务指导产品尤为迫切.受限于海啸流验证数据的缺乏及准确模拟海啸流技术方法的诸多不确定性,大部分海啸数值模拟研究工作主要是针对水位特征的研究及验证,可能导致对港湾中海啸灾害危险性认识的曲解与低估.本研究基于非线性浅水方程,针对夏威夷群岛三个典型港湾建立了精细化海啸数值模型(空间分辨率达到10 m),并联合有限断层破裂模型计算分析了日本东北地震海啸在三个港湾及其邻近区域的海啸特征,波、流计算结果与实测结果吻合较好,精细化的海啸港湾模型模拟结果可信.模拟发现港湾中较小的波幅,同样可以产生强流.综合分析日本东北地震海啸波、流特征对输入条件不确定性的响应结果发现:港湾中海啸波-流能量的空间分布特征差异较大,这与港湾系统中海啸波的驻波特性相关;相比海啸波幅空间特征,海啸流特征具有更强的空间敏感性;海啸流时空分布特征对输入条件的不确定性响应比海啸波幅对这些不确定性的响应更强,海啸流的模拟与预报更有挑战性;不确定性对海啸流计算精度的影响会进一步传导放大港湾海啸流危险性的评估及对港工设施产生的应力作用的误差,合理的输入条件对海啸流的精确模拟至关重要.最后,希望通过本文的研究可以从海啸波-流特征角度更加全面认识近岸海啸灾害特征,拓展海啸预警服务的广度与深度,从而为灾害应急管理部门提供更加科学合理的辅助决策产品.
日本东北地震/
海啸流/
时空演变/
港湾振荡/
非线性浅水方程/
有限断层破裂模型

The tsunami wave characteristics have been widely used as crucial parameters to characterize potential destruction. The characterization has better adaptability especially for the disaster caused by the near-field extreme tsunami events. However, analyzing the losses caused by the historical tsunami events, we can conclude that the strong current induced by tsunamis is the main cause of damage in the coastal zone and harbors. The rapid water level change caused by continental shelf and harbors oscillations may lead to strong current. It may be a threat to maritime facilities. Effective response and reduced tsunami current hazards will be a new challenge for tsunami warning services and maritime emergency management. It was particularly urgent to develop numerical forecasting methods and tsunami warning guidance products for tsunami vortex flows in bays and harbors. It's very meaningful for us to comprehensively understand and assess the characteristics of tsunami disasters in harbors. Due to limitation of field observation and lack of knowledge on the generation of tsunami vortex flows, the most of research on tsunami mainly focus on the characteristics of tsunami waves and tsunami-induced flooding. There is few research on the tsunami-induced currents, which may result in incomplete understanding of tsunami disaster in harbors and bays. Three high resolution tsunami numerical models were established for harbors which located in Hawaiian Islands based on nonlinear shallow water equation model (MOST). The horizontal resolution are all up to 10 meter. Far-field tsunami wave and current characteristics from Tohoku-oki earthquake are analyzed relied on finite-fault rupture model. The simulated results show that the tsunami characteristics in all the three harbors and their adjacent areas are in good agreement with the measured results. The refinement tsunami models are credible. This paper also highlight that tsunamis damage is not exclusively caused by surges that result in coastal inundation. There may be small amplitude accompanied by strong currents.
We present the results of numerical investigation that how scenario-maximum amplitudes and tsunami-induced currents vary due to the different input conditions. The following conclusions were drawn from the above studies. First, the spatial distribution characteristics of tsunami surge and currents in harbors are distinctly different, which is related to tsunami standing wave behaviors. Second, tsunami current has much greater spatial sensitivity relative to spatial variability of wave amplitude, and it is strong around the harbor entrance. The spatiotemporal evolution of tsunami currents has a stronger response to the uncertainties of input conditions than tsunami wave amplitude. The accurate simulation for tsunami-induced current is more challenging. Third, the influence on the accuracy of tsunami current simulation caused by the input uncertainties were responsibility for the error of tsunami risk assessment. So reasonable input conditions are critical to accurate tsunami flows estimating. Finally, the results of this paper can help us to comprehensively understand the characteristics of coastal tsunami disaster from surge and tsunami currents. They were very helpful for improving tsunami warning technology. So as to provide more scientific decision support products for disaster emergency management in future.
Tohoku-oki earthquake/
Tsunami-induced currents/
Spatiotemporal evolution/
Harbor oscillations/
Nonlinear shallow water equations/
Finite-fault rupture model



PDF全文下载地址:

http://www.geophy.cn/data/article/export-pdf?id=dqwlxb_14453
相关话题/日本 地震 空间 北京 计算

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 地震数据Bregman整形迭代插值方法
    刘洋1,2,,张鹏2,刘财1,2,,,张雅晨1,21.吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室,长春1300262.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026基金项目:国家重点研发计划课题(2016YFC0600505)以及国家自然科学基金项目(41522404,41774127)资助详细信息 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 地震数据的反射波动方程最小二乘偏移
    陈生昌1,,周华敏21.浙江大学地球科学学院,杭州3100272.长江水利委员会长江科学院,武汉430010基金项目:国家自然科学基金项目(41374001,41074133),国家重大专项(2016ZX05033002),中国石化地球物理重点实验室开放研究基金资助详细信息作者简介:陈生昌,男,19 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 煤层中流体地震可探测性的模拟分析
    杨春1,,张会星2,王赟1,,1.中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,MWMC研究组,北京1000832.中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛266100基金项目:国家自然科学基金项目(41604119,41425017,41204089),中国石油天然气集团公司"弹性波 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 东北日本地震波速度、V
    王建1,2,3,,肖卓伟1,2,4,赵大鹏5,姚振兴1,21.中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院地球与行星物理重点实验室,北京1000292.中国科学院地球科学研究院,北京1000293.青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛2660614.中国科学院大 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 朝鲜地下核试验的地震学观测
    谢小碧1,,赵连锋2,31.美国加州大学圣克鲁兹分校,地球物理与行星物理研究所,加州圣克鲁兹950642.中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院地球与行星物理重点实验室,北京1000293.中国科学院地球科学研究院,北京100029基金项目:国家重点研发计划(2017YFC0601206)和国家 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 近地表强衰减介质中的地震波传播模型
    谢佩瑜,杨顶辉,清华大学数学科学系,北京100084基金项目:本研究得到国家基金重大项目(41390452)和国家自然科学基金项目(91730306)的资助详细信息作者简介:谢佩瑜,女,1991年生,清华大学数学科学系硕士研究生,主要研究方向为非常规油气区近地表介质中波的频散和衰减研究.E-mail ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 历史大地震断层滑动模型的建立及其对同震数值计算的影响——以1920年宁夏海原M
    邓园浩,程惠红,,张贝,张怀,石耀霖中国科学院计算地球动力学重点实验室,中国科学院大学,北京100049基金项目:国家自然科学重大项目(41590865)和中国科学院大学校部教师与研究所科研合作专项基金(Y652013Y00)的联合资助详细信息作者简介:邓园浩,男,1992年生,硕士,从事地球动力学 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 利用反投影方法计算陆地有限水体气枪震源激发过程
    胡久鹏1,,王伟涛1,,,王宝善1,陈颙2,蒋生淼11.中国地震局地球物理研究所中国地震局地震观测与地球物理成像重点实验室,北京1000812.南京大学地球科学与工程学院,南京210023基金项目:国家自然科学基金重大项目(41790463),国家自然科学基金(41574052,41674058), ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 日本M
    朱成林1,2,,甘卫军1,,,李杰2,贾媛2,王强2,殷海涛21.地震动力学国家重点实验室,中国地震局地质研究所,北京1000292.山东省地震局,济南250014基金项目:中国地震局地震科技星火计划项目(XH17019)、中国地震局地震行业科研专项(201508009)、山东省地震局科研基金项目( ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 地震多次波成像
    刘伊克,刘学建,张延保中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究室,北京100029基金项目:国家自然科学基金项目(41430321,41730425)和中国科学院战略性先导科技专项(B类)(XDB01020300)联合资助详细信息作者简介:刘伊克,研究员,主要从事地球物理研究.E-mail:ykl ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03