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[每日阅读]印度洋海啸“蝴蝶效应”(时文)

LEARNING.SOHU.COM    2005年8月15日11:06   [ 刘英楠 ]  来源:[ 《中学生阅读》高中版 ] 
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  “巴西亚马逊河丛林里一只蝴蝶扇动几下翅膀,3个月后在美国得克萨斯州引发了一场龙卷风——美国气象学家洛仑兹这个形象的比喻,也就是人们通常所说的‘蝴蝶效应’,2004年12月26日真的在印度洋里闯下大祸”中国科学院遥感应用研究所研究员毕思文表示,人员、物质损失均极惊人的印度洋海啸,源于海底岩石圈中“最后一丝”应力积聚。 “地球系统科学认为,地球系统面临混沌的边缘,混沌系统对其初始条件异常敏感,以至最初状态的轻微变化,可能导致根本不成比例的巨大后果——‘蝴蝶效应’恰好反映出地球系统的这种复杂性。”毕思文说。由于各种自然灾害往往存在大量始料不及、非线性的变量间相互作用,要预测地球系统的未来发展趋势,仅仅搜集某一区域的数据变化,据此进行简单的线性模型计算,显然容易“只见树木不见森林”,甚至会导致严重后果。可恶的小概率地震 “从科学的角度来看,这次的印度洋底地震非常罕见,只是一次小概率事件。”毕思文说,由于地壳构造板块运动,爪哇海沟一带一直是非常活跃的地震带,但这次发生在印度尼西亚苏门答腊岛外海、最终导致印度洋海啸的9级地震,却为近几十年来所罕见,让人们一时措手不及。据介绍,由于众所周知的地壳构造板块运动,印度洋板块以每年大约6厘米的速度向亚洲板块挤压,挤压运动中所积聚的压力通过板块边界的地震得以消解,这导致爪哇海沟一带地区成为非常活跃的地震带,历史上多次发生大地震。这次导致海啸的苏门答腊岛地震,在学术上属于板块边缘的“逆冲型”地震。具体来说,苏门答腊以北地区位于印度洋板块边缘,这里一个长距离的断裂带通过长时间积累蓄积了巨大能量,最后这些能量集中释放出来,使地层断层的上部上移(即地层“逆冲”),直接导致大地震的出现。 “和松紧带超出拉伸极限会崩断一样,板块边缘的岩石组织不堪承受压力时,就沿断裂带突然‘错动’,造成海底突然沉降或者隆起,从而使海水发生上下颠簸,最终形成海啸。”毕思文说。当时在地球浅表破裂后“逆冲”的断层,似乎长达1000千米到1200千米,地震时的垂直位移则在10米以上。他这样形容地震的过程:由于长期应力积聚,印尼苏门答腊岛外海海底9千多米以下岩石圈板块猛烈滑落,使海底出现了一个高9米多、长达数百千米的巨大凸出,将巨量海水排出海床,把海浪推出数千千米,到达近岸浅水区后造成极大的破坏性。恐怖的高强度海啸 “这次地震比以往任何一次都大得多,威力相当于50亿吨的TNT炸药。这提示人们:相对较小的地震也会因为引起岩体滑动而引发巨大海啸,造成的灾害远超过科学界以前的认识。”毕思文说。逆冲地震出现时的海底大型凸起就像一支巨桨,一下“划”动的海水重量高达数十亿吨,雷霆万钧的海啸袭击东南亚和南亚时,10米高的巨浪席卷斯里兰卡、印度、印尼、泰国、马来西亚、马尔代夫和孟加拉国7国,连4500千米外的非洲国家索马里和塞舌尔也遭受了不小的损失。毕思文更形象地描述了海啸出现的过程:首先,地震中的断层移动,导致断层间出现一处狭长空间;当海水填充这个空间时,产生巨大的海水波动;这种波动从深海传至浅海,海浪陡然升到十几米高,沿海面冲到岸上后自然造成重大破坏。他说,海啸向外扩展时速度可达每小时700千米~800千米,由于传播的速度很快,印度洋的范围相对来说又比较小,所以海啸很快扩展到斯里兰卡、印度、孟加拉国等国,再往西一直传到东非海岸索马里一带。 “强烈的海啸,给受灾国家造成巨大的损失,甚至一举改变了亚洲的版图。”毕思文说。从地理的角度来看,印尼旅游胜地尼亚斯岛附近几个小岛沉入海中,苏门答腊岛西北端可能已向西南移动约36米,西南岸某些小岛屿或已向西南移动20米。连地球本身也被“轻轻地推了一下”:地震瞬间的地球质量变化,导致地球自转周期缩短3微秒、地球轴心倾斜大约2厘米…… 必要的海啸预警系统巨大灾难给人们带来恐慌的同时,也引发人们对建立灾害预警系统的讨论。毕思文说:“未来我们也许能找到一种预报地震的手段,但目前还没有办法。我们现在能做到的是,记录各次地震的震波和震中,根据地学理论——当然最好是地球系统科学的复杂性理论——以及基于现代计算科学的地球系统模拟技术,研究地震海啸的演化规律,及时发出预警。” 海啸预警机制相当必要而且非常有效,毕思文说:“这次的印度洋海啸,在地震后一个半小时才到达斯里兰卡,到泰国和马来西亚西海岸也花了一个小时。而人们从海岸走到内陆安全区的时间,只需15分钟。”他表示,一个全球性的预警机制,能从各种地震监测系统获取地壳运动的信息,通过电脑模拟出海啸可能形成的地点及移动方向,提前向可能遭受海啸袭击的国家通报海啸的规模、移动速度、可能袭击的区域以及预计到达的时间,使当地政府能够提前采取预防措施,减少海啸造成的人员伤亡和经济损失。
来源:[选自《科学时报》]


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