地震如何演变成海啸
俯冲带地震和海啸是地球上最具影响力和社会相关性的自然灾害之一。然而，尽管随着科技的进步，情况有所好转，但由于难以在这些具有挑战性的地区进行观测，人类对其控制物理过程的理解以及评估俯冲带地震和海啸耦合危险的时空演变的能力仍然有限。到目前为止，人们对它们是如何以及何时发生的还知之甚少，因为很难进入海底进行测量。特别是，在俯冲带的较浅部分，下方的大推力断层面向海底延伸，人们对其观察和理解非常差。
借助新技术，德国斯图加特大学（University of Stuttgart）大地测量研究所教授James Foster参与了一个国际研究小组的工作，该小组首次能够在阿拉斯加附近的水下地震带进行精确到厘米的测量。研究人员在专业期刊《科学进展》上报告了他们的发现。
（配备全球导航卫星系统和声学测量设备的波浪滑翔器，用于海底测量。图源：Todd Ericksen）
阿拉斯加时间2021年7月28日晚上10点15分，阿拉斯加半岛近海发生8.2级地震，即奇格尼克地震（Chignik Earthquake），这是美国50年来最大的地震，是美国历史上第七大地震。奇格尼克地震发生在阿拉斯加海岸海底以下32公里处，震级为8.2级，属于中等深度地震。
奇格尼克地震似乎与早期的地震（2020年7月21日发生了西莫诺夫岛7.8级地震，两次地震点相距45英里）有关；两者都发生在俯冲的太平洋和覆盖的北美板块之间的界面上，尽管奇格尼克地震是两者中较深的一次。由于位于近海，美国国家海啸预警中心发布了阿拉斯加大部分沿海地区的海啸预警。几个社区发布了疏散令。然而，记录的海浪高度低于一英尺，事件发生数小时后，警报降级。
在人口稀少的地区，地震造成的破坏是有限的。这种大推力地震在所谓的俯冲带，即海洋和大陆构造板块交汇的带，具有巨大的破坏潜力，特别是可以产生海啸。它们在起源地的高度不是很高，但几个小时后，在100或1000公里外，它们可能会像灾难性的海啸一样袭击海岸，危及许多人的生命。
尽管这些自然灾害规模巨大，但人们对大推力地震中涉及的相关物理过程的了解仍然有限。因此，很难估计俯冲带地震和海啸灾害耦合的时空演变。
为了能够更好地预测地震引发海啸的可能性，由美国地质调查局的Benjamin Brooks领导的研究小组在奇格尼克地震发生前不久和大约两个半个月后，使用全球导航卫星系统（GNSS）、声学定位系统和机器人船对阿拉斯加附近的海底进行了检查。
在该项目中，在水面上作业的自主船只发挥了关键作用。斯图加特大学大地测量研究所的James Foster教授也参与了这些所谓的波浪滑翔器的开发，它们配备了全球导航卫星系统和声学测量设备。现代技术使俯冲带的运动测量精确到厘米，从而准确地描绘出复杂的滑动过程和断层。特别注意滑动带的浅部，因为这些浅部对是否会发生海啸至关重要。
测量是在1000至2000米的水深下进行的。Foster教授说：“如果我们能在断层系统最浅部分正上方3000至4000米的水深进行测量，那就更好了。”
然而，目前在海底使用的大地测量系统不能在这些深度使用。海啸研究人员更高兴的是，他很快就能购买一种设备，该设备的传感器可以在这些深度进行大地测量。有了这个系统，我们将能够直接测量海啸断层最深处的海底运动。
编译：Daisy 审核：Victoria
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参考资料：
1.https://phys.org/news/2023-06-earthquake-tsunami.html
2.https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf9299
3.https://earthquake.alaska.edu/event/0219neiszm/detail
Citation: Benjamin A. Brooks et al, Rapid shallow megathrust afterslip from the 2021 M8.2 Chignik, Alaska earthquake revealed by seafloor geodesy, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf9299
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