남아시아 쓰나미의 원인

쓰나미는 갑자기 바다에 나타나는 거대한 파도입니다. 때로는 파도의 높이가 10미터가 넘을 때도 있습니다. 이러한 거대한 파도는 몇 시간 동안 지속되고 같은 장소에서 수십 번 반복될 수 있으며, 육지로 돌진하면 가는 곳마다 시설과 건물에 피해를 주고 막대한 인명과 재산 피해를 입힐 수 있습니다.

2004년 12월 26일 이른 아침, 인도네시아에서 규모 9.0의 지진이 발생했다. 진원지는 수마트라 북서부 아체주 남서쪽 해안에서 160㎞ 떨어진 곳이다. 이번 지진으로 남아시아에 쓰나미가 닥쳤고, 거대한 파도는 인도네시아, 태국, 스리랑카, 인도 등 인도양 주변 국가로 몰려들었고, 심지어 5000㎞ 떨어진 아프리카 동해안까지 밀려들어 수백 건의 피해를 입혔다. 하루에 수천 명의 사상자가 발생하고 수백만 명이 노숙자가 됩니다.

대만을 예로 들면 20세기에는 쓰나미 기록이 4차례나 발생했지만 규모가 작고 파고가 1m도 안 돼 큰 피해는 없었다. 재난이 발생했습니다. 이 남아시아 쓰나미 규모의 쓰나미는 거의 발생하지 않으며, 전 세계 평균은 수십 년에 한 번만 발생합니다.

쓰나미의 원인

쓰나미가 발생하면 육지를 향해 돌진하는 거대한 파도의 속도는 초당 수십 미터에 이릅니다. 속도 V = 10m/s, 질량 M = 1kg으로 계산하면 해수가 보유한 운동 에너지 K는 다음과 같습니다.

K = 1/2 × MV2 = 1/2 × 1kg × (10m/ s) 2 = 50 줄

게다가 바닷물이 해수면에서 육지로 돌진하는 데는 최소 수십 초가 걸립니다. 즉, 바닷물은 최소 수십 동안 운동 에너지를 "보유"합니다. 초.

따라서 쓰나미가 발생하면 국지의 바닷물이 갑자기 많은 양의 운동에너지를 얻게 되는 메커니즘이 있어야 한다. 바닷물은 순간적으로 빠르게 흐르기 시작하여 거대한 파도를 형성한다.

V = (gh) 1/2

(여기서 g는 중력 가속도 9.8m/s2, h는 수심)의 속도는 모든 방향으로 퍼집니다. 수심 3,000미터의 해수면을 예로 들면,

V = (9.8 × 3000) 1/2 m/s = 170 m/s

대략 다음과 같습니다. 전파 속도는 시속 6km로 수백 킬로미터에 이릅니다.

해수의 원래 평형 상태가 순간적으로 파괴되면 파괴의 에너지가 바닷물로 전달되어 바닷물이 갑자기 많은 양의 운동 에너지를 얻어 쓰나미를 일으키게 됩니다. 이에 대한 세 가지 가능한 이유가 있습니다: (1) 바다에 영향을 미치는 거대한 이물질(예: 혜성); (2) 해저 붕괴;

안타깝게도 혜성이 지구에 부딪혀 바다에 부딪히면 부딪힌 지역의 바닷물이 혜성의 운동에너지를 대체하고 흡수해 거대한 파도를 형성하고 쓰나미를 촉발하게 된다. 1994년에 혜성이 목성에 충돌했습니다. 혜성이 지구에 충돌한 경우는 비록 역사상 한 번도 일어난 적이 없지만 선사시대에도 일어났으며 앞으로도 그럴 수 있습니다. 미국 애리조나 주에는 33,000년 전에 생성된 직경 1.2km의 혜성 충돌 분화구가 있습니다.

해저 산 붕괴는 쓰나미의 두 번째 원인입니다. 해산이 붕괴되면 붕괴된 부분이 해저면으로 떨어지면서 위치에너지가 줄어들고 이를 바닷물의 운동에너지로 변환해 바닷물이 흐르게 하고 거대한 파도를 일으키며 쓰나미를 일으키게 된다. 해저 산 붕괴로 인해 1998년 파푸아뉴기니 쓰나미가 발생했습니다. 최근 서아프리카 모로코 앞바다 카나리아 제도의 발머 섬이 화산 폭발로 붕괴돼 최고 100m 높이의 파도를 동반한 쓰나미가 닥칠 수도 있다는 관측이 나오고 있다. 그러나 저자는 이러한 대규모 붕괴 가능성에 대해 강한 의구심을 갖고 있다.

쓰나미는 진원지가 해저인 얕은 지진에 의해 가장 흔히 발생합니다. 단층은 판 경계입니다. 얕은 해저 지진으로 인해 단층 양쪽의 판이 서로 상대적으로 수직 방향으로 이동하게 되면, 덮고 있는 해수도 이에 대해 수직 방향으로 이동하게 됩니다. 해수는 파괴되고 판 위의 해수는 상대적으로 높아지게 되고 위치에너지는 상대적으로 높아지므로 상대적으로 낮은 위치에너지로 가라앉는 판 방향으로 흐른다. 즉, 얕은 해저 지진이 발생하면 진원지 부근의 바닷물이 갑자기 많은 양의 위치에너지를 획득하게 되는데, 이 위치에너지는 중력에 의해 즉시 운동에너지로 변환되어 바닷물이 흘러 쓰나미를 유발할 수 있다.

지진원의 깊이에 따라 얕은 지진(깊이 0~70km), 중간 지진(깊이 70~300km), 깊은 지진(깊이 300km 이상) 3가지로 구분된다. ). 단층 지진은 모두 판 경계에서 발생합니다. 판이 서로 이동하는 방식에 따라 단층은 병진형, 발산형, 수렴형의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 발산 단층은 벽이 아래로 미끄러지는(침하) 현상을 일으키며(정상 단층이라고도 함), 수렴 단층은 벽이 위쪽으로 미끄러지는(융기) 역단층이라고도 합니다. 정상 단층과 역방향 단층은 모두 틸트-슬립 단층입니다.

해저 지진이 병진 단층에 의해 발생하고 단층이 비스듬히 미끄러지지 않으면 잠수함 판은 수평으로만 이동합니다. 해수는 유체이기 때문에 수평 변위를 따르지만 변위량은 해저판의 변위보다 훨씬 작고 해수의 원래 평형 상태는 매우 제한적입니다. 더욱이 이 피해는 수평방향으로 한정되어 있고, 중력가속도도 수반되지 않으며, 바닷물이 위치에너지를 증가시키지도 않아 쓰나미가 발생하더라도 규모는 크지 않을 것으로 보인다.

잠수함 틸트-슬립 단층지진이 발생했지만 지진원이 매우 깊고 단층파열면이 해저면까지 확장되지 않고 해저면에만 국한된 경우라면 지진이 발생했을 때 파도가 바닷물에 도달하면 바닷물은 충격파만 전파하며, 충격파가 통과한 후에 바닷물은 다시 잔잔해집니다. 충격파는 분지 효과, 즉 충격파가 닫힌 수역에서 앞뒤로 진동하여 추가 효과를 생성할 수 있지만 이러한 진동은 다음과 같은 물의 작은 영역에서만 발생합니다. 호수나 내해. 폐쇄된 수역 내 물의 양은 제한되어 있고 파동이 아닌 충격파만 전파되기 때문에 충격파 에너지는 바닷물에서 해저로 전달되어 소멸되게 됩니다.

해저 단층의 균열로 바닷물이 흘러들어오는 것은 쓰나미의 원인이 아닐 가능성이 크다. 단층의 균열은 일반적으로 매우 작기 때문에, 특히 틸트-슬립 단층의 경우 균열은 대부분 10cm 이내이고 거의 눈에 띄지 않습니다. 1999년 대만에서 발생한 921 지진을 예로 들면, 두 판이 단층면에 단단히 연결되어 있어 균열이 전혀 없고 바닷물이 유입될 수 없어 쓰나미가 발생할 가능성이 없습니다.

육지의 단층 파열면이 있는 지진의 경우, 파열면이 해저면까지 확장되지 않는 한 해수의 역할은 충격파 전파의 매개일 뿐입니다. 지진파가 도달한 후 바닷물은 잠시 진동의 운동에너지를 획득하지만 이 운동에너지를 '보유'할 수 없으며 이 운동에너지는 1초도 채 안 되는 시간에 다른 곳으로 전파되어 바닷물은 다시 고요해지고 흐르지 않게 됩니다. 따라서 육상 지진으로 인해 쓰나미가 발생하는 것은 거의 불가능합니다.

쓰나미의 가장 큰 원인은 해저 표면에 단층 파열면이 있는 잠수함 틸트-슬립 지진입니다. 이러한 종류의 지진은 단층 양쪽의 판 표면이 수직 방향으로 상대적인 변위를 일으키게 합니다. 일반 단층에서는 발판이 올라가고 역단층에서는 해수가 판을 덮고 있기 때문입니다. 플레이트와 수직 방향으로 상대적인 변위가 발생하고, 상승 플레이트 위의 수위가 상승하여 싱킹 플레이트 위의 수위보다 높아집니다. 이 과정은 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 그러면 중력은 더 높은 위치 에너지를 가진 바닷물을 침하판을 향해 빠르게 흐르게 하여 거대한 파도를 형성하고 사방으로 퍼지며 쓰나미를 촉발시킵니다.

해저 단층의 대부분은 해양판이 대륙판 아래로 몰려드는 섭입대에 위치한 집합단층이거나, 해양판이 다른 해양판 아래로 몰려드는 역단층으로, 역단층도 있다. 단층 근처의 해구. 지진이 발생하면 윗벽이 올라가고 기슭 벽이 가라앉습니다. 결함에도 병진 유형과 발산 유형이 있지만 상대적으로 드뭅니다. 남아시아에서 쓰나미를 촉발한 지진을 예로 들어보자. 인도판과 호주판이 미얀마 소판과 산다판에 충돌한 역단층이었다.

해저 단층이 기울어지고 미끄러질 때 융기된 판 위의 바닷물은 얼마나 많은 에너지(잠재에너지)를 갖게 될까요? 1226년 남아시아 쓰나미를 예로 들면, 단층의 기울어진 미끄러짐으로 인해 벽이 30미터까지 솟아올랐고, 단층 파열 표면의 길이는 106미터를 초과했습니다.

단층 양쪽의 105m(105m) 이내에 단층 벽의 융기 및 하층 침하가 발생한다고 가정하면, 현벽 융기의 해수 질량 M은 (해수 밀도는 103kg/m3)입니다.

M = 106 m × 30 m × 105 m × 103 kg/m3 = 3 × 1015 kg

구해진 위치 에너지 U(U = mgh, 중력 가속도 g = 9.8 m/s2, 해수 평균 부양 높이 h = 15m)

U = 3 × 1015kg × 15m × 9.8m/s2 = 4.4 × 1017줄

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융기판 위의 물은 가라앉는 판으로 먼저 흐르기 때문에 융기판 뒤의 해안은 파도의 침입을 받기 전에 먼저 높은 썰물을 겪는다. 대조적으로, 가라앉는 판 뒤의 해안은 쓰나미로 인해 썰물이 되지 않습니다. 남아시아 쓰나미를 예로 들면, 태국 푸켓섬에서 살아남은 관광객들은 쓰나미를 높은 썰물로 묘사했다. "후퇴할 시간도 없이 물고기들이 해변에서 몸부림치는데, 그러다가 거대한 파도가 덮쳤다..." 섬은 판(융기판) 뒤쪽에 위치한 추력단층에 해수가 먼저 하판으로 흐르기 때문에 만조가 먼저 발생한다. 1867년 지룽 쓰나미도 같은 이유로 큰 썰물과 함께 처음 발생했습니다.

지진으로 인해 쓰나미가 발생할 수 있는 지역

판 경계는 수렴형, 발산형, 병진형의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 중앙해령은 발산판 경계와 병진판 경계를 포함하며, 해저 발산판 경계의 대부분을 차지합니다. 중앙해령의 지각 온도는 매우 높기 때문에(아마도 섭씨 1000도 이상) 작은 지진(진도 4 미만)만 발생하며 쓰나미를 유발할 가능성은 거의 없습니다. 중앙해령에 있지 않은 병진형 해저판 경계는 모두 병진형 단층이므로 쓰나미를 일으키지 않습니다.

바다의 경사 미끄럼판 경계는 섭입대가 대부분을 차지하기 때문에 쓰나미를 촉발할 수 있는 해저 단층의 대부분은 수렴형 역단층이고 정상 단층은 극히 일부에 불과하다. 해저 수렴판 경계는 주로 다음 지역에 분포합니다. (1) 환태평양 지진대: 남미 칠레 해안에서 북쪽으로 중앙아메리카, 북미 알래스카에서 남서쪽으로, 알류샨 열도, 쿠릴 열도를 통과 , 일본, 류큐 제도, 마리아나 제도, 필리핀, 뉴기니, 솔로몬 제도에서 뉴질랜드 동부 해안까지 (2) 고산 지진대: 지중해, 벵골 만 및 인도네시아 남부 해안을 포함합니다.

이번 지진의 진원지는 남아시아 인도네시아 아체 주 남서쪽 해안으로 알파인 지진대(Alpine Seismic Zone)에 속해 있다. 환태평양 지진대의 대부분은 해저 섭입대 역단층이고, 알파인 지진대의 약 절반은 해저 섭입대 역단층이다.

쓰나미를 유발할 수 있는 섭입대는 대부분 대륙 가장자리에 있습니다. 추력단층의 매달린 벽은 육지에 가까운 쪽에 있고, 하반벽은 바다를 향한 쪽에 있습니다. 쓰나미가 발생하면 현벽이 들어올려져 바닷물이 먼저 하벽쪽으로 흐르게 되므로, 현벽 뒤의 해안에서 먼저 만조가 발생합니다. 따라서 대부분의 해안에서는 먼저 썰물과 함께 쓰나미가 발생하고 그 다음에는 큰 파도가 발생합니다.

대만에 쓰나미가 일어날 가능성이 있나요? 예, 1781년 타이난, 1867년 지룽과 단수이에서 대규모 쓰나미가 발생한 기록이 있습니다. 대만은 유라시아 대륙판과 필리핀해판의 경계에 위치해 있으며, 남쪽 바다와 북동쪽 바다가 모두 대륙판 경계의 섭입대(해저 역단층)이므로 쓰나미가 발생할 수 있습니다. 북쪽과 남쪽이 끝나고 대만을 공격합니다.

쓰나미 방재 및 통제

쓰나미는 자연스러운 현상이며 피할 수 없습니다. 피할 수 없는 일이기 때문에 우리는 이를 직시하고 평화롭게 공존하며 쓰나미 재해를 최소화하도록 노력해야 합니다.

쓰나미의 전파 속도는 시속 수백 킬로미터에 달합니다. 단층 근처에 있지 않는 한 쓰나미가 단층에서 육지로 퍼지는 데는 항상 몇 분 이상이 걸립니다. 재해를 줄이는 데 시간을 사용할 수 있습니다.

1226년 남아시아 쓰나미를 예로 들면, 진원지(인도네시아 아체 주 해안)에서 스리랑카까지의 거리는 약 1,600km에 이른다. 쓰나미가 사전에 발령되면 모두가 안전한 장소로 대피할 시간이 충분합니다. 조기경보시스템이 미비해 스리랑카는 막대한 사상자를 냈고, 멀리 동아프리카 소말리아에서도 수백 명이 목숨을 잃었다. 그러나 진원지 근처의 인도네시아 시메울루에 섬에서는 섬 주민들이 '지진이 일어나면 즉시 산으로 달려간다'는 고대 전설에 의존하고 있었습니다. 보도에 따르면 남아시아 쓰나미로 인해 섬에 사는 사람은 아무도 다치거나 죽지 않았습니다!

지진 이후. 인근 모니터링 스테이션은 1분 내에 지진을 감지하고, 몇 초 내에 진원지와 강도를 판단하고, 쓰나미의 영향을 받을 수 있는 지역에 적시에 경고를 발령할 수 있습니다. 기술적으로 이는 문제가 되지 않습니다. 따라서 쓰나미 경보 시스템을 구축하고 쓰나미 발생 시 대피 경로를 준비하는 것이 필요하다.

대만에서 쓰나미가 발생하면 진원지는 대만 본토에서 수백 킬로미터 떨어진 대만 남부 또는 북부 해역일 가능성이 있다. 따라서 대만은 가능한 한 빨리 쓰나미 경보 시스템을 구축할 필요가 있습니다.