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海岸地帶的奇特現象:難以抵擋的海洋波浪–海嘯

對臺灣大多數人來說,海嘯只是在媒體上播放的殘酷災害,並不了解臺灣是否會有海嘯,以及海嘯的現象,更不清楚若有海嘯發生該如何因應。
 
 
 
海嘯怎麼來的

早期人們把海嘯和潮波混為一談,部分科學家也曾把海嘯稱為地震海浪。直到1960年左右,人們才把海嘯(tsunami)確定是由於海水受到衝擊式的擾動,所產生的一系列具有超長周期和波長的波浪。「Tsunami」是由日文英譯而來,日文的原名是「津波」,「津」和中文的意思一樣,代表停船的地方(也就是現在通稱的「港」)。通常船隻會選擇較沒有波浪的地方停靠,因此津應該不會有什麼波浪的,而波表示較大的浪,津波直接翻譯就是港裡的大浪。港內通常應該是沒有什麼浪,若有大浪就特別稱為津波。

海嘯主要由一些強烈的地質活動所造成,包括海底斷層、海面或海下地滑或山崩、海面或海下火山活動等,但大流星撞擊海洋或人為的高能量海中釋放(例如核子試爆)等也可能造成海嘯。強烈的地質活動常伴隨地震發生,因此人們也嘗試建立地震規模和海嘯強度間的關係,以地震規模來預測海嘯的強度。

能穿越大洋的海嘯幾乎都是由海底斷層引起的。例如1960年的智利大海嘯,2004年發生在南亞的海嘯(在澳洲、紐西蘭、美國西岸、加拿大西岸等太平洋地區,以及非洲南部和美國東岸等大西洋地區都記錄到海嘯波,是一個首次有正式科學紀錄影響及於全世界的「環球級海嘯」),和2011年日本的東北海嘯等,都是海底斷層造成的。由於太平洋盆地周圍的地質活動非常強烈,經常有地震或海嘯發生,臺灣位於環太平洋地震帶上,發生地震或海嘯的機會很大。

海嘯的周期約為十餘分鐘至數十分鐘,波長可超過500公里,在開闊海面上並不容易以肉眼觀察到。同時,由於波長較長,海嘯在傳遞過程中能量的衰減並不明顯。

大部分海嘯在海洋中行進時,都具有淺水波的特性,淺水波意指水深和波長的比值很小,主要的特性是它的運動速率等於「重力加速度(9.81公尺∕秒2)乘以水深之後的開平方根值」,也就是說水深越深,海嘯跑得越快。在太平洋中,平均水深約4,000公尺,海嘯的速度大約可達200公尺∕秒,即每小時超過700公里,相當於噴射機的速度。

海嘯的波長在深海中可達數百公里,可想像當海嘯接近海岸地區時,它的前緣因水深減少,速度放緩,但後方因水深仍相當深,因此仍以較高速前進,使得在前部的波形波長變短且迅速堆高。在深海中波高未達1公尺的海嘯,到達近岸地區受地形淺化影響,波高可輕易地達10公尺以上,造成在海岸地區的毀滅性破壞。

一般人認為海嘯來臨之前,岸邊的海水會先被倒吸至外海,但事實上,若是波峰先到達則先造成水位上升,若是波谷先到達則先造成水位下降。通常波峰先到達所導致的水位上升並不明顯,而其後的波谷卻使海水迅速向外海移動,這異常現象較易引人注目。

臺灣過去的海嘯

臺灣鄰近地區的海嘯紀錄,以西元1076年(宋熙寧9年)10月31日至11月28日間,發生在泉州地區的海嘯事件為最早,《宋史.五行志》曾有敘述:「熙寧九年十月,海陽、潮陽二縣海潮溢,壞廬舍,溺居民。」

根據歷史文獻記載,臺灣過去確實有大海嘯發生。《臺灣采訪冊》有關「祥異、地震」的記載,提及1781年4月24日至6月21日(清乾隆46年)高雄曾發生大海嘯,「鳳港西里有加藤港……乾隆四十六年四、五月間,時甚晴霽,忽海水暴吼如雷,巨浪排空,水漲數十丈,近村人居被淹……」

1792年8月9日(清乾隆57年),臺南附近也曾有大海嘯,「乾隆壬子歲六月,泊舟鹿耳門,船常搖蕩,不為異也。忽無風,水湧起數丈,舟人曰:『地震甚。』又在大洋中亦然,茫茫黑海,搖搖巨舟,亦知地震,洵可異也。」

此外,1867年12月18日(清同治6年),《淡水廳志》記載:「冬十一月,地大震……二十三日,雞籠頭、金包里沿海,山傾地裂,海水暴漲,屋宇傾壞,溺數百人。」這海嘯在阿法列茲(Alvarez)所著Formosa一書中也提到:「1867年12月18日,北部地震更烈,災害亦更大,基隆城全被破壞,港水似已退落淨盡,船隻被擱於沙灘上;不久,水又復回,來勢猛烈,船被衝出,魚亦隨之而去,沙灘上一切被沖走。」

在20世紀內,臺灣地區曾發生超過20次的海嘯,顯示海嘯在臺灣地區發生的頻度相當高(約每五年一次)。但是在海嘯規模方面,只有1986年11月15日發生在花蓮外海的海嘯,在花蓮港的波高紀錄是2公尺,其他海嘯的規模大都小於1公尺。值得注意的是,由於過去百餘年內臺灣地區所發生的海嘯災害並不明顯,使得人們對海嘯災害的警覺程度大幅降低,也忽略了未來可能發生的重大海嘯所造成臺灣沿岸地區的嚴重傷害。

雖然百餘年來臺灣地區未發生破壞性海嘯,但在過去的二、三百年間,確有破壞性海嘯發生,造成嚴重的人命和財產損失。海嘯和地震類似,都是因地質結構特性而發生,未來臺灣地區發生破壞性海嘯的機會仍然存在。

海嘯的破壞力

海嘯對陸地的影響範圍是非常驚人的。米勒(Miller)在1960年的調查報告中指出,1958年7月在美國阿拉斯加因山崩所引發的海嘯波,以每小時160公里的速度衝向陸地,在陸上的溯上距離是520公尺。

海嘯所造成的災害是很嚴重的,1869年日本沿岸的大海嘯淹死26,000人。另一慘痛的海嘯事件,是1883年在印尼巽他海峽(Sunda Straits)由火山爆發所造成的大型海嘯,導致30,000人死亡。2004年12月26日發生在南亞地區印尼蘇門達臘外海的大海嘯,造成近30萬人死亡的慘痛結局,主要是因為人們忽略了在印度洋區域內發生大海嘯的可能性,幾乎沒有任何準備,這重大海嘯事件值得我們警惕。

2011年3月11日,日本東北地區太平洋海域發生大海嘯,陸上的溯上高度最大達38公尺,陸地浸水面積達約560平方公里,不但造成嚴重且大範圍的災害,也導致福島第一核電廠嚴重受損,更引發嚴重的核輻射外洩災害。依據日本警察廳2011年11月25日統計的災情,眾多建築物損毀或流失,道路、橋梁、港灣、機場、儲油槽等設施損壞,死亡人數有15,840人,失蹤人數也有3‭,‬611人,經濟損失高達16~25兆日圓,是日本有史以來經濟損失最大的天然災害。

日本長年受地震和海嘯威脅,對於防災規劃和整備、防災設施興建、災害發生時測報和通告機制都相當完整,防災整備經驗十分豐富,常常是世界各國在防災規劃時仿效參考的對象。但因這次地震和海嘯的規模遠遠超乎預期,超越了原防災設施和結構物可承受的耐受力,因此仍然產生了十分重大的災情。如果這次海嘯發生在別的國家,災害嚴重的程度將難以想像。

大自然的力量難以捉摸,海岸保護設施終有它的局限。日本檢討未來防護海嘯規劃導向後,將由原本的「防災」概念,趨向二階段「防災、減災」的對策,期能在類似大規模海嘯再次發生時,盡可能減輕對人民生命財產的衝擊,並以「確保人身安全」為各階段最主要的防護目標。

面對與應對

海嘯災害本身具有應變時間短、侵襲範圍大、破壞力強等特徵,但若能有效及早預警,數分鐘的時間也可挽救無數人的生命。在減災和確保人民安全的前提下,海嘯測報和預警系統也相當重要。日本在2007年已可在地震發生後2分鐘內,發布第一次海嘯警報。海嘯警報發布後,日本氣象廳會根據日本全國港灣海洋波浪情報網(NOWPHAS)的潮位觀測資料和分析評估結果,更新和發布後續海嘯警報,並即時透過日本J-ALERT系統對海嘯警報區域廣播警告,使居民能夠及早因應。

臺灣地區海嘯警報的發布作業,中央氣象局參考國內專家學者的建議,以及過去災害性海嘯紀錄,並考量區域性地震活動特徵和鄰近海域地體構造,把臺灣地區的海嘯危險性分為1至3級。其中新北市和基隆市曾經在1867年發生過災害性海嘯,因此被列為第1級最有可能遭受海嘯侵襲的地區。至於資料顯示可能有海嘯紀錄或疑似海嘯紀錄,但無海嘯災害的縣市則被列入第2級。各縣市政府因海嘯威脅等級的不同,而制定不同程度的海嘯應變計畫。

海嘯來襲的緊急應變措施建議,分為四個重點。

自我保護—被海嘯追趕而無法逃脫時,最好設法抓住任何固定物(大樹、鋼筋等),如果有繩索,可把自己綁牢,以抵擋海嘯通過的衝擊;若海嘯波已到,如有水上救生衣,應立即穿上,或儘速尋找並抓住漂浮物、爬上大型漂流物。

在學校—沿海地區可能遭受海嘯侵襲的學校,應規劃校內避難路線,有海嘯時,依路線迅速疏散至安全場所,或前往學校較高建築物(最好是三層樓以上的鋼筋混凝土建築)的最高樓層、屋頂避難。

在家裡—攜帶逃生包和家人一起儘速逃至高地。若來不及逃到高處,盡可能打開建築物所有門窗,減輕海嘯衝擊,並往堅固建築物的頂層或屋頂移動。如時間允許,應開放建築物並協助鄰近民眾至頂層或屋頂避難。

在室外—防災機關應在有海嘯威脅的海邊立牌警示,並在各路口標示海嘯時的避難方向。當聽到海嘯廣播時,應立刻依避難路線標示迅速疏散至安全場所,若無避難路線標示,則儘快往較高處避難。
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