海啸预警技术与gis 海啸预报的原理是什么

RS和GIS都有灾害预测的功能，差别在哪里？

RS是遥感,从卫星、飞船或飞机上观测地面

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GIS是地理信息系统

监测台风主要靠遥感，评估可能的危害，还需要地理信息系统，因为同样的台风对不同的地区，造成的危害不同，地理信息系统提供信息告诉我们台风所过或将过之处有何重要保护目标

海啸监测，遥感现在还不能胜任。但是我们可以借助地理信息系统进行预警。比如，地理信息系统告诉我们十米浪会淹没那些地区。

什么是海啸的预警？

对海啸的科学研究和实践经验表明，海啸是可以预知的。借助先进的地震监测仪器和通讯设备，我们建立了海啸预警系统。它能对海啸的产生、传播和发展过程进行实时的监测，并及时发出警报信息，为防灾减灾和确保人们的生命财产安全赢得了宝贵时间，从而使我们做到防范于未然，从容地面对海啸灾难……

1.国际海啸预警系统

鉴于全球80%以上的大地震和大海啸都发生在太平洋地区，受灾最为严重的国家特别是太平洋沿岸国家急需利用先进科学技术来减轻海啸造成的人员伤亡和经济损失。在美国地震海啸预警系统的基础上，1965年建立了国际海啸预警系统（ITWS， International Tsunami WarningSystem）。该系统是对海啸进行监测、预报的预警网络，由地震与海啸监测系统、海啸预警中心和信息发布系统等三大系统组成。其中地震与海啸监测系统主要包括地震台站、地震台网中心和海洋潮汐台站。目前国际海啸预警系统已有32个成员国（或地区）加入，这些成员国主要是太平洋、印度洋沿岸国家和一些岛屿国家。该系统的主要任务是测定发生在太平洋海域及其周边地区能够产生海啸的地震位置及其震级大小，如果地震的位置和震级大小超过了可能产生海啸的警戒线，就要向各个成员国发布海啸预警信息。

太平洋全天候海啸预警系统工作流程图

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海啸知识

全球海啸预警系统成员国（或地区）有哪些？澳大利亚、加拿大、智利、中国、哥伦比亚、库克群岛、哥斯达黎加、韩国、厄瓜多尔、萨尔瓦多、斐济、法国、危地马拉、印度尼西亚、日本、马来西亚、墨西哥、新西兰、尼加拉瓜、巴拿马、巴布亚新几内亚、秘鲁、菲律宾、朝鲜、俄罗斯、萨摩亚、新加坡、泰国、汤加、图瓦卢、美国、越南（按英文首字母顺序排列）。

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海啸故事

2001年12月1日，PTWC被重新命名为“RichardH.Hagemeyer 太平洋海啸预警中心”，以纪念前PTWC的负责人Richard H. Hagemeyer。他掌管PTWC多年，为海啸预警事业做出了杰出的贡献。

太平洋海啸预警中心Pacific Tsunami Warning Center (PTWC提供)

2.太平洋海啸预警中心

1960年智利大海啸之后，太平洋沿岸的国家意识到必须建立一个联合的海啸预警系统来减轻海啸产生的严重危害。1968年，在联合国的支持下，国际海洋学委员会（IOC）成立了国际政府合作组来负责太平洋海啸预警系统的建立。美国政府提供夏威夷火奴鲁鲁的Ewa海岸中心作为太平洋海啸预警中心（Pacific TsunamiWarning Center，简称PTWC）的总部，一直至今。PTWC的监测范围覆盖了整个太平洋地区。同时还组建了若干区域的海啸警报中心，包括夏威夷、阿拉斯加、日本和智利海啸警报中心等。它是目前全球唯一的多国海啸预警系统。PTWC既是国际海啸预警系统运作的中心，也是美国国家海啸预警中心和夏威夷区域海啸预警中心。其主要职责是通过分布在整个太平洋区域的地震台站和海洋潮汐台站组成的监测系统，收集地震波和海潮信息，交换各成员国情报，评估潜在的地震海啸危险，并发布海啸警报。2004年印度洋大海啸之后，PTWC的监测范围扩展到了印度洋、中国南海、加勒比海以及Puerto Rico U.S. Virgin群岛，并对监测地区实行24小时不间断的监控。

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海啸科技

海啸预警观察点的建立一般考虑两个方面的因素，一是监测仪器是否离重点监测的地质构造活动区域较近，如此可准确监测到地震波信息；二是与外界的通讯联系是否快速便捷，以便及时通报海啸警情。最近法国科研人员研究发现海底地震引发海啸会在大气离子层中产生一种信号，这种信号的强度与海啸的强度有密切关系。基于该项发现，未来我们可通过卫星来监测海啸，这为加强海啸监测和减少海啸灾害提供了新的思路。

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3.西海岸及阿拉斯加海啸预警中心

1964年阿拉斯加大地震发生后，在美国海岸及测量局的支持下，一个海啸观察站在阿拉斯加的帕尔默（Palmer）建立了，为阿拉斯加海岸地区提供海啸预警服务。1973年，阿拉斯加国家气象局接管了该观察点，并改名为阿拉斯加海啸预警中心。1996年，随着监测区域的不断扩大，该中心被命名为西海岸及阿拉斯加海啸预警中心（West Coast and AlaskaTsunami Warning Center，简称WC/ATWC）。

目前该中心负责海啸预警的地区包括了加拿大海岸地区、波多黎各、英属维京群岛（VirginIslands）和美国所有的海岸地区（除了夏威夷）。同时，该中心也为太平洋海啸预警中心（PTWC）提供支援服务。海啸预警中心的主要职责是对监测区域内的大地震进行快速定位、测量和分析，以确定是否有引发海啸的可能，并预测出海啸到达的时间，进行海啸预警的发布。

西海岸及阿拉斯加海啸预警中心West Coast andAlaska Tsunami Warning Center（WC/ATWC提供）

我国沿海地区历史上部分地震海啸分布及发生年代示意图

4.中国的海啸灾害

两千年以来 ，我国有记载的海啸只有十多次，这表明我国沿海的海啸灾害不是十分严重。从地理和地质的角度分析，我国沿海海啸发生较少的原因有三：第一，在我国沿海海底地质构造中，大型断裂带、岛弧和海沟等容易引发海底地震的 地质构造单元较少，缺乏产生海啸的“原动力”；第二，中国的海域大部分是宽广的大陆架地带，向外延伸远，海底地形平缓而开阔，这种海洋环境不利于海啸的形成与传播。中国的近海，渤海平均深度约为20米，黄海平均深度约为40米，东海约为340米，它们的深度都不大，只有南海平均深度为1200米。因此，大部分海域地震产生近海海啸的可能性比较小，只是在南海和东海的个别地方发生特大地震，才有可能产生海啸。第三，我国近海海域从北至南被一条由千岛群岛、日本列岛、琉球群岛、舟山群岛、台湾岛和南海诸岛等组成的岛弧链所围绕。它们构成了一道天然的海上屏障，有效地阻挡了来自环太平洋地震带上产生的越洋海啸的侵袭。1960年智利大海啸时，我国长江口监测到的浪高仅为20厘米。虽然我国近海不具备发生地震海啸的海洋条件，但我们不能疏忽对海啸灾害的防范。尤其是我国的福建、台湾地区，地震海啸灾害的潜在危险仍然存在。

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海啸知识

中国的海啸预警系统：国家海洋局的国家海洋环境预报中心是负责我国海啸预警预报业务的单位,发布的海啸信息主要包括：海啸传播到近岸各验潮站的时间预报、海啸波高度预报以及大洋中海啸波传播时间图。目前能够实现越洋海啸30分钟预警、区域海啸20分钟预警、局地海啸15分钟预警。近年来，国家海洋局组织开发了太平洋海啸资料数据库、太平洋海啸传播数值预报模式和越洋、近海海啸数值预报模型。印度洋大海啸发生后, 国家海洋环境预报中心在多年海啸预警技术研究的基础上, 进一步开发研制我国海啸传播数值预报模式, 为预防海啸灾害发挥了重要作用。

5.预“海啸”于国门之外

尽管我国海啸灾害少见，但是中国政府高度重视海啸灾害的防灾工作，已建立了相应的海啸应急预案和海啸预警系统。目前我国已有国家和地方两级地震监测台网，国家海洋局在海岛和近岸建立了100多个海洋监测站，已基本具备海啸预警能力。1983年我国加入了国际海啸预警系统，可以分享该系统提供的有关情报。但是，我国的海啸预警还有很大的改善空间。首先，应尽快对沿海海啸易发地区进行风险评估，制定应急预案。其次，由于人们对海啸灾害普遍认识不足，应大力普及海啸科学知识，组织逃生演习，提高公众的海啸防灾避灾意识和能力。第三，设立海啸监测浮标，提高海啸预警能力。第四，建立及时快速的海啸预警发布系统。

海啸预警中心监控室

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海啸记录

新中国成立以来，中国近海监测到的海啸共有三次：第一次是1969年7月18日，由发生在渤海中部的7.4级地震引起的海啸；第二次是1992年1月4日，发生在海南岛南端，榆林验潮站记录到的波高为0.78米，三亚港也出现波高0.5米至0.8米的海啸波浪；第三次是1994年发生在台湾海峡的海啸。

6.美国的海啸预警系统

美国海啸预警系统是由国家海洋和大气管理局（NOAA）负责的。它由两大海啸预警中心组成，即太平洋海啸预警中心（PTWC）和西海岸及阿拉斯加海啸预警中心（WC/ATWC）。美国海啸预警系统已经形成了“空地海”立体化的模式。太空中的海洋卫星可以全天候监测海洋环境的变化情况，部署在海岸、岛屿和洋底的地震波探测器对海底地震进行监测，大洋中的海潮监测站随时将海潮信息反馈到监测中心。有了这些“耳目”，海啸预警中心可以在第一时间掌握海啸的发生及发展动态。此外，美国还建立了完备的地震台网。美国国家地质调查局下属的国家地震信息中心和国家地震台网可提供世界范围内灾害性地震的资料和信息，对海啸预警系统起到了辅助作用。

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海啸科技

2004年印度洋大海啸之后，美国公布了一项全国性海啸防范计划。该计划希望通过加强运用海底地震及火山监测系统、深海探测浮标和其他高科技预警手段，减小该国沿海地区因海啸遭受的损失。这项计划包括：在美国全部海岸地区开展海啸风险评估；增置海啸探测浮标、检潮仪、地震传感器，为计算机模型提供实时数据，以增强海啸预测和预警系统；为改进印度洋海啸及其他灾害预警系统提供技术帮助；鼓励本国沿海社区制定海啸应对计划以减小未来海啸的破坏。

美国不仅重视对海啸的监测预警，还通过多种渠道尽快地将海啸警报向公众发布。海啸警报主要是通过各大电视媒体、广播电台来发布，紧急时甚至动用军用通讯手段。美国政府制定了完备的海啸应急预案，并对相关单位进行量化考核，保证灾时系统可正常运转。“它山之石，可以攻玉”，美国的海啸预警系统建设经验值得我们学习和借鉴。

美国的太平洋海啸预警中心（PTWC）和西海岸及阿拉斯加海啸预警中心（WC/ATWC）监测范围图（PTWC提供）

日本海啸预警中心

7.日本的海啸预警系统

日本地处环太平洋地震带，面向太平洋的海岸地区常受到海底地震引发的海啸的袭击。为此，日本非常重视海啸的预警和防范工作。日本已建立起一套从中央到地方高效而快速的海啸预警机制。首先，在最高政府机构内阁中设有中央防灾会议，其主席由首相亲自担任，负责制订防灾基本计划，决定防灾基本方针。重大灾害发生时，日本政府将在30分钟之内成立紧急灾害对策总部，由首相担任部长，迅速确定灾害对策，指挥有关机构立即投入救援工作。在海啸预警系统建设方面，日本每年投入2000万美元建立了高科技的自动化监测系统，一旦发生较强海底地震，3分钟之内便可向全国各个海滩发出警报。日本政府还在海啸多发地区修筑防波堤，并安装了警报器。同时，日本政府十分重视把高科技应用到海啸防灾中。2005年日本KDDI公司研制了一种“自动播报紧急警报”的系统，该系统可通过手机来发布警情。此外，日本正在设想建立一套复合型抗海啸系统，既能在海啸来袭前发出警告，又能用摄像机监控海浪，还能为周围人们提供避难场所。2011年3月11日，日本发生强烈地震海啸，尽管在这次灾难中损失惨重，但日本的海啸预警系统还是发挥了重要作用，有效地降低了灾害损失。

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海啸预警实例

1983年5月日本海发生破坏性地震海啸，7分钟后，最靠近震中的检潮站观测到了海啸波的到达，14分钟后海啸警报已向日本全国发布，并同时传达到太平洋沿岸各国政府指定的海啸防御机构。由于及时预警，这次海啸仅造成104人死亡和百余万美元的经济损失，大大减轻了海啸的危害程度。

8.海啸预警信息的发布

目前，海啸预警信息的发布主要是由太平洋海啸预警中心（PTWC）和西海岸及阿拉斯加海啸预警中心（WC/ATWC）负责。当海底地震发生后，预警中心根据地震的大小决定是否进行海啸评估。一般小于6.5级的地震不会引发海啸。一旦地震震级大于6.5级，海啸预警中心会立即监测潮汐台站的数据。如果数据显示海啸已经形成，并有造成灾害的可能，海啸预警中心就会向有关成员国发出海啸预警。这个过程非常迅速，一般不超过10分钟。接到预警之后，各成员国迅速将海啸警报向海岸地区民众发布，并采取相应的防范措施。为了争取更多的救灾时间，一种新的海啸预警发布方式正在积极推广中。这种方式被称为“点对点”式海啸警报发布，即海啸警报不需要逐级传输，而是由海啸预警机构直接将警报发给沿海居民。目前，美国、日本、印度尼西亚等国均已建立这种快速的预警发布系统，沿海民众可第一时间获知海啸警报。

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海啸知识

海啸预警信息的分类：按照海啸级别的不同，海啸警报也有不同的等级。最高等级是覆盖整个太平洋范围的海啸警报，这种警报是针对能够对整个太平洋沿岸地区产生破坏的海啸而发布的，警报信息每小时更新一次，直到整个太平洋范围的海啸警报解除。其次是区域海啸预警，这种警报是对海啸发生6小时内可到达的地区发布的，每小时更新一次。第三类是海啸信息公告，如果在太平洋及其临近地区发生了较大地震，要向国际海啸预警系统各成员国发布信息通报，并根据情况来决定是否发布海啸警报。

海啸预警信息的发布

9.预防海啸还需借助“高科技”

在以科学技术为第一生产力、科学技术对人类的生活和未来有着决定性影响力的时代，海啸的预警和救灾同样离不开科技的力量。近年来，尤其是2004年印度洋大海啸发生之后，各国普遍加强了对海啸领域的科学研究。目前，海啸预警和救灾方面的科技应用主要是在以下几个方面：利用先进的计算机技术模拟海啸的发生、传播，建立海啸模型，从而为海啸预警系统能够准确及时地做出预报提供理论基础；采用先进的地震及海啸监测设备，如海啸探测浮标、检潮仪和地震传感器等实时监测海啸的发生及传播情况；利用先进的地理信息系统（GIS）技术可帮助救援人员确定受灾范围和程度，引导救援人员到达受灾地点并及时地把救援物资运送到灾民手中。由此可见，高科技已经贯穿到了海啸预警、救援的全过程，起到了十分重要的作用。

海啸预警浮标可以监测海底地震，起到预报海啸、减轻灾害的作用（新华社照片）

10.如何对海啸危害进行评估

我们都知道用震级和烈度来表示地震的大小和破坏力，那么我们如何科学地衡量海啸危害的大小呢？目前，国际上多采用渡边伟夫海啸分级法。一般当海啸为1级时，就构成破坏性海啸，造成一定的经济损失；2级时就会有人员伤亡；3级时就会严重受灾；4级以上可能是毁灭性的灾害。

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海啸科技

海啸数字化模拟：目前，美国的一家公司研发出一种灾害模拟系统，可通过三维动画模拟自然灾害的发生过程，其中也包括对海啸的模拟。该系统首先模拟出地球球体，然后模拟由海底地震引发海啸的全过程，效果十分逼真。该系统的应用前景也十分广阔，受到了许多博物馆和科技馆的欢迎。通过该系统的演示，可使观众直观而全面地了解海啸发生过程及形成原理，对地质科普工作的开展也有十分积极的推动作用。

渡边伟夫海啸分级

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海啸故事

美国夏威夷的檀香山市既是州府所在地，又是夏威夷州最大的城市，人口约85万。由于夏威夷是旅游胜地，每年还有众多的观光客来到这里。夏威夷是港口城市，濒临太平洋，受海啸袭击的风险很高。虽然海啸预警一旦发布将意味着整个城市进入紧急状态，但对于太平洋海啸预警中心的工作人员来说，即使如此，一旦出现警情，海啸预警也要发出。1994年海啸袭来时，全市紧急疏散，而真正的海浪只有20厘米高。虽然是虚惊一场，但为了避免更大的损失，还是应该及时发布海啸预警信息。

海啸预警系统主要应用的地理信息技术是什么

基于GIS的海啸预警信息系统集成框架 Integrated frame of tsunami warning information system based on GIS 预先利用CTSU海啸数值模型模拟出可能存在的各种假想海啸源.运用海啸数值计算模型,分别就5个不同震级(6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)、6个不同震源深度(0、20、40、60、80、100 km)的1 400多个假想海啸源进行海啸数值模拟,模拟的时间步长为1 min,空间网格以2′为间隔,模拟区域为104°～132°N、0°～32°E.按照引发海啸的级别不同,将数模计算结果存贮于数据库之中,并在应用时基于GIS网格建立快速内插索引,自动输出预警信息,并在GIS界面中提供可视化表达.系统采用模板文件来定义预警分析的范围和内容.在海啸预警分析时,系统主要使用以下4个模板:(1) 海啸源网格模板,该模板定义了整个预警场中可能存在的海啸源地理位置和相关属性;(2) 海啸预警网格框架模板,此模板定义了整个海啸预警分析场中最后需要汇总的岸线网格位置;(3) 海啸预警岸段网格模板,该模板用来定义预警网格归于哪一个岸段;(4) 海啸预警城市网格模板,这个模板可以定义用户最为关心的重点城市的海啸预警信息.系统采用GIS界面,预警分析操作十分简单,系统运算也非常快,输入地震的精确位置、地震强度以及震源深度3个参数后,系统将自动执行一系列运算,在1～2 min内便可计算出所有海啸预警信息,并自动将预警信息在GIS界面中显示出来.最终以web网页的形式向公众发布海啸预警信息,达到了快速海啸预警分析的目的.网页开发采用Ajax技术,同时借助Google Maps API函数实现了预警信息的显示与维护.网络客户端仅需要1个浏览器,就可以实现有关信息的查询.系统在海量数据存贮、快速查询和分析等方面较好地解决了相关的技术难点,它对提高海啸防灾减灾科学决策能力具有重要意义.

2010年，拉丁美洲两个国家的两次地震造成了巨大的危害，引起了全世界的关注。读下表回答问题。 （1

（1）地理信息系统（GIS）。智利位于南极洲板块与美洲板块交界地带（环太平洋火山-地震带），地壳运动活跃，多地震。

（2）差异：与海地相比，智利地震死亡人数少，经济损失大。原因：智利经济发展水平较高，财产密度较大，建筑抗震系数较高；人们防震意识较强，政府防灾救灾减灾措施得力；人口密度小；智利地震震源较深；震中位于海洋，距离人口密集的城市较远等。（答对3点即可）

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