精细化地震海啸波流实时预警系统研究与应用 被引量：3

1

作者 任智源 侯京明 +3 位作者 王培涛 李涛 原野 赵联大 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期145-155,共11页

基于Okada模型和非线性浅水波模型,结合高精度多层嵌套网格针对我国浙江沿海的温州和台州地区建立了越洋–近海–局部的精细化地震海啸波流实时预警系统,近岸的分辨率为900 m。该预警系统包括了并行化的数值计算模块,基于Python 2D绘图... 基于Okada模型和非线性浅水波模型,结合高精度多层嵌套网格针对我国浙江沿海的温州和台州地区建立了越洋–近海–局部的精细化地震海啸波流实时预警系统,近岸的分辨率为900 m。该预警系统包括了并行化的数值计算模块,基于Python 2D绘图库的计算结果可视化处理模块,以及通过Python语言将所有经过数值计算的图形与动画产品集成在一个网页上的产品集成模块。一旦地震发生,该系统可根据地震的震源参数信息在10 min内完成数值计算、可视化处理,以及产品集成。选取2011年日本东北9.0级地震海啸结合实测数值对该系统进行模拟验证,进一步应用该系统模拟计算了日本南海海槽和琉球海沟潜在极端海啸的影响规律。结果表明,该预警系统可有效地提高地震海啸实时预警的时效性和准确度,为海啸的预警、减灾,以及辅助决策提供科学依据。 展开更多

关键词 地震海啸 预警系统 精细化预报 数值模拟

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基于海啸单位源数据库的南中国海区域海啸数值预报方法

2

作者 李宏伟 孙立宁 +3 位作者 王宗辰 徐志国 王培涛 史健宇 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2023年第1期21-27,共7页

基于全球俯冲带板片模型Slab 2.0将马尼拉海沟划分为80个海啸单位源,构建了海啸单位源数据库,建立了基于单位源数据库方法预报海啸的业务化流程。经过与现有海啸数值模型计算结果的比对,单位源数据库预报的最大海啸波幅平均预报一致性... 基于全球俯冲带板片模型Slab 2.0将马尼拉海沟划分为80个海啸单位源,构建了海啸单位源数据库,建立了基于单位源数据库方法预报海啸的业务化流程。经过与现有海啸数值模型计算结果的比对,单位源数据库预报的最大海啸波幅平均预报一致性可以达到88%,能够满足业务化需求。 展开更多

关键词 海啸 预警 单位源 Slab 2.0

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南海北部滑坡海啸数值模拟与危险性分析 被引量：3

3

作者 孙立宁 于福江 王培涛 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2020年第6期9-19,共11页

选取南海北部白云凹陷区域作为潜在的滑坡海啸源进行研究。参考前人对白云凹陷区域地形及滑坡体的研究成果,给出滑坡海啸源参数;使用Geowave模式对滑坡海啸进行数值模拟,并根据模拟结果对海啸的到达时间、最大波高分布以及波形特征等要... 选取南海北部白云凹陷区域作为潜在的滑坡海啸源进行研究。参考前人对白云凹陷区域地形及滑坡体的研究成果,给出滑坡海啸源参数;使用Geowave模式对滑坡海啸进行数值模拟,并根据模拟结果对海啸的到达时间、最大波高分布以及波形特征等要素进行分析。结果表明:白云凹陷区域发生滑坡海啸将会在南海深水区域造成6 m以上的最大海啸波幅,在近岸区域造成0.3~3 m不等的最大海啸波幅,对南海区域将造成较大的灾害性影响。 展开更多

关键词 滑坡海啸 危险性分析 南海北部 白云凹陷

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基于震级上限估计的渤海海啸危险性与共振特征研究

4

作者 孙立宁 史健宇 +5 位作者 左丽明 王平 王培涛 高义 卢伟 王宗辰 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期481-495,共15页

根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损... 根据渤海区域地质断层特征和历史地震活动规律,分析得出渤海内潜在最大震级上限为8.1级,并对该海啸源可能的两组震源机制分别进行了数值模拟。模拟结果显示:渤海局部区域海啸波幅最大可达1.5 m,最大流速可达2.8~3.0m/s,具备造成灾害损失的风险。在该海啸源情景下,渤海海盆内易激发长期的水位自由振荡,部分区域水位振荡可持续20 h以上,振荡波幅的大小与海啸首波波幅相当或更大。基于快速傅里叶变换方法对海啸波进行频谱分析,部分长周期频谱成分满足区域固有共振特征。因此,渤海内一旦发生海啸,不仅要关注海啸首波可能造成的灾害性影响,还要密切关注海啸首波到达后,可能产生的长时间、长周期的海啸波共振以及往复式海啸流造成的影响。 展开更多

关键词 震级上限 渤海 海啸 危险性 海啸共振

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2021年7月29日阿拉斯加半岛海域M_(W)8.2地震海啸预警分析

5

作者 王宗辰 史健宇 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2022年第5期1-7,共7页

梳理了国内外海啸预警中心对2021年7月29日14时16分(北京时)美国阿拉斯加半岛海域发生的M_(w)8.2浅源地震海啸的应急响应过程,并对各中心的海啸预警产品内容和发布情况进行了对比分析。结果表明:自然资源部海啸预警中心应急处置得当;美... 梳理了国内外海啸预警中心对2021年7月29日14时16分(北京时)美国阿拉斯加半岛海域发生的M_(w)8.2浅源地震海啸的应急响应过程,并对各中心的海啸预警产品内容和发布情况进行了对比分析。结果表明:自然资源部海啸预警中心应急处置得当;美国机构的海啸预警发布效率更高,但在局地海啸最大波幅出现之前就取消了预警,存在安全隐患。结合此次事件,建议我国进一步加强全球海底强震的监测解析能力和海啸预警分析手段,并将海啸监测和预警能力继续拓展至全球大洋。 展开更多

关键词 阿拉斯加半岛 地震海啸 海啸预警

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渤海海域地震海啸灾害概率性风险评估 被引量：5

6

作者 李宏伟 王宗辰 +3 位作者 原野 徐志国 王培涛 史健宇 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期51-57,共7页

渤海作为我国地震活动性最为活跃的近海,其地震海啸风险不可忽视。本文应用概率性海啸风险评估方法对渤海周边区域的海啸风险进行评估。根据历史地震目录建立了渤海区域的震级-频率关系,基于蒙特卡洛算法随机生成了一套10万年的地震目录... 渤海作为我国地震活动性最为活跃的近海,其地震海啸风险不可忽视。本文应用概率性海啸风险评估方法对渤海周边区域的海啸风险进行评估。根据历史地震目录建立了渤海区域的震级-频率关系,基于蒙特卡洛算法随机生成了一套10万年的地震目录,最终通过对地震事件的海啸数值模拟及最大波幅的统计分析给出了环渤海区域典型重现期的最大波幅分布以及重点城市的海啸波幅曲线。评估结果表明,渤海地区海啸风险主要集中在渤海湾和莱州湾周边,波幅可达到1～3 m,辽东湾地区海啸风险较低。 展开更多

关键词 渤海 海啸 概率性风险评估

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一个覆盖太平洋区域的地震海啸波幅预报系统及检验 被引量：6

7

作者 王宗辰 原野 +3 位作者 王培涛 高义 李宏伟 侯京明 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期1-13,共13页

基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术,可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年... 基于线性长波方程和缓变地形近岸波幅格林公式建立了覆盖整个太平洋区域的准实时地震海啸波幅预报系统。系统利用了GPU并行加速技术,可在90 s之内完成太平洋区域32 h的海啸传播计算和中国沿海城市岸段的波幅特征值预报。筛选了自2006年以来的9次发生在太平洋区域,矩震级(Mw)超过8.0且资料丰富的历史地震海啸事件,对预报系统进行了后报检验。结果表明,线性长波模型能够很好的模拟海啸在大洋中的传播过程;格林公式能够较为准确的估算缓变水深和开阔地形条件下的近岸海啸最大波幅,波幅预警准确率可达80%,基本满足海啸预警需求。以2011年日本Mw9.0地震海啸为例,评估了该系统对中国城市岸段的波幅预警能力,结论基本合理。需要注意的是,利用该系统计算对海啸源特别敏感的近场海啸波幅可能产生较大偏差。提出了若要进一步提高定量海啸波幅预警的准确率,可从以下两个方面加强研究和业务实践:一是采用多数据联合反演方法提升海啸源的精度;二是提高格林公式的适用性,或者构建高效的近岸精细化海啸数值预报系统。 展开更多

关键词 定量海啸预警 海啸波幅预报 格林公式 后报检验

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坚持科技自主创新 推动我国海洋灾害预警预报工作高质量发展

8

作者 于福江 张志华 《中国减灾》 2022年第21期40-43,共4页

本刊开设自然灾害风险监测预警专栏,展现各级各地和国际社会在灾害监测预警领域的实践和探索,推广体系建设、理论应用和技术方案等方面的典型经验做法,以期为实际工作开展提供学习借鉴。我国是个海洋大国,海岸线漫长,沿海海洋灾害频发,... 本刊开设自然灾害风险监测预警专栏,展现各级各地和国际社会在灾害监测预警领域的实践和探索,推广体系建设、理论应用和技术方案等方面的典型经验做法,以期为实际工作开展提供学习借鉴。我国是个海洋大国,海岸线漫长,沿海海洋灾害频发,灾害影响范围广,对我国沿海经济社会发展和海洋生态环境造成了诸多不利影响。海洋灾害监测预警是筑牢海洋防灾减灾的第一道防线。本文介绍了国家海洋环境预报中心在开展海洋灾害预警预报核心业务基础上,探索智能化海洋预警预报新方向、加强自主可控海洋预警关键数据产品研发等一系列创新实践。 展开更多

关键词 海洋环境预报 第一道防线 创新实践 海洋生态环境 海洋大国 海洋灾害 监测预警 灾害影响

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2019年6月16日新西兰克马德克群岛M_(W)7.3地震震源机制快速反演与海啸波高数值模拟 被引量：1

9

作者 史健宇 徐志国 +1 位作者 王君成 李宏伟 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2021年第5期1-7,共7页

利用全球虚拟地震台网的波形数据,采用W震相快速震源机制反演方法,得到2019年6月16日新西兰克马德克群岛附近海域M_(W)7.3地震信息。节面Ⅰ:走向角186°/倾角37°/滑动角71°,节面Ⅱ:走向角29°/倾角55°/滑动角104... 利用全球虚拟地震台网的波形数据,采用W震相快速震源机制反演方法,得到2019年6月16日新西兰克马德克群岛附近海域M_(W)7.3地震信息。节面Ⅰ:走向角186°/倾角37°/滑动角71°,节面Ⅱ:走向角29°/倾角55°/滑动角104°,矩震级M_(W)7.26。震源机制结果表明,此次地震是一次逆冲性质为主的浅源板间地震事件。由反演得到的震源机制断层面几何参数,采用COMCOT模型进行了海啸数值模拟计算,模拟结果表明,本次地震发生后,在震源附近产生了轻微海啸波动,最大波幅约为0.28 m,在拉乌尔岛船湾潮位站附近的波幅约为0.05 m,与实际观测值0.09m接近。 展开更多

关键词 克马德克群岛 W震相 海啸数值模拟 COMCOT模型

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印度洋区域地震海啸数值预报系统的建立 被引量：1

10

作者 王宗辰 史健宇 原野 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1-8,共8页

建立了印度洋区域地震海啸数值预报系统,主要包括海啸源计算模块、海啸传播计算模块和预警分析模块。借助GPU并行加速技术和GMT绘图软件,系统能够在1 min内产出海啸传播时间和最大波幅图以及印度洋岸段危险警示图,还可以针对重点城市和... 建立了印度洋区域地震海啸数值预报系统,主要包括海啸源计算模块、海啸传播计算模块和预警分析模块。借助GPU并行加速技术和GMT绘图软件,系统能够在1 min内产出海啸传播时间和最大波幅图以及印度洋岸段危险警示图,还可以针对重点城市和港口做定点预报。筛选了2004年以来发生在印度洋区域的4次震级Mw8.0以上地震海啸事件对预报系统的性能进行测试。结果显示:32个验潮站的海啸传播时间计算误差约为15 min,44个站点波幅计算误差不超过30%,危险性分析准确率可达86%。 展开更多

关键词 海上丝绸之路 印度洋区域 海啸数值预报 定量海啸预警

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一个基于GPU并行加速的海啸数值模型

11

作者 王宗辰 原野 李宏伟 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期200-205,共6页

地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间... 地震海啸通常发生在大洋板块向陆地板块俯冲的区域,距离震源最近的国家和地区往往在震后5~20 min之内就会遭受到海啸袭击。因此,及时的海啸预警和准确的海啸预报结果对于民众和决策者都至关重要。为了提升海啸预警效率,缩短海啸预报时间,本研究对COMCOT海啸数值模型进行了基于图形计算单元GPU的二次并行开发。将原模型中海啸传播计算模块通过CUDA_C语言编写内核函数整体移植到GPU上并行加速,CPU负责模型其他代码的执行。为了减少CPU和GPU之间的数据通信,将吸收边界和变量更新函数一并改写。仅在需要输出的时间节点,GPU向CPU传递结果,其他时间步长,CPU和GPU之间只有指令和少量参数传输,基本可视为零耗时。基于GPU并行加速的COMCOT较串行版本效率提升超过67倍,加速性能显著优于基于CPU共享内存的OpenMP并行版本。交叉使用常水深和真实地形,采用均匀滑移海啸源和有限元海啸源对模型的计算结果进行了较为全面的分析检验,相对误差最大不超过1%,为大范围的越洋海啸实时计算提供了有力工具。 展开更多

关键词 海啸数值模型 COMCOT GPU并行加速 CUDA_C

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2022年1月15日汤加火山海啸对中国沿海的影响分析 被引量：2

12

作者 王宗辰 徐志国 +4 位作者 原野 杨怀玮 孙立宁 王培涛 范婷婷 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2023年第5期1030-1038,共9页

2022年1月15日12:15(北京时间),汤加附近的洪阿-汤加-洪阿哈派(Hunga Tonga-Hunga Ha′apai)火山喷发,造成了剧烈的气压扰动并激发了大气兰姆波,后者通过海气界面引发了胁振水波.胁振波与兰姆波以约306m/s的平均速度在洋盆传播,自由海... 2022年1月15日12:15(北京时间),汤加附近的洪阿-汤加-洪阿哈派(Hunga Tonga-Hunga Ha′apai)火山喷发,造成了剧烈的气压扰动并激发了大气兰姆波,后者通过海气界面引发了胁振水波.胁振波与兰姆波以约306m/s的平均速度在洋盆传播,自由海啸波以速度较慢的重力波速度跟随其后.中国沿岸26个验潮站水位显示,中国台湾岛东部验潮站在15日约20:00记录到了与大气兰姆波几乎同时到达的胁振波;然而,大陆验潮站在兰姆波到达至少2h之后,才监测到海啸波.理论分析和数值试验表明,在胁振波从琉球群岛和吕宋海峡外侧入射大陆沿海的过程中,面对逐渐变浅且宽广的陆架,胁振波逐渐与兰姆波相位分离,演变成了浅水重力波.后续到达的自由海啸波与演变的浅水重力波叠加,造成中国沿海超过36h的水位波动.中国台湾岛东部监测到的最大波幅为乌石站44cm,大陆东部沿海和华南沿海最大波幅分别为石浦站22cm和珠海站13cm.采用谱方法对波能进行分析,结果显示,影响中国台湾岛东部的海啸主成分为自由海啸波;而对大陆沿海而言,演变的重力波与自由海啸波能量几乎相当,这是由于前者周期更长,能量更加不易耗散,浅水效应也更加显著.此外,由于较强背景波动的存在且与海啸波优势周期重合,共振效应使得乌石和石浦验潮站监测到了各自海域的最大波幅. 展开更多

关键词 火山海啸 大气兰姆波 胁振波 浅水重力波 自由海啸波

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