据日本放送协会电视台消息,2013年7月9日,从日本关东地区延伸至北海道太平洋海域,监测地震和海啸的大规模海底监测网建设工程正式开工,由于311震源附近的日本海沟,仍有发生规模8左右地震的潜势,因此监测设备的设置刻不容缓。
311地震重创日本东北,是许多科学家始料未及的事,在过去的研究中,普遍不认为日本东北会发生如此严重的地震,但这是科学家错了吗?过去的资料无法作为海啸的参考吗?透过最新的古海啸研究,我们能对海啸有更好的认识。
海啸的沉积物传输方式,会留在地表的低漥处,因而留下沉积记录。
研究古海啸的方法
对于古海啸的研究,有以下几种方式:海啸沉积物(岩心或是野外的露头)、海啸石(tsunami boulder)、文献记录。其中,前两者为直接的科学证据,如果能比到实际上发生成因的资讯,譬如古地震、火山爆发、海底山崩等资料,就能够确定整个海啸的起源、机制和影响规模。虽然文献的记录会因为过去的科学仍未发达有失客观,不过用以找寻近期的海啸线索与防灾上会有一定的帮助。
古籍探秘
从过去文献可得知台湾周边的古海啸资讯,包括有许多当时的官方、非官方文件,可以作为参考;如发生于1867年12月18日在基隆的地震与海啸事件:「淡水厅志/卷十四/祥异考:货十一月,地大震,鸡笼头,金包里沿海山崩地裂,海水暴涨,屋宇倾坏,溺数百人。」另外在海关总税务署、北华捷报等商业与报纸亦有记载在台湾的东北角发生海啸的灾情,而日据时期日本的学者刚本要八郎来台做研究,除了发现了广为人知的「北投石」,也撰写了「同治年间に于ける金包里附近の地変」的文献,被认为是探讨与1867年海啸有关的山崩事件。可惜的是,目前在科学上还难以蒐集到这次海啸的科学证据,在去年底中央地质调查所与许多海啸专家在基隆和平岛的探坑中发现疑似古海啸的沉积物,然而现地的沉积构造资讯复杂,海啸的规模有多大、科学家仍未有定论。
图中是日本冲绳县的海啸石,于1771年被海啸带上岸。
海啸沉积物
古海啸的沉积物与平时的沉积物相差甚远,观察方式也不同,第一种就是从地层中找寻海啸的特殊「沉积相」,地质学家运用沉积相了解该地层过去的环境。发生海啸的地区,多半在沿岸的陆地,而海啸发生时,会有许多的海底沉积物一口气被带到陆上,并且会摧毁当时沿岸陆地上的一切,而如果海岸附近存在着泻湖或池塘等低漥地区,就能捕获海啸的沉积物。
日本的学者平川一臣,利用沉积物分析北海道经历过的海啸,借由6千年的沉积物历史中,发现了超过20次的海啸记录。分析规模后发现,如同311东北地震造成的巨大海啸,大约是每千年发生1次。
海啸石
海啸石则是另一种不同的海啸沉积物,在强烈的海啸过后,往往在沙滩上留下海啸石,不过,在强烈的风暴或台风过后,岸边也会留有许多的巨型石头。
日本东北大学的后藤和久助理教授与日本地质调查所的地质学家宍仓正展,皆指出如何分辨海啸石与风暴石的不同。
第一是尺寸的差异:大海啸的能量之大,可以轻易的搬动2公尺级以上的石头,而风暴造成的海啸,尺寸较小,经过多次的分析台风前后海岸的变迁,发现大于1.5公尺以上的巨岩多半纹风不动,故比此大的岩块多半是海啸带来的,而经由古地磁、珊瑚化石等定年的方式,可以得知海啸石源头的年代,有助于分析海啸的次数与波带动岩石的方式。
澳洲学者James Goff在纽西兰进行的研究成果,指出除了海啸石,海岸附近的砂丘亦会有特殊的分布的方式,就如同海啸石的特征一般。
如何运用古海啸纪录防范未然
地质学家宍仓正展在「2013年古海啸研讨会」中提到,311东北地震前的百年以来,只有规模7到8的地震,即使发生在西元869年的贞观地震,也不及这次的事件。
过去科学家多以过去的地震与海啸的纪录来进行防灾与工程的规画,311地震过后,一般民众认为我们太低估了海啸灾害的潜势和威力;然而,无限上纲地增加防灾的规模也不是最好的方式,因此古海啸的研究十分重要,尽可能的探究过往海啸威胁,并结合科学研究以提出适当的因应之道。