海岸災害 海嘯溢淹

何謂風浪?

海面要有能量才可起波,例如風吹海面,將風能傳遞至水面才能成風浪(Wind wave);遠離吹風範圍的波浪,稱之為湧浪(Swell),亦即媒體所謂的「長浪」(如圖1所示)。颱風產生時,中心強風所形成的湧浪傳遞速度較颱風快,因此,抵達海岸時間比颱風早。風浪的成長,主要以吹風的區域 (起浪區) 、吹風的時間及風速大小決定。

圖1 風浪形成示意圖

颱風巨浪衝擊

颱風波浪由深海傳至淺海附近碎波時,會產生浪花四濺、波濤洶湧的壯觀景象。雖然波浪碎波時產生的瞬間沖擊力量很大,但風浪至淺水區碎波後的波浪威力隨即消減大半,只要有適當的保護防制措施即可大幅降低颱風巨浪對沿岸的重大損害。然而由東部沿海往西侵襲臺灣的颱風多數風力強大,再加上東部外海不遠處水深陡降,颱風亦可在近岸引起超過12公尺巨浪,造成沿岸構造物損毀。

颱風風浪危害圖

颱風風浪危害圖係由過去40年(1978-2017)共124場歷史颱風風浪分布,依據中央氣象局9種颱風路徑分析,得到台灣近海可能因颱風所造成的風浪高度,每種路徑有不同危害分布,並取出每各路徑颱風的最大浪高,為綜合路徑分布,將颱風風浪危害分為五級(圖2)。

 

圖2 各路徑颱風風浪危害圖

何謂海嘯?

海嘯是一種波長極長的波浪當傳遞至近岸時,因地形逐漸變淺造成波浪變形,且夾帶大量動能侵入陸地造成災害。引發海嘯的原因有海底地震、火山爆發、斷層錯動、大規模土石崩落、冰山崩解及隕石撞擊海洋等;一般而言,海嘯多伴隨著地震而產生的,但地震波本身並不會引起海嘯,海嘯係因海域中發生大地震,造成海底的隆起和沈降,而形成海水的波動,海嘯波會向四面八方向外移動,在大洋上不容易透過觀測而察覺,越接近沿岸淺水區,則波高將變高數倍(圖3),因此,大地震發生位置越靠近陸地,對陸地影響越大,如2004年印度洋大地震造成南亞海嘯及2011年日本東北地方太平洋近海大地震(311地震),引起的海嘯都造成嚴重傷亡。

3 海嘯形成示意圖(修改至erdwissen.ch

海嘯傳播速度

海水愈深海嘯波傳速度愈快,海水愈淺海嘯波傳速度減緩;於海中時,海嘯波傳遞速度約與噴射機(800公里/小時)之速度相當,接近陸面時速度仍可維持新幹線(250公里/小時)之速度,海嘯傳播速度可以下公式計算。    

因為傳得既快能量也不易損失,所以可以穿越很遠的距離,甚至可以從太平洋的東岸花不到一天的時間就傳到西岸。

海嘯由寬廣又深的海域傳到海岸時,波形會變形。當海水傳到岸邊時,因為水深變淺,所以波浪的傳遞速度變慢,例如:水深4000公尺時,海嘯波速度713公里/小時,近岸時水深10公尺其波速36公里/小時(圖4)。當前一波海浪的速度變慢後,後一波因為速度未降追了上來,所以變成波高變高,所以即便在深水區不高的波浪,到了岸邊波高卻會增加許多。

圖4 水深與波速及波長的關係(資料來源:ITIC

海嘯發生的區域

目前全球有記載的由大地震引起的海嘯﹐80%以上發生在太平洋地區。在環太平洋地震帶的西北太平洋海域,更是發生地震海嘯的集中區域。海嘯主要分布在日本太平洋沿岸、太平洋的西部、南部和西南部、夏威夷群島、中南美和北美等(ITIC)。而台灣位處環太平洋地震帶上,亦有受到海嘯侵襲的可能,海嘯依來源可分為遠洋與近海,台灣的遠洋海嘯來自太平洋,但因台灣東部海岸地形陡峭,海底深達數千公尺,從太平洋傳來的波浪受到阻擋易折射出海,不易沿海岸上溯,對台灣影響較小,但台灣東北部海岸,外海有基隆海谷、棉花峽谷及沖繩海槽,海底地形相對平坦,因此基隆和蘭陽平原是較為危險的區域。另一方面,西南部海岸則因為從馬尼拉海溝、澎湖峽谷到澎湖水道,也是由深到淺的地形,因此若於馬尼拉海溝附近發生了芮氏規模9.0以上的地震,則隨後引發的海嘯可能十分鐘就會到達台灣最南端,約二十分鐘會侵襲高雄和台南,屆時可能將造成極大的危害。

 

本網站所提供之海嘯溢淹潛勢為科技部(原國家科學委員會)於行政院災害防救應用科技方案編列經費委託葉錦勳及吳祚任等人(2014),進行海嘯模擬研究成果。

本網站所提供之 臺灣近岸海域颱風風浪危害圖 為國家災害防救科中心坡地洪旱組模擬研究成果
Hung-Ju Shih, Hongey Chen, Ting-Yu Liang, Huei-Shuin Fu, Chih-Hsin Chang, Wei-Bo Chen, Wen-Ray Su, Lee-Yaw Lin, 2018. Generating potential risk maps for typhoon-induced waves along the coast of Taiwan. Ocean Engineering 163, 1–14. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029801818309053
Chih-Hsin Chang, Hung-Ju Shih, Wei-Bo Chen, Wen-Ray Su, Lee-Yaw Lin, Yi-Chiang Yu, Jiun-Huei Jang, 2018. Hazard Assessment of Typhoon-Driven Storm Waves in the Nearshore Waters of Taiwan. Water, 10, 926. https://doi.org/10.3390/w10070926 

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