2018年12月22日晚9:30-10:00，海啸袭击了印尼苏达海峡沿岸城市，致使437人死亡，几千人受灾。当地民众没有感觉到明显地震动，印尼地震台网中心(BMKG)仅定位到一个3级左右的小地震，因而未提前发布有效的海啸预警。中山大学叶玲玲教授等（Ye et al.，2020）利用印尼的宽频带地震波数据，发现此次海啸由滑坡引发，与2018年活跃的Anak Krakatau火山活动有关，相关成果发表于Science Advances。
叶玲玲等通过细致分析印尼地震台网的宽频带数据，发现了与海啸事件相关的长周期地震动信号(图1)。通过地震矩张量W-phase方法反演(Kanamori and Rivera，2008)，他们得到震源位于Anak Krakatau火山附近（图2），机制解显示为向西南方向滑动的极低角度滑动(倾角1.4°)，矩震级MW 5.9级，与海啸之后大地测量的影像资料一致(图3)，推测可能是火山活动引发的滑坡滑入海中引发海啸。
地震学中常用单力模型来表征滑坡过程(Kanamori and Given，1982；Dahlen，1993)。 滑坡体在滑动过程中受到重力与滑坡底界面的合力使得滑坡起始加速，而后减速直到停止，地球受到该合力的反作用力，激发地震波产生地表震动。叶玲玲等改进W-phase方法，发现用单力模型可更好地模拟近场台网记录的长周期信号(30-83秒)，结果显示近水平的单力指向东北方向，与Anak Krakatau火上西南侧的滑坡运动一致(图2)。为了获取更细致的滑坡过程参数，通过宽频带(8-125秒）地震波反卷积方法得到滑坡持续时间约70秒(图4)，峰值作用力为约6.1x1011 N；通过联合模拟垂向和水平向波形资料，得到滑坡的平均倾角约为12°；假设滑坡底界面摩擦系数为0.05，推测滑动体积约为0.2 km3。这些参数为海啸预警与模拟提供了重要约束。
不同于大地震事件，由于滑坡造成的地振动以低频成分为主，高频成分较少 (图1)，在全球地震台网中的高频信号非常弱，因此美国地调局 (USGS) 常规的基于高频地振动信号进行地震探测的方法无法鉴别出此类事件，传统的地震-海啸预警系统失效。而火山活动引发的海啸时有发生，1883年Krakatau大火山喷发形成的火山口摧毁了同一地区，海啸夺去了35000人的生命。此次Anak Krakatau火山滑坡事件仅为一个中型滑坡事件，因此提高未来类似事件的海啸预警能力是非常重要的。在2018年印尼火山滑坡事件中，地震波信号10分钟传播到整个苏门答腊和爪哇地区，被几十个地震台接收到 (图1)，W-phase反演方法可实时进行分析，在15分钟内可得到有效的滑坡信息。而海啸传播速度较慢，大约30到60分钟可传播到附近的海岸，这个时间差提供了预警的可能性。因而该研究中基于长周期地震波信号的滑坡快速检测方法可有效运用于滑坡灾害预警中，特别是潜在的海底滑坡海啸预警。
图1 2018年印尼火山海啸产生的地表振动信号（Ye et al.，2020）
图2 2018年印尼火山滑坡的矩张量和单力机制解，以及GFZ中心得到的震源位置及机制解（Ye et al.，2020）
图3 2018年10月-12月欧洲Sentinel-1雷达卫星影像（Ye et al.,2020）
图4 长周期地震波反卷积方法估计滑坡受力时间函数和约束滑坡倾角（Ye et al.，2020）
主要参考文献
Ye L，Kanamori H，Rivera L，et al. The 22 December 2018 tsunami from flank collapse of Anak Krakatau volcano during eruption[J]. Science Advances，2020，6(3): eaaz1377.（链接）
Kanamori H，Given J W. Analysis of long‐period seismic waves excited by the May 18，1980，eruption of Mount St. Helens—A terrestrial monopole?[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth，1982，87(B7): 5422-5432.（链接）
Kanamori H，Rivera L. Source inversion of Wphase: speeding up seismic tsunami warning[J]. Geophysical Journal International，2008，175(1): 222-238.（链接）
Dahlen F A. Single-force representation of shallow landslide sources[J]. Bulletin of the Seismological Society of America，1993，83(1): 130-143.（链接）
（撰稿：郝金来/地星室；校对：叶玲玲/中山大学）
