加拿大西海岸的温哥华岛地区正面临着卡斯卡迪亚巨型逆冲地震及其引发的海啸威胁。卡斯卡迪亚俯冲带是北美西海岸最活跃的地震带之一，胡安·德富卡板块、戈尔达板块和探险家板块正以每年30-40毫米的速度向东北方向俯冲到北美板块之下。历史记录显示，该地区最近一次大规模地震发生在1700年，震级估计达到9级，并引发了跨太平洋的破坏性海啸。尽管现有研究已对该区域进行了确定性海啸情景分析，但由于缺乏对多种可能破裂情景及其发生概率的综合考虑，目前仍缺乏针对温哥华岛海岸的概率性海啸危险性分析 (PTHA)。来自加拿大韦仕敦大学的Katsuichiro Goda博士在 GeoHazards 发表文章，旨在填补这一研究空白，通过整合时间相关的地震发生模型和随机破裂模型，建立全新的概率性海啸危险性评估框架。
研究内容
本研究创新性地将时间相关地震发生模型与随机破裂模拟技术相结合，对温哥华岛海岸面临的卡斯卡迪亚俯冲带地震海啸风险进行了系统评估。研究团队首先基于海洋浊积岩记录重建了卡斯卡迪亚地区过去1万年的19次全边缘破裂事件历史，通过蒙特卡洛重采样技术处理了地质年龄数据的不确定性，建立了三组分高斯混合模型来准确描述地震复发间隔的复杂分布特征。与传统的单组分更新模型 (如威布尔分布) 相比，这种多组分模型能更好地捕捉地震活动的聚类现象和长时间间隔。在地震震级模型方面，研究同时考虑了古登堡-里克特关系和特征震级均匀分布两种端元模型，震级范围限定在8.7至9.1之间，聚焦于可能对加拿大海岸产生显著影响的全边缘破裂情景。
研究的关键突破在于开发了2000个随机破裂模型来表征卡斯卡迪亚地震的潜在破裂情景。这些模型基于Slab2断层几何，通过统计缩放关系生成了包括断层长度、宽度、平均滑移量、最大滑移量等8个关键参数，并考虑了断层位置和异质滑移分布的空间变异性。每个破裂模型都通过各向异性二维von Kármán波数谱生成滑移分布，并应用Box-Cox幂变换确保边缘分布的右偏特征。海啸传播模拟采用嵌套网格系统，结合GEBCO深海测深数据和加拿大水文局 (CHS) 的浅水数据，通过求解非线性浅水方程来模拟3小时内的波浪传播过程。本研究在温哥华岛沿岸109个近岸站点 (水深约10米) 记录了最大波浪振幅，并将此作为海啸强度指标。
研究总结
本研究首次针对温哥华岛海岸开发了基于卡斯卡迪亚巨型逆冲地震随机破裂模型的概率性海啸危险性分析方法，为沿海社区的灾害防备和韧性建设提供了科学依据。研究结果表明，不同地震复发间隔模型会导致显著差异的海啸危险性评估结果——在当前时点 (距上次事件323年)，相比于三分量，使用单分量 (如威布尔分布) 会高估海啸危险性，但随着时间推移和评估期限延长，这种差异逐渐减小。区域分析显示，温哥华岛海岸在纬度48.6°至49.6°之间的区域 (大致对应从Yuquot南部到Port Renfrew北部的海岸线) 由于直面俯冲带的海啸波辐射方向以及局部海底地形 (特别是海底峡谷) 的波聚焦效应，面临更高的海啸风险，在某些极端情景下最大波高可超过15米。
这项研究为加拿大卡斯卡迪亚地区的海岸线提供了首个全面考虑多种潜在地震海啸源的概率性评估框架，其创新方法不仅适用于温哥华岛，也可推广至其他俯冲带地区的海啸风险评估。未来研究可进一步纳入中南段破裂情景、提高网格分辨率以评估陆上淹没过程，并通过完整的逻辑树模型量化认知不确定性，从而为沿海社区提供更精确的灾害风险信息。
阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2351650
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geohazards
GeoHazards 期刊介绍
主编：Prof. Dr. Zhong Lu, Southern Methodist University, USA
Dr. Tiago Miguel Ferreira, University of Lisbon, Portugal
期刊发表范围涵地球物理/地质灾害、气候及气候变化相关灾害、气象灾害、水文灾害、块体运动灾害以及人为和技术灾害等研究领域。自2020年创刊以来，被ESCI、Scopus、GeoRef等多个权威数据库收录。
2024 Impact Factor：1.6
2024 CiteScore：2.2
Time to First Decision：17.2 Days
Acceptance to Publication：3.6 Days
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