研究人员开发了一个模型以更好地了解产生海啸的力量

“海啸”这个词立即让人想起这些独特而强大的海浪可能造成的破坏。我们最常听到的海啸是由海底地震引起的，它们产生的海浪可以以每小时 250 英里的速度传播，登陆和破裂时可以达到数十米高。它们会在沿海地区造成大规模洪水和迅速大面积破坏，就像 2004 年在东南亚和 2011 年在发生的那样。

但其他事件也可能引发重大海啸。2018 年尼西亚 Anak Krakatau 火山部分坍塌引发海啸，造成 400 多人死亡。大型山体滑坡将大量碎片送入大海，也可能引发海啸。科学家们自然想知道他们如何以及在多大程度上能够预测各种情况下海啸的特征。

大多数由山体滑坡产生的海啸模型都基于这样一种观点，即海啸的大小和威力取决于山体滑坡的厚度或深度以及“前沿”与水相遇的速度。加州大学圣巴巴拉分校的机械工程师 Alban Sauret 和他的同事，流体、自动化的 Wladimir Sarlin、Cyprien Morize 和 Philippe Gondret 在《流体力学杂志》在线发表的题为“颗粒坍塌产生的海啸波的非线性机制”的论文中巴黎萨克雷大学和法国国家科学研究中心 (CNRS) 的热系统 (FAST) 实验室对这一主题有了更多的了解。(该文章也将出现在该杂志 7 月 25 日的印刷版中。)

这是该团队发表的关于环境流动，特别是滑坡产生的海啸波的一系列论文中的最新一篇。今年早些时候，他们表明坍塌的速度——即滑坡进入水中时的速度——控制着波浪的振幅或垂直大小。

在他们最近的实验中，研究人员仔细测量了颗粒材料的体积，然后他们将其释放出来，使其像悬崖一样坍塌，进入一个充满水的狭长通道。他们发现，虽然滑坡内颗粒的密度和直径对波幅几乎没有影响，但颗粒的总体积和液体的深度起着更为关键的作用。

“当谷物进入水中时，它们就像一个活塞，其水平力控制着波浪的形成，包括其相对于水深的振幅，”Sauret 说。(剩下的一个挑战是了解控制活塞速度的因素。)“实验还表明，如果我们知道初始柱(流入水中的材料)在坍塌之前的几何形状以及水的深度它着陆了，我们可以预测波浪的幅度。”

该团队现在可以将此元素添加到他们开发的演化模型中，以将滑坡的动力学与海啸的产生结合起来。一个特别的挑战是描述从最初的干燥滑坡(当颗粒被空气分离时)到水下颗粒流(当水对颗粒运动有重要影响时)的转变。发生这种情况时，作用在颗粒上的力会发生剧烈变化，从而影响构成滑坡的颗粒前端进入水中的速度。

目前，基于简化模型的海啸预测存在很大差距，这些模型考虑了现场复杂性(即地球物理学)，但没有捕捉滑坡入水时的物理特性。研究人员现在正在将来自他们模型的数据与从现实案例研究中收集的数据进行比较，以查看它们是否具有良好的相关性，以及是否有任何领域元素可能会影响结果。

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