臺灣博碩士論文加值系統

本文共使用兩種海嘯模式來分別模擬計算海嘯傳播之特性，其一為日本港灣空港研究所（PARI）所發展之線性頻散海嘯模式(Linear dispersion tsunami model)來模擬計算海嘯在大洋傳播的情形；其二為利用美國康乃爾大學土木與環境工程學系團隊發展出的COrnell Multigrid COupled Tsunami model(COMCOT)，來進行海嘯傳播至近岸區域的溯上模擬計算。兩種海嘯模式之波源動力機制來源，乃根據Mansinha與Smylie（1971）所提出之海底斷層變化的垂直位移與產生海嘯初始波形關係而來；模式運算中則以淺水長波方程式來描述海嘯傳播的特性。本研究先以2004年12月南亞大海嘯作為PARI模式演算基礎，並比對馬爾地夫(Maldives)測站資料作驗證，來確立此模式的可用性，接下來利用COMCOT模式來模擬計算2006年12月台灣屏東大地震引發的海嘯傳播情形，並與真實的測站資料做驗證比較，兩種模式的驗證比較結果得出模式的運算與真實的測站資料比對相當吻合。接下來利用PARI模式於台灣周邊海域與西太平洋火環帶上模擬海底斷層活動，以地震矩規模（Moment magnitude scale，Ｍw）接近南亞大海嘯情形模擬計算，模擬區域分別為日本北海道、日本關東、日本琉球、台灣龜山島、中國大陸福建、呂宋島與新幾內亞，模擬結果以台灣西南海域與台灣東北角最具潛在性的海嘯威脅。
最後以COMCOT模式模擬計算台灣南邊與馬尼拉海溝之間的板塊隱沒帶，若發生災難性海嘯時，傳播至台灣南端高雄港的溢淹情形，從模式計算結果，溢淹範圍北至高雄市左營區及三民區；東至小港區與高雄縣鳳山市與高雄市交界處附近。高雄港可抵禦的海嘯威脅為地震矩規模7.58左右，高雄市旗津區中段可抗衡的最大波高約5.5米。

Two kinds of tsunami models are used in this thesis to simulate tsunami propagation in the ocean. One is the linear dispersion tsunami model developed by Port and Airport Research Institute (PARI), Japan. The other is COrnell Multigrid COupled Tsunami model (COMCOT) developed by the School of Civil and Environmental Engineering, Cornell University, that carries on the tsunami run-up computation to the nearshore region. Two kinds of tsunami models have the same mechanism of initial wave profile, which is the vertical seabed displacement as the initial tsunami profile proposed by Mansinha and Smylie (1971). Both models describe the tsunami by the same shallow water equations. At first, the feasibility of the PARI model is established by comparing with the record in Maldives during the South Asia tsunami in December 2004. Then, the COMCOT model in applied to the Pingtong earthquake in December 2006 and is validated by comparing with the tidal station records.
Possible submarine fault activities around Taiwan and the Western Pacific ring is simulated by the The PARI model based on moment magnitude scale (Ｍw) close to the South Asia tsunami. Seven sources are chosen: the Hokkaido, the East Japan, the Ryukyu Islands, the Guishan Island in Taiwan, the Fukien of mainland China, the Luzon Island and the New Guinea. The results suggest the northeast and southwest part of Taiwan have potential tsunami risk.
Finally, we simulate the fault activity between Taiwan and Luzon islands by the COMCOT model. The inundation area extends northward to the Tso-Ying and San-Min districts, eastward to the Siao-Gang district and Fengshan city. The Kaohsiung harbor can resist tsunami hazard for moment magnitude scale (Ｍw) up to 7.58 with maximum wave height of 5.5 meters.

摘　要 I
誌　謝 V
第一章 緒論 1
1-1 文獻回顧 1
1-2 研究背景與動機 5
1-3 研究目的與範圍 8
第二章 海嘯的初始、傳播及近岸溯上之理論 9
2-1 海嘯的初始波理論 9
2-2 海嘯在大洋傳播之理論 13
2-3 海嘯在近岸溯上之理論 15
第三章 海嘯數值模式的理論介紹 17
3-1 控制方程式 17
3-2 數值方法、邊界條件及穩定條件 18
3-2-1 有限差分法 18
3-2-2 移動邊界 21
3-2-3 開放邊界 23
3-2-4 穩定條件 23
3-3 多重網格模式 24
3-4 模式驗證(2004年南亞大海嘯) 25
3-5 模式驗證(2006年12月屏東大地震) 40
第四章 台灣周邊海域的海嘯威脅 49
4-1 新幾內亞大地震 50
4-2 呂宋島西北方 59
4-3 福建泉州 69
4-4 宜蘭外海龜山島 78
4-5 日本琉球群島 87
4-6 日本關東地區 95
4-7 日本北海道地區 104
第五章 高雄市溢淹之模擬 115
5-1 高雄市地形處理概要 115
5-2 模擬高雄市溢淹 120
第六章 結論與建議 147
6-1 結論 147
6-2 建議 151
參考文獻 152

江新春，(1976）“宜蘭平原之震測”，礦業技術第14卷，第6期，第215-221頁。
游明聖，（1993）“明清時代的破壞性地震海嘯紀錄”，中央氣象局氣象學報，第四十卷，第一期，第43頁。
楊春生、湯麟武與邵建林，（1993）“台灣東北部海岸地震海嘯數值推算之研究”，防災科技研究報告，中華民國行政院國家科學委員會，第72-73號。
許明光與陳建宏，（1994）“台灣近海地區海嘯數值模擬”，地震測報中心報告，交通部中央氣象局。
許明光與李起彤，（1996）“台灣及其臨近地區之海嘯”，台灣海洋學刊，第三十五期，第1號，第1-16頁。
梁勞，（1998）“巴士系斷裂帶的構造應力場特徵”，華南地震，18(1)，119-124。
張國棟、許明光、Liu， P. L. -F， 與Woo， S. -B.，（1999）“東台灣海嘯溢淹模擬”，第二十一屆海洋工程研討會論文集，第418-424頁。
鄧屬予，(2002)“科學發展”，350期，12-19頁。
黃永德、陳營華，（2006）“影響中國東南沿岸的海嘯”，第二屆粵港澳地震科技研討會。
中央氣象局，（2007）“1986年花蓮地震”，花蓮地震，台灣地區十大災害地震圖集，災害地震，地震測報，中央氣象局全球資訊網，網址： http://www.cwb.gov.tw/。
中央地質調查所，（2005）“台灣會受到海嘯的威脅嗎?”，經濟部中央地質調查所新聞稿，第1-6頁。
富田孝史、本多和彥、菅野高弘與有川太郎，(2005)“日本港灣空港研究所資料”，1110期。
中國大百科，劉安國，http://www.wordpedia.com/。
Bautista, B.C., Bautista, M.L.P., Oike, K., Wu, F.T. and Punongbayan, R.S.,(2001) “A new insight on the geometry of subducting slabs in northern Luzon”, Philippines, Tectonophysics, 339, pp. 279-310.
Cho, Y.–S.,(1995) “Numerical simulations of tsunami propagation and run-up,” Doctoral dissertation, Cornell University.
Liu, P.L.-F., Cho, Y.-S., Yoon, S.-B. & Seo, S.-N.,(1994) “Numerical simulations of the 1960 Chilean tsunami propagation and inundation at Hilo”, Hawaii, in Recent Development in Tsunami Research, edited by El-Sabh, M. I., Kluwer Academic Publishers.
Liu, P.L.-F., Woo, S.-B. & Cho, Y.-S.,(1998) “Computer programs for tsunami propagation and inundation”, School of Civil and Environmental Engineering Cornell University, Ithaca, NY 14853, USA.
Liu, C. S., Liu, S. Y., Lallemand, S. E., Lundberg, N. and Reed D. L.,(1998) “Digital elevation model offshore Taiwan and its tectonic implications”, Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences, Vol. 9, No. 4, pp. 705-738.
Ma, K. F. and Lee, M. F.,(1997) “Simulation of historical tsunamis in the Taiwan region”, Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences, Vol. 8, No. 1, pp. 13-30.
Manshinha, L. and Smylie, D. E.,(1971) “The displacement fields of inclines faults”, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 61, pp. 1433-1440.
Synolakis, C. E.,(1987a) “The runup and reflection of solitary waves”,Costal Hydrodynamics, pp. 533-543.
Sibuet, J.C., B., Deffontaines, S.K., Hsu, N., Thareau J.P., Le Formal, C.S., Liu and the ACT party,(1998)“Okinawa Through basin: Early tectonic and magmatic evolution”,J. Geophys. Res., 103, 30245-30267.
Tsai, Y.B., C.C., Feng, J.M., Chiu and H.B., Liaw ,(1975)“Correlation between microearthquakes and geologicalfaults in the Hsintien-Ilan area”,Petro. Geol., Taiwan, 12, 149-167.
Wang, X., and Liu, P.L.-F.,(2006) “An analysis of 2004 Sumatra earthquake fault plane mechanisms and Indian Ocean tsunami”, Journal of Hydraulic Engineering and Research, 44(2),147-154.