日本南海海槽的地震风险及其对香港的潜在影响

日本南海海槽的地震风险及其对香港的潜在影响

近期，日本官方机构的地震海啸专家多次就南海海槽发生地震的潜在风险发出警示。如果该地区发生大地震，日本关东至九州一带的太平洋沿岸可能面临超过10米的大海啸。由于大地震也可能引发跨越海洋的海啸，这一信息在国际间引起了广泛关注。本文将从科学的角度探讨南海海槽的地质特征、地震活动及其对香港的潜在影响。

什么是南海海槽？为什么地震会在该处发生？

南海海槽位于日本南面海域，由日本骏河湾延伸至日向滩海域，长约700公里，它属于菲律宾海板块与欧亚板块的聚合型板块边缘（图1）。菲律宾海板块以每年约5厘米的速度俯冲至欧亚板块之下。板块边界的移动速度不平均，导致移动较慢的部分出现滑移亏损。在板块的相对运动下，应力会在这些移动较慢的地壳上积聚，当累积的应力超出这两块板块之间摩擦力所能承受的限度时，积聚的能量便会在短时间内容释放，导致地壳发生震动，即地震（图2）。随着菲律宾海板块继续沿着南海海槽俯冲，应力积聚和释放的过程不断循环，然而地震周期并不完全有规律。

图1 南海海槽、日本海沟和邻近板块的位置图。2011年东北大地震的震中（橙色圆点）近日本海沟沿线。

图2 俯冲带上能量累积与释放的循环：（上）菲律宾海板块俯冲至欧亚板块之下，应力在两块板块之间积聚。（下）欧亚板块回弹以释放累积的应力，产生地震及海啸。

南海海槽的过去与未来

日本政府地震调查研究推进本部的地震调查委员会（以下简称“日本地震调查委员会”）在2013年发布了南海海槽的地震活动长期评估报告。根据历史记录，自684年的白凤（天武）地震以来约1,400年间，南海海槽每隔100至200年便发生8级或以上的巨大地震（图3），而当中最大的地震是1707年的8.6级宝永地震。该次地震引致巨大海啸，并造成超过5,000人死亡。同时，海啸沉积物研究亦透露了过去几千年的地震历史，显示大约每300至600年会发生一次规模相当於宝永地震的海啸，过往也可能曾经发生比宝永地震更大的海啸。日本於2012年发布南海海槽巨大地震模型检讨会的第二次报告，针对南海海槽可能发生的最大级別海啸，以9.0至9.1级的地震设定海啸模型，估算南海海槽可能造成的灾害，以达至防灾效果。

图4 根据日本的时间预测模型，未来30年南海海槽发生巨大地震的概率变化。红线和蓝线分别显示了在保守模型和历史模型下的概率变化。

对于南海海槽可能发生的8至9级巨大地震，由日本的时间预测模型在长期评估中得出的标准重现周期为88.2年。对上一次8级或以上的地震是1946年8.0级昭和南海地震，即与现在已相距79年。根据2025年的最新评估，南海海槽在未來30年內發生8至9級地震的概率由2024年約74% - 81%提升至2025年的75% - 82%。

南海海槽地震对香港的潜在影响

香港位处欧亚板块之内，并非处于板块边缘，最接近环太平洋地震带的地方亦距离约600公里，因此不会即时受到发生在板块边缘或地震带附近的巨大地震影响。然而，香港在过往也曾记录得海啸所带来轻微水位异常，而这些海啸大都是由在南中国海或太平洋发生的地震所引发。2011年3月11日，在日本本州以东海域的日本海沟发生了9.0级大地震，当时香港录得最高的水位异常为0.2米。由于南海海槽比日本海溝較接近香港，當該處發生大地震時，香港也可能记录到轻微的水位异常。

当南海海槽发生地震时，海啸波大约会在地震发生约6小时后抵达香港东南部海域，并在其后约1至2小时陆续抵达香港西北沿岸。在考虑多种地震滑移分布后，海啸模拟结果显示若南海海槽上发生9.1级浅层地震，香港部分沿岸区域有机会受显著海啸影响（图5）；而8.0级地震则仅会對香港带来轻微水位异常，不一定能察看得到。然而，除了震源位置及震级这些基本地震参数外，地震破裂过程、震源附近地质构造、近岸及海底地形等复杂因素也会影響到达香港的实际海啸波振幅。

图5 南海海槽M9.1级地震其中可能发生的海啸情景模拟结果。在巨大地震发生后 (a) 10分钟；(b) 6小时的海啸波振幅。

当南中国海或太平洋发生地震时，香港天文台会根据地震参数尽快进行海啸模拟，并结合观测数据评估可能在香港出现的水位异常。如預料该地震会引发香港出现显著海啸，而海啸会在三小时内抵达香港，天文台会发出海啸警告，提醒市民采取预防措施。如海啸可能袭港但估計抵港时高度并不显著，又或预计显著海啸将於超过3小时后才抵港，天文台会发出海啸报告通知市民。在海外旅游的市民亦需留意当地政府发出的地震及海啸的资讯和警告，保持镇定及迅速作出适当的反应。

参考文献：
[1] Seno, T., Stein, S., Gripp, A. E. (1993). A model for the motion of the Philippine Sea plate consistent with NUVEL‐1 and geological data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 98(B10), 17941-17948.
[2] 地震调查委员会：南海トラフの地震活动の长期评价（第二版）［南海海槽地震活动的长期评价（第二版）］（只有日文版）
[3] 日本内阁府（防灾担当）：灾害教训的继承に関する専门调查会报告书1707 宝永地震［灾害教训传承专家委员会报告1707年宝永地震］（只有日文版）
[4] 南海トラフの巨大地震モデル検讨会（第二次报告）［南海海槽巨大地震模型检讨会（第二次报告）］（只有日文版）
[5] 日本内阁府（防灾担当）：南海トラフ沿いの大规模地震の予测可能性について［南海海槽沿线大地震的可预测性］（只有日文版）
[6] EarthScope: How Often Do Earthquake Occur?
[7] 香港天文台：地震可以预测吗？
[8] 地震调查委员会：长期的な地震発生确率の评价手法について［长期地震发生概率的评估方法］（只有日文版）
[9] 地震调查委员会：长期评价による地震発生确率値の更新について［长期评估下的地震发生概率更新］（只有日文版）
[10] 香港天文台：香港海啸的监测及警告
[11] Imai, K., Satake, K., Furumura, T. (2010). Amplification of tsunami heights by delayed rupture of great earthquakes along the Nankai trough. Earth, planets and space, 62, 427-432.
[12] Sugawara, D. (2021). Numerical modeling of tsunami: Advances and future challenges after the 2011 Tohoku earthquake and tsunami. Earth-Science Reviews, 214, 103498.
[13] Qiu, Q., Barbot, S. (2022). Tsunami excitation in the outer wedge of global subduction zones. Earth-science reviews, 230, 104054.
[14] 气象庁：あなたの街の防灾情报［日本气象厅：你所在城市的防灾信息］（有日文和英文版）
[15] 气象庁：パンフレット「地震と津波」［日本气象厅：「地震与海啸」小册子］（有日文和英文版）

本文原文来自香港天文台