بررسی تاریخچه رخداد سونامی و ارزیابی پتانسیل سونامی خیزی منطقه فرورانش مکران در سواحل دریای عمان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

2 دانشکده مهندسی محیط زیست، دانشگاه تهران

3 پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی ومهندسی زلزله، تهران، ایران

چکیده

      هدف از انجام این مطالعه، بررسی تاریخچه رخداد سونامی و پتانسیل سونامی‌خیزی سواحل جنوبی ایران در حاشیه اقیانوس هند از طریق ارائه فهرستی از زمین‌لرزه‌های تاریخی رخ داده در این منطقه و نیز مدل‌سازی فازهای تولید و انتشار سونامی در این منطقه است. پس از رخداد سونامی بزرگ 26 دسامبر سال 2004 در سواحل اندونزی که حدود 225000 کشته بر‌جای نهاد، تلاش‌های گسترده‌ای برای ارزیابی خطر سونامی و توسعه سامانه‌های کاهش اثرات زیان بار آن در منطقه اقیانوس هند صورت گرفته و در حال انجام است. اولین اقدام در جهت بررسی خطر سونامی در هر منطقه‌ای، بررسی تاریخچه رخداد سونامی در آن منطقه و ارائه فهرستی از سونامی‌های رخ داده در آن منطقه است. تهیه چنین فهرستی اطلاعات مفیدی در مورد میزان خطر سونامی، دوره بازگشت سونامی و نیز سواحل در معرض خطر در اختیار قرار می دهد. با توجه به این مسئله، در قالب این مطالعه، اولین فهرست سونامی‌های تاریخی رخ داده در منطقه فرورانش مکران تهیه شده است. ناحیه فرورانش مکران در نزدیکی سواحل ایران، عمان، پاکستان و هند واقع شده و رخداد سونامی در این منطقه، کشورهای فوق را می‌تواند  متاثر کند. آخرین سونامی بزرگ در منطقه مکران در 28 نوامبرسال 1945 اتفاق افتادکه دست‌کم 4000 کشته در سواحل ایران، پاکستان، هند، و عمان بر‌جای گذاشت. همچنین، در این تحقیق از طریق مدل‌سازی فاز تولید سونامی در اثر رخداد زمین‌لرزه‌های زیر‌دریایی، پتانسیل تولید سونامی در سواحل جنوبی ایران به‌طورکمی برآورد شده است. در این راستا، در قالب این تحقیق برنامه‌ای برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی مقدار دگر‌شکلی بستر اقیانوس در اثر رخداد زمین‌لرزه‌های زیر‌دریایی بر مبنای معادلاتMansinha & Smylie (1971) تهیه شده است. پس از حصول اطمینان از صحت عملکرد برنامه، از آن جهت شبیه‌سازی مقدار دگرشکلی بستر اقیانوس در اثر رخداد زمین‌لرزه‌های زیر‌دریایی در منطقه مکران استفاده شده است. نتایج بیانگر آن است که به‌طور‌کلی خطر سونامی در این منطقه را می‌توان به سه سطح تقسیم کرد که عبارتند از : خطر نسبی خیلی کم برای تولید سونامی (در صورت رخداد زمین‌لرزه‌ای با بزرگای تا 7)،  خطر نسبی کم تا متوسط برای تولید سونامی (در صورت رخداد زمین‌لرزه‌ای با بزرگای بین 7 تا 5/7) و خطر نسبی بالا (در صورت رخداد زمین‌لرزه‌ای با بزرگای            بیش از 5/7). در بخش دیگری از مقاله، با استفاده از تئوری انتشار امواج بلند، انتشار سونامی در منطقه مکران مدل‌سازی شد. نتایج مدل‌سازی انتشار سونامی   نشان می‌دهد که در صورت رخداد سونامی در منطقه مکران، امواج سونامی در عرض 15 تا 20 دقیقه نزدیک‌ترین ساحل را درخواهند نوردید. در پایان مقاله، با توجه به ارزیابی‌های صورت گرفته در مورد خطر سونامی،  ضمن تأکید بر لزوم توسعه یک سامانه‌ هشدار سونامی برای سواحل جنوبی ایران، ساختار این سامانه‌، مؤلفه‌ها و سازوکار آن ارائه شده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

History of Tsunami Occurrences and Assessment of Tsunami Generation Potential of Makran Subduction Zone

نویسندگان [English]

  • M. Heidarzadeh 1
  • M. Dolatshahi Pirooz 1
  • N. Zaker 2
  • M. Mokhtari 3
1 Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran
2 Environmental Engineering, University of Tehran
3 International Institute of Earthquake Engineering and Seismology (IIEES), Tehran, Iran
چکیده [English]

This research attempts to assess the history of tsunami occurrences and potential for tsunami generation at the southern coasts of Iran bordering the Indian Ocean by providing a list of historical tsunamis in this region and also, modeling of phases of tsunami generation and propagation. After the December 2004 mega-tsunami in the Indian Ocean, wide efforts were devoted to assess hazard of tsunami, and to develop tsunami warning and mitigation systems in the region. To assess the hazard of tsunami in any particular region, the compilation of historical records of tsunami is always the first primary task. Such a list may lead to useful information about the return period of tsunami events, and most vulnerable coastlines to the impact of possible tsunami. Regarding this fact, in the framework of this study, the first list of Makran historical tsunamis is provided. The Makran zone is located offshore Iran and Pakistan and any tsunami in this region would affect coastlines of Iran, Pakistan, Oman, and India. The last major tsunami in this region was produced following the occurrence of an 8.1 magnitude earthquake which took the lives of at least 4000 people all over the Makran coasts. Also, in this research, the potential for tsunami generation in the Makran subduction zone is quantitatively estimated through modeling of tsunami generation phase. In this regard, based on Mansinha and Smylie (1971) formulas a computer program has been developed to predict the ocean floor deformation due to the occurrence of underwater earthquakes in subduction zones. After the verification of model results, it has been employed to predict possible ocean floor deformation after the occurrence of underwater earthquake in the Makran subduction zone. Tsunami generation analysis shows that the risk of tsunami generation from Makran subduction zone can be classified into three main categories, as follows: (1) very little risk for tsunami generation in the case of occurrence of an earthquake having magnitude up to 7; (2) little to medium risk (Magnitude ranging 7 to 7.5); and (3) high risk (Magnitude greater than 7.5). In the next section of the paper, the tsunami propagation in the Makran zone was modeled. The results of tsunami propagation indicate that in the case of tsunami production in this region, the first tsunami waves will hit the nearest shoreline within 15 to 20 minutes. Finally, considering tsunami hazard assessment performed in this paper, the necessity for the development of a tsunami warning system in southern coasts of Iran was emphasized and its components and orderly sequences of tasks are proposed.     
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Subduction zone
  • Earthquake
  • Tsunami
  • Tsunami Generation Phase
  • Tsunami Propagation Phase
  • Tsunami Warning System

برگی، خ.، 1379- اصول مهندسی دریا، موسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، چاپ اول

حیدرزاده، م.، دولتشاهی پیروز، م.، حاجی زاده ذاکر، ن.، و مختاری، م.، 1385-  ارائه منحنی های الگوی انتشار و زمان رسیدن امواج سونامی به سواحل جنوبی ایران جهت استفاده در سامانه هشدار سونامی، ارائه شده جهت بررسی و چاپ در نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران

مختاری، م.، شریفی بروجردی، ف.، و شاپسندزاده، م.، 1385- جنبه­های سامانه هشدار زود هنگام در نواحی مستعد سونامی سواحل ایران با تأکیدی بر مکران   (دریای عمان)، ارائه شده برای چاپ در پژوهشنامه پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله

 

References

 

Ambraseys, N. N., and Melville, C. P., 1982- A History of Persian Earthquakes, Cambridge University Press, Britain,

Anderson, J. G., Wesnousky, S. G. and Sfirling, M. W., 1996- Earthquake Size as a Function of Fault Slip Rate, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 86, No. 3, 683-690

Ben-Menahem, A., S. J. Singh, and F. Solomon, 1969- Static deformation of a spherical Earth model by internal dislocations, Bull. Seism. SoP. Am.59,813

Bonilla, M. G., Mark, R. K. and Lienkaemper, J. J., 1984- Statistical Relations among Earthquake Magnitude, Surface Rupture Length, and Surface Fault Displacement, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 74, No. 6, 2379-2411

Byrne, D. E., Sykes, L. R. Davis, D. M., 1992- Great Thrust Earthquakes and Aseismic Slip along the Plate Boundary of the Makran Subduction Zone, Journal of Geophysical Research, Vol. 97, No. B1, 449-478

Dominey-Howes D., Cummins, P. and Burbidge, D., 2006- Historic records of teletsunami in the Indian Ocean and insights from numerical modeling, Nat. Hazards, DOI 10.1007/s11069-006-9042-9

Geist, E. L., Titov, V. V. and Synolakis, C. E., 2006- Tsunami: Wave of Change”, Scientific American, 56-63.

Grando, G. and  McClay K., 2006- Morphotectonics domains and structural styles in the Makran accretionary prism, offshore Iran, Sedimentary Geology, Article in Press

Guesmia, M., Heinrich, PH., and Mariotti, C., 1998- Numerical Simulation of the 1969 Portuguese Tsunami by a Finite Element Method, Natural Hazards, Vol. 17, 31–46

http://earthquake.usgs.gov

International Oceanographic Commission (IOC), 2005- Intergovernmental Coordination Group for the Indian Ocean Tsunami Warning and Mitigation System (ICG/IOTWS), Reports of Governing and Major Subsidiary Bodies, First Session, 3-5 August, Perth, Western Australia.

Kanamory H., 1972- Mechanism of Tsunami Earthquakes, Phys. Earth Planet. Int., Vol. 6, 246-259

Kanamory, H. and Don Anderson, L., 1975- Theoretical Basis of Some Empirical Relations in Seismology, Bulletin of the Seismological Society of America. Vol. 65, No. 5, 1073-1095

Kearey, P. and Vine, F. J., 1996- Global Tectonics, Second Edition, Blackwell Science Ltd, Malden, MA, USA.

Kukowski, N., Schillhorn, T., Huhu, K., Rad, U., Husen, S. and Flueh, E. R., 2001- Morphotectonics and mechanics of the central Makran accretionary wedge off Pakistan, Marine Geology, Vol. 173, 1-19  

Mansinha, L. and Smylie, D. E., 1971- The Displacement Field of Inclined Faults, Bull. Seism. Soc. Am. 61, 1433–1440

Mercado, A. and McCann, W., Numerical Simulation of 1918 Porto Rico Tsunami, Natural Hazards, Vol. 18, 57-76

Murty, T. and Bapat, A., 1999- Tsunamis on the coastlines of India, Science of Tsunami Hazards, Vol. 17, No.3, 167–172

Murty, T. and Rafiq, M., 1991- A tentative list of tsunamis in the marginal seas of the north Indian Ocean, Nat. Hazards, Vol. 4, 81–83

Okada, Y., 1985- Surface Deformation Due to Shear and Tensile Faults in a Half Space, Bull. Seism. Soc.Am. 75(4), 1135–1154

Ortiz, M., Kostoglodov, V., Singh, S. K. and Pacheco, J., 2000a- New Constraints on the Uplift of October 9, 1995 Jalisco-Colima Earthquake (Mw 8) Based on the Analysis of Tsunami Records at  Manzanillo and Navidad, Mexico, Geofísica International, Vol. 39, Num. 4, 349-357

Ortiz, M., Singh, S. K., Kostoglodov, V., and Pacheco, J., 2000b- Source Areas of the Acapulco-San Marcos, Mexico Earthquakes of 1962 (M 7.1; 7.0) and 1957 (M 7.7), as Constrained by Tsunami and Uplift Records, Geofísica Internacional, Vol. 39, Num. 4, 337-348

Page, W. D., Alt, J. N., Cluff, L. S. and Plafker, G., 1979- Evidence for the Recurrence of Large-Magnitude Earthquakes along the Makran Coast of Iran and Pakistan, Tectonophysics, Vol. 52, 533-547

Pararas-Carayannis, G., 2004- The Earthquake and Tsunami of 28 November 1945 in Southern Pakistan, International Conference HAZARDS 2004, 2-4 Dec., Hyderabad, India

Rastogi, B. K.,  and Jaiswal, R. K., 2006- A Catalog of Tsunamis in the Indian Ocean, Science of Tsunami Hazard, Vol. 25, No.3, 128–143

Rochester, M. G., 1956- The application of dislocation theory to fracture of the Earth's crust, M. A. Thesis,Univ. of Toronto, Toronto, Canada.

Satake, K. and Tanioka, Y., 1999- Source of Tsunami and Tsunamigenic Earthquakes in Subduction Zones, Pure and Applied Geophysics, Volume 154, Issue 3-4, 467-483

Sato, R., 1971- Crustal deformation due to dislocation in a multi-layered medium, J. Phys. Earth 19, 31-46

Singh, S. J., 1970- Static deformation of a multilayered half-space by internal sources, J. Geaphys. Res.75, 3257-3263.

Singh, S. K., Bazan, E. and Esteva, L., 1980- Expected Earthquake Magnitude from a Fault, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 70, No. 3, 903-914

Steketee, J. A., 1958- On Volterra's dislocations in a semi-infinite elastic medium, Can. J. Phys.36,192.

Synolakis, C. E., 2003- Tsunami and Seiche, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA

Vernant, Ph., Nilforoushan, F., Hatzfeld, D., Abbasi, M. R., Vigny, C., Masson, F., Nankali, H., Martinod, J., Ashtiani, A., Bayer, R., Tavakoli, F. and Chery, J., 2004- Present-Day Crustal Deformation and Plate Kinematics in the Middle East Constrained by GPS Measurements in Iran and Northern Oman, Geophys. J. Int., Vol. 157, 381-398.

Wells, D. L. and Coppersmith, K. J., 1994- New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 84, No. 4, 974-1002

Yalciner, A. C., Karakus, H., Ozer, C., and Ozyurt, G., 2005- Short Course on Understanding the Generation, Propagation, Near and Far- Field Impacts of Tsunamis and Planning Strategies to Prepare for Future Events, MACRES,  Malaysia, 08-19 May.

Zahibo, N., Pelinovsky, E., Talipova, T., Kozelkov, A., Kurkin, A., 2005- Analytical and Numerical  Study of Nonlinear effects at Tsunami Modeling, Applied Mathematics and Computation, 174, 795–809