摘要: 海底地震引起的海啸过程在力学上是一个流固耦合问题。地震引起的海底变形会影响流体的运动，流体运动会影响地震引起的海底变形。海啸的数值模拟，通常采用浅水波控制方程，把地震引起的海底变形作为海啸波动的边界条件或初始条件，不考虑它们之间的相互作用。本文采用势流体的流固耦合有限元方法模拟了地震和海啸的全过程。地震过程的模拟与地震位错模型不同，在位错模型中，断层的位错是事先指定的；而在本文中，首先形成自重作用下的初始应力场，然后通过断层材料的突然软化引起的错动，模拟地震震源的动力学过程。模拟结果显示，在海面除了可以看到大振幅的海啸波外，还可以发现体波震相和面波震相。在600 km的海面震中距上，它们要比海啸波早到48分钟，在此处面波的最大平均振幅可达0.55 m，是相同震中距海底面波最大平均振幅的2倍。因此，海啸预警信息在海面可以比在地表更早地得到。海啸波的传播速度在水深3 km的开阔海面是175.8 m/s，它要比理想长波理论预测的大，其平均振幅为2 m，波长可达32 km. 到达大陆架后其速度、波长都减小，在岸边可以激起10 m高的巨浪，水平方向深入陆地达53 m。震中附近海面和地震断层上的最大垂直加速度分别为5.9 m/s2和16.3 m/s2，后者是前者的2.8倍。由此看来，海水是很好的减震器。海啸波的加速度到达岸边会衰减10倍。与加速度不同，海面震中处的振动速度为3.2 m/s， 是海底震源处的1.4倍。震源处的最大位移小于震中海面的最大位移， 其差就是海啸波源的振幅。值得注意的是，海底地震的最大位错在震后23 s达到，不是发生在断层滑动的开始。