《Quaternary Science Advances》：Propagation of the Storegga tsunami in the southeastern North Sea
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研究人员模拟了8150年前挪威海和北海中发生的Storegga滑坡及其引发的海啸。研究人员绘制了现代北海以及8150年前水深显著较浅的北海的海啸强度指标图。在8150 BP模拟中，多格兰岛（Doggerland）东南方向的海啸波传播速度显著减慢，波幅大幅降低。
研究人员模拟了8150年前挪威海和北海中发生的Storegga滑坡及其引发的海啸。研究人员绘制了现代北海以及8150年前水深显著较浅的北海的海啸强度指标图。在8150 BP模拟中，多格兰岛（Doggerland）东南方向的海啸波传播速度显著减慢，波幅大幅降低。模拟结果表明，Storegga海啸不大可能在现今德国和丹麦南部留下沉积痕迹。研究人员认为，在丹麦和德国所声称的Storegga海啸沉积物实际上是全新世海侵（Holocene transgression）的结果，该海侵在7000-8000 cal yr BP期间淹没了这些海岸线。
Storegga海啸在东南北海传播的模拟与古水深控制：对海啸沉积记录的再解释
约8150 cal BP，挪威海西北边缘发生了全球新近地质时期最大规模的海底滑坡之一——Storegga滑坡（Storegga Slide）。它所引发的海啸以超过10 m的涌浪高度袭击了挪威、设得兰群岛、法罗群岛和苏格兰等近源海岸，并在陆地沉积和海底滑坡碎屑中留下了明显证据。尽管已有大量研究通过滑坡动力学与海啸传播模拟再现了这些观测，一个关键问题始终悬而未决：这场海啸是否也显著影响了北海更南部的海岸，尤其是今天的德国和丹麦沿岸？由于末次冰消期以来地壳均衡调整（glacio-isostatic adjustment, GIA）与全球海平面上升的共同作用，8150 cal BP时的北海南部远比现代浅：多格兰浅滩（Dogger Bank）当时或出露为陆地，或被1–5 m的极浅水覆盖，很可能对海啸波形成天然屏障。Hill等人（2014）较早的比较研究已表明，在古水深条件下，Dogger Bank以南的波高远低于现代水深模拟结果。然而，该研究受限于当时可用的古水深模型和数值精度。
针对这一不足，研究人员采用两套较新的北海古水深重建模型——Clark等人（2022b）的8 ka BP模型（后经Bradley等人（2023）详细阐述）和Hill等人（2014）所用模型——作为海啸传播数值试验的底层地形输入。为系统量化古水深不确定性对结果的影响，研究人员还构造了一族连续变化的水深模型：以参数λ∈[0,1]在现代水深（λ=1）与古水深（λ=0）之间线性插值，对每个λ值均完整执行滑坡—海啸耦合模拟。同时，研究在0.02°至0.0025°四套网格上进行了严格的数值收敛性验证。
在滑坡模拟方面，研究人员采用BingCLAW模型——一种适用于黏土质黏塑性介质的深度平均Herschel-Bulkley流体模型，并采用Kim等人（2019）标定出的最优流变参数组合（初始屈服强度τ
y,0=12 kPa，残余屈服强度τ
y,∞=12 kPa，重塑参数Γ=5×10
?4）。滑坡模拟区域覆盖0°–6.2°E、62.60°–66.06°N，横向分辨率约2 km。模拟得到的海床变形场以60 s间隔输出，并时间插值到Tsunami-HySEA模型的网格节点。Tsunami-HySEA是一种经广泛验证的浅水方程海啸模拟代码，适用于滑坡波长与水深比很大的情形。海啸模拟区域覆盖10.2°W至14.0°E、49.6°至68.2°N，模拟时长48小时。整个工作流在现代水深及两个古水深模型上分别以0.02°、0.01°、0.005°和0.0025°四种分辨率运行，以确证浅水区传播特征的数值收敛性。
**模拟结果**（Simulation Results）：在现代水深模拟中，Dogger Bank西北侧的最大海面高程略高于古水深模拟，但两套模拟在北海北部的结果总体上接近；最大差异出现在古水深模拟中Doggerland岛以南区域。在现代水深下，许多区域的最大海面高程超过1 m；而在古水深下，同一区域的海面高程不超过0.3 m。位于Dogger Bank以北的观测点N处，古水深模拟的首波到达比现代模拟延迟超过1小时，最大波高约为现代模拟的一半，但波列持续时间更长并叠加了来自Doggerland的岸线反射，流速可反复超过1 m/s；位于Dogger Bank以南的观测点S（今荷兰近海）处，古水深模拟的首波到达比现代模拟延迟约5小时，最大波高仅为现代模拟的五分之一，最大流速则约为四分之一。海啸首波到达时间图显示，在Doggerland以南，古水深模拟的等时线明显外推，到达最东南端约需15小时，而现代模拟仅需9小时。沿丹麦古海岸线布设的多个系列点位的时间序列进一步表明：越向南，首波延迟越显著，波高与波形复杂度也逐步降低。
**数值收敛性验证**：研究人员在古水深模型上完成了四套分辨率（0.02°、0.01°、0.005°、0.0025°）的模拟。结果显示，最大流速分布在North Doggerland西北可超过1 m/s，但在最东南部仅数cm/s；高分辨率下出现少数局部细节，但整体格局不变。各分辨率下观测点N和S的表面高程时间序列几乎重合，差异仅出现在首波过后数小时的岸线反射尾波阶段。这说明0.02°的较粗网格已能可靠表征东南北海的传播特征。
**对水深和海岸线位置的敏感性**（Sensitivity to bathymetry and location of coastline: a parametric study）：沿X点（Dogger Bank以北）至Garding（德国）和Y点至Garding两条剖面的系统参数试验表明，几乎所有λ取值下，最大海面高程和最大流速均随地形趋近古水深而大幅衰减。仅λ≤0.1时Dogger Bank有出露陆地，但即便完全淹没，水深不足10 m的区域也足以显著阻挡海啸进入东南北海。水深约30 m似乎构成衰减行为由平缓转为剧烈的关键阈值。Hill等人（2014）模型与Clark等人（2022b）模型的总体趋势一致，但前者在Doggerland岸线附近给出了高得多的局部流速，提示最大流速对未充分解析的局部地形变化十分敏感，因此对其判读需谨慎；最大表面高程曲线则平滑随λ变化，结论更加稳健。
**结论与讨论**：综合两套古水深模型的模拟结果，8150 cal BP时存在的Dogger Bank浅滩与东南北海大范围浅水区构成了一道关键屏障，使其南部海域的海啸表面高程几乎不可能超过1 m，流速与动量通量也远低于现代水深条件下的预测。因此，近期在丹麦R?m?（Fruergaard等人，2015b）和德国Garding（V?tt等人，2024）依据沉积岩心（贝壳富集砂层、泥砾、侵蚀接触面）提出的Storegga海啸沉积解释，与数值模拟结果不符。研究人员提出替代机制：这些沉积更可能是全新世海侵（约7–8 ka）期间海平面快速上升形成的侵蚀面（wave ravinement surface）之上的滞留沉积（lag deposit）。Garding剖面上侵蚀面之上最老贝壳的放射性碳年龄为7750±320 cal yr BP，晚于Storegga事件的8140±55 cal yr BP，从年代学上也排除了其与Storegga的关联。R?m? R6岩心中直接覆盖“海啸砂层”的含淡水藻类纹层状淤泥若处于原位，则与海侵解释存在矛盾，但该层可能本身即是下伏淤泥被侵蚀后再沉积的块体，有待对原岩心重新检验。此外，苏格兰沿岸具有相似暴露条件且局限重建涌浪高度为3–6 m，却极少记录显著侵蚀；若要解释丹麦—德国宽浅海岸所需的侵蚀量，所需波高流速必须远高于苏格兰岸的重建值，这即使在现代水深模拟中也不成立。尽管Dogger Bank区域的古地形仍存在一定不确定性（相对海平面可能比所用模型高约10 m），该不确定性并未超过本文λ连续模型的覆盖范围；模拟足以证明，无论采用何种合理的古水深重建，Storegga海啸在东南北海的实际影响都极为有限。本研究是首个基于最新古水深模型、经严格收敛验证并系统量化水深不确定性的Storegga海啸区域传播评估，其结论为北海南部全新世沉积记录的成因解释提供了重要的定量约束，也为后续古海啸数值模拟研究建立了可对比的开放数据框架。
