En tsunami (jap. 津波, havnebølge; fra 津 tsu, havn, og 波 nami, bølge) er en havbølge, der udbreder sig hurtigt og som overvejende bliver udløst af undersøiske jordskælv på havbunden.

Tsunamier bliver ofte kaldet tidevandsbølger; deres oprindelse har dog intet med den daglige vekslen mellem ebbe og flod at gøre. De bliver heller ikke fremkaldt af vinden. De må ikke forveksles med såkaldte kæmpebølger.

På åbent hav bliver tsunamier næppe bemærket, men i nærheden af kysten kan kraftige tsunamier fremkalde store ødelæggelser og ødelægge hele kyststrækninger. Sådannne fænomener indregnes under naturkatastrofer.

Tsunamien d. 26. december 2004 ved Thailands kyst

Etymologi redigér

Ordet Tsunami blev dannet af japanske fiskere, der vendte tilbage fra fiskeri og fandt alt ødelagt i havnen, selv om de ikke havde set eller mærket en bølge på åbent hav. Det skyldes at Japan har en stejl havkystlinie. Kæmpebølgerne opbygges kort før de når stranden og slår over molen ind i havnen, hvor de ødelægger bådene.

En række af ødelæggende tsunamier mellem 1945 og 1965 gjorde dette fænomen verdenskendt og dannede grundlag for en række videnskabelige arbejder, som en følge af hvilke den japanske betegnelse slog igennem internationalt.

Oprindelse redigér

Fil:Tsunami-comic.png
Entstehung und Fortpflanzung eines Tsunami

| Omkring 86 % af alle tsunamier bliver fremkaldt af jordskælv, de resterende opstår ved pludselig fortrængning af store vandmasser, dette kan skyldes vulkanudbrud, kystnære bjergskred, undervandslaviner, eller meteronedslag.

Tsunamier optræder for 79% vedkommende i Stillehavet: På randen af Stillehavet i subduktionszonen for den pacifiske ildring forskyder tektoniske plader i jordskorpen sig over hinanden, hvilket fremkalder såvel vulkanaktivitet som hav- og jordskælv.

Et jordskælv kan kun fremkalde en tsunami,når alle de følgende tre betingelser er opfyldt:

  • Det har størrelse 7 eller mere på Richterskalaen,
  • Dets hypocentrum ligger nær jordoverfladen eller på havbunden
  • Det fremkalder en vertikal forskydning af havbunden, der sætter den ovenfor liggende vandsøjle i bevægelse.

Kun en procent af jordskælvene mellem 1860 og 1948 fremkaldte målbare tsunamier. Men da vandet overfører energien mere effektivt, fremkaldes der større skader end ved et jordskælv af sammenlignelig størrelse på landjorden.

Der er også den mulighed at et mindre jordskælv frembringer et undersøisk skred, der så frembringer en tsunami.

Udbredelse redigér

Tsunamier adskiller sig grundlæggende fra bølger, der opstår ved storme, for ved disse kan bølgerne ganske vist under specieller omstændigheder blive op til 30 m høje, men de dybereliggende vandlag forbliver uberørte. Ved en tsunami bevæges hele vandvolumenet, altså hele vandsøjlen fra havbund til havoverflade.

Tsunamier er tyngdebølger redigér

Grundlæggende repræsenterer en bølge ikke en bevægelse af vand, men en bevægelse af energi gennem vandet. Fra et fysiksynspunkt er bølgeudbredelse muligt, når en afvigelse fra en ligevægtsstilling, i dette tilfælde en stigning eller et fald i vandspejlet, afstedkommer en modsatrettet tilbagestillingskraft der fører tilbage mod ligevægtsstillingen. Ved havbølger er det tyngdekraften, der er tilbagestillingskraft. Af denne årsag regnes tsunamibølger for at være en tyngdebølge. Specielt er en tsunamibølge ikke en trykbølge. Kompressibilitet, viskositet og turbulens er ikke relevante.For at forstå en tsunamis dynamik, er det nok at betragte potentialstrømningen for en ideal, altså friktionsløs, inkompressibel og hvirvelfri væske. Matematisk bliver tsunamier beskrevet ved soliton-løsninger til Korteweg-de Vries ligningen.


En tsunami beskrives grundlæggende ved to parametre:

Dens mekanisk energi

Dens bølgelængdeperiode T.Det er tiden der går, mellem at to bølgetoppe passerer det samme punkt. Under udbredelsen af en tsunami er disse to størrelser stort set konstante, da den store bølgelængde medfører minimale friktionstab.


Hastighed redigér

thumb|right|Ausbreitung des Tsunami vom 26. Dezember 2004 Hastighed

Hastigheden af en tsunamibølge afhænger af havdybden; des dybere hav, jo dybere havet er, des hurtigere, og jo fladere des langsommere. Størstehastigheden opnår den på stor havdybde. Hastigheden c af en tsunamibølge (fasehastigheden) er kvadratroden af tyngdekraften og vandhøjden.

 oder, in üblichen Einheiten  .


Udbredelseshastigheden er således i det åbne hav med vanddybder på omkring 5000m ca. 800 km/time. Dette er sammenligneligt med hastigheden af en flyvemaskine.

Tsunamier kan altså i løbet af timer krydse et hav, uden at blive bemærket p.g.a. den lave amplitude på åbent hav. Bølger fremkaldt af vind har hastigheder på mellem 8 km/t og 100 km/t. Ved lave vanddybder, altså i nærheden af kysten, bliver tsunamien langsommere. Dermed forkortes bølgelængden mens bølgehøjden (amplituden) stiger.

thumb|right|Ausbreitungszeiten (in Stunden) der Tsunamis von 1960 (Chile) und 1964 (Alaska)Tyngdebølger afstedkommes af den samlede bevægelse af store vandmasser. Hvert delvolumen af vandet bevæger sig dog kun meget lidt. For en fladtvands-tyngdebølge med amplitude a i et vand med dybden h kan dette angives kvantitativt: hastigheden af bølgens partikler i deres cirkulære bevægelse er mindre end fsehastigheden af bølgen med faktoren a/h. For en stor tsunami ligger denne faktor i størrelsesordenen 10-5: Når en bølge udbreder sig på åbent hav med hastighed c = 200 m/s, så bevæger vandpartiklerne sig kun 2 mm/s.

Bølgelængde redigér

Tsunamier er på grund af at deres bølgelængde   er meget større end havdybden såkaldte fladvandsbølger eller overfaldebølger. Typiske bølgelængder for tsunamier ligger på mellem 100 og 500 km. Bølgelængden for tsunamier ligger mellem 100 og 500 km. Bølgelængden for vindfrembragte bølger er derimod kun mellem 100 og 200 m Generelt gælder følgende sammenhæng mellem hastighed  , bølgelængde   og bølgeperiode  

 

Med de ovenfor givne tsunamihastigheder og de givne bølgelængder, kan typiske bølgeperioder udregnes via dette udtryk:

 

hvilket giver:

 

Tiden   er tiden der går, indtil den næste bølgetop passerer et punkt.

Jo større bølgelængde, des mindre er energitabet under bølgeudbredelsen. Ved cirkulær udbredelse er energien, som en bølge rammer kysten med, med god tilnærmelse omvendt proportional med afstanden til oprindelsesstedet for tsunamien.


Amplitude redigér

Bølgehøjden (Amplitude)   for tsunamien afhænger af energien   og vanddybden  .

For tsunamier med stor bølgelængde gælder:

 .


Det betyder at amplituden   vokser på lavt vand. På åbent hav falder amplituden af denne type tsunamibølge, fordi energien i bølgen bliver fordelt over et større område. Men tabet i mekanisk energi fra friktion er forsvindende. Energien i en tsunamibølge af denne type fordeles altså via dens udbredelse, men omsættes kun svagt via friktion. Tsunamibølger af denne type kan derfor vandre flere gange rundt om jorden. Tsunamibølger med kortere bølgelængder kan derimod svækkes væsentligt hurtigere, da der i dem er en kraftigere omsætning imellem mekanisk energi og varmeenergi via friktion.

Ødelæggelseskraften i en tsunami bestemmes ikke i væsentlig grad af dens amplitude, men af dens bølgelængde og mængden af den transporterede energi.

Kollision med kysten redigér

Forhøjelse af amplituden redigér

210px|thumb|Beim Auftreffen auf die Küste erhöht sich die Amplitude; die Wellenlänge und Geschwindigkeit des Tsunami nimmt ab

I nærheden af kysten bliver vanddybden mindre. Det medfører, at bølgelængde og fasehastighed aftager, mens amplituden tiltager. Energien af tsunamibølgen bliver derved stadigt kraftigere koncentreret, indtil den med fuld kraft rammer kysten.

Typiske amplituder når en tsunami rammer kysten ligger i størrelsesordenen 10 meter. Den 24. april blev der i nærheden af den japanske ø Ishigaki berettet om en rekordhøjde på 85 m på fladt land. I nærheden af kysten ved en stejl havskrænt kan amplituden stige til 50 m. Hvis en tsunami løber ind i en fjord, kan bølgen rejse sig til 100 m's højde.


I en fjord i Alaska blev der påvist mange bølger med en højde på 150 m og tilmed en med en højde på 530 m eftervist. Disse gigantiske bølger opstod dog ikke som en fjernvirkning af et jordskælv, men gennem vandfortrængning i fjorden selv: kraftige jordskælv forårsagede klippeformationer til at styrte i fjorden, så vandet fortrængtes på kort tid.


Brydningseffekter redigér

Ændringen af bølgeudbredelseshastigheden, når tsunamien nærmer sig kysten afhænger af dybdeprofilen for havbunden. Alt efter de lokale forhold kan der forekomme brydningseffekter: på samme måde som lys ændrer retning ved overgang mellem luft og vand eller glas, således ændrer også en tsunamibølge retning, når den løber skråt igennem en zone hvor havdybden ændrer sig. Alt efter oprindelsessted for tsunamien og undervandstopografien kan der derved forekomme en fokusering af tsunamien på enkelte dele af kysten.

Tilbagetrækning af havet redigér

På samme måde som et akustisk signal, så består en tsunami ikke af en sammenhængende bølge, men af en hel pakke af sammenhængende bølger med forskellige frekvenser og amplituder. Bølger af forskellig frekvens udbreder sig med lidt forskellig hastighed. Derfor adderes de enkelte bølger i en bølgepakke forskelligt fra sted til sted og fra minut til minut. Alt efter oprindelsesårsag, så kan en tsunami i et punkt ved kysten optræde først som bølgetop eller som bølgedal. Hvis tsunamien er fremkaldt af et undersøisk skred eller nedsynkning af en kontinentalplade, så opstår der først en bølgedal. Derefter ekspanderer vandet til sit oprindelige volumen, og der opstår en bølgetop. Når tsunamien rammer kysten trækker kystlinien sig først tilbage, nogle gange mere end 100 m. Der kan da ske det, at folk af nysgerrighed bliver lokket ud på det tørlagte stykke, hvorved de ikke kan nå at redde sig, når bølgetoppen kommer.

Stokes-strømning redigér

[[Bild:Tsunami-kueste.01.vm.jpg|250px|thumb|Darstellung eines (Mega)Tsunami beim Auftreffen auf die Küste]]


Når amplituden af en tsunami nær kysten ikke længere kan negligeres i forhold til vanddybden, så forvandles en del af svingningen i vandet sig til en horisontal bevægelse, der hedder en Stokes-strømning. I umiddelbar nærhed af kysten er det først og fremmest den, fremfor den hurtige stigning af vandet, der forårsager ødelæggelser.


I nærheden af kysten har hastigheden af Stokes-strømningen den teoretiske værdi:

 , also
 .


Farer og beskyttelse redigér

Tsunamier hører til de mest ødelæggende naturkatastrofer, som mennesket bliver konfronteret med, for en stor tsunami kan transportere energi over flere tusinde kilometer eller for den sags skyld rundt om hele jorden. Uden beskyttende kystklipper kan bølger, der er bare 3 meter høje trænge flere hundrede meter ind i landet. Skaderne der forårsages bliver forstørret, når vandmassernne flyder tilbage. Bølgehøjden af en tsunami er kun et delvist mål for dens ødelæggelsesstyrke. Specielt ved fladt land, kan en tsunami med en bølgehøjde på få meter anrette ligeså store skader, som en stor tsunami med en bølgehøjde på over 30 m.

I de sidste 10 år blev der registreret 82 tsunamier i verden, hvoraf 10 tilsammen kostede mere end 4000 menneskeliv. Den 26, december 2004 blev der dræbt mindst 231.000 mennesker ved den formentlig hidtil største tsunami i sydøstasien. Bølgen blev udløst af et af de stærkeste jordskælv, der nogensinde er registreret. Den ødelæggende virkning beroede i dette tilfælde primært på det store vandvolumen der traf kysten, hvorimod bølgehøjden med få meter var forholdsvis lav.

Fareområder redigér

De fleste tsunamier opstår ved den vestlige og nordlige rand af den pacifiske plade, i den pacifiske ildring.

Japan har på grund af sin geografiske beliggenhed haft de fleste dødsofre grundet tsunamier i de sidste 1000 år. Det samlede dødstal i denne periode er over 160.000 mennesker. I de sidste 100 år udrettede dog kun 15 procent af de 150 registrerede tsunamier skader eller kostede menneskeliv. I dag råder Japan over et effektivt varslingssystem og befolkningen deltager i regelmæssig beredskabstræning. Mange japanske kystbyer beskytter sig gennem oprettelse af store diger, f.eks. en 10 meter høj og 25 meter bred dæmningsmur på øen Okushiri.

I indonesien derimod har cirka halvdelen af tsunamierne katastrofale følger, for de fleste kystindbyggere er ikke informerede over de tegn, der varsler en tsunami.Ofte er landet også meget fladt og vandmasserne flyder ind i landet. Indonesien ligger i en såkaldt "Ring of fire" , hvilket betyder at den er omgivet af vulkaner.

Et specielt stort potentiale for at udløse tsunamier består ved øer med vulkanske oprindelse , f.eks de Kanariske øer eller Hawaii. At de Kanariske øer udgør en fare, viste sig for omkring 300.000 år siden, da en del af øen rutschede i havet og udløste en megatsunami, der ramte østkysten af USA og bar klippestykker på størrelse med huse flere hundrede meter ind i landet. Faren for et sådant øskred bliver i dag specielt forbundet med den Kanariske ø La Palma, hvor en uge efter det sidste udbrud i 1949 omtrnet halvdelen af et bjerg med en længde på 20 km forskød sig omkring 4 m mod vest i retning mod havet og der opstod en stor revne i det vulkanske basalt. Ved en fornyet eruption kunne et stort stykke af vulkanen falde i havet, hvorved den tætbefolkede del af den amerikanske østkyst ville være truet.

Ikke kun Stillehavslandene bliver ramt af tsunamibølger. Også de europæiske kyster bliver ramt af dem, men væsentligt sjældnere. Da den afrikanske plade bevæger sig mod nord ind under den eurasiske plade, kan der ved jordskælv i Middelhavet og i det Atlantiske Ocean også opstå tsunamier.


Varslingssystemer redigér

Et naturligt varslingssystem findes i form af det stedlige dyreliv. Hvis dyr bliver unaturligt urolige, er der fare på færde. Dette viser sig f.eks. på østater, hvor elefanter i tide trak sig tilbage til højereliggende områder. Det første tegn på en kommende kæmpebølge kan være tilbagetrækning af vandet fra kysten.

Flere lande har i de sidste årtier tekniske varslingssystemer, der gennem registrering af pladebevægelser kan opdgae tsunamier allerede ved deres opståen, således at der i den vundne tid kan gennemføres evakuering. Dette gælder frem for alt Stillehavet. Der blev der mellem 1950 og 1965 indrettet et netværk af sensorer på havbunden og på andre vigtige steder. Dette netværk måler kontinuerligt alle relevante data og transmitterer dem med satellit til Pacifik Tsunami Warning Center i Honolulu på Hawaii. Dette center vurderer løbende de indkommende data og kan i løbet af 20 til 30 minutter udsende en tsunami-varsling.

Nogle kystbyer i Japan (for eksempel byen Taro på øen Okushiri) beskytter sig med en 10 meter høj og25 m bred dæmning, hvis porte kan lukkes på få minutter. Desuden observeres havspejlet for evt. forandringer af folk fra kystvagten med kameraer. Et varslingssystem giver automatisk tsunamialarm ved jordskælv af styrke 4 på Richterskalaen, så beboerne kan blive evakueret.

Desværre besidder en del af de ramte stater ikke sådanne systemer, og deres informationsnet er så dårligt udbygget, at det kun er muligt at varsle i begrænset omfang. Dette gælder specielt det Indiske Ocean. Tilmed forekommer det at myndighederne af frygt for at miste turistindtægter ikke videregiver tsunamivarsler.

Staterne ved det indiske ocean har efter flodbølgenkatastrofen i 2004 besluttet at indføre et varslingssystem for tsunamier. Indonesien har bestilt et tysk varslingssystem - GITEWS - der på bestilling af den tyske regering blev udviklet af geoforskningscentrum Potsdam og syv andre institutioner og som skal være installeret i 2008. Gennem seismiske sensorer, havbøjer og GPS-teknologi skal dette komplekse system give mere præcise varsler end PWTC.

personlige sikkerhedsforanstaltninger redigér

  • Ved tsunami-varslinger eller ved andre tydelige tegn f.eks. tibagetrækning af kystlinien skal man straks forlade kysten og bevæge sig mod højereliggende steder (mindst 30 meters højde eller bevæge sig ind i landet.
  • Ikke sove eller opholde sig tæt på bredden
  • Der hvor der er varslingssystemer skal man tage alarmen alvorligt (da tsunamier er sjældne og der forekommer fejlalarmer, forekommer det at varslingen bliver ignoreret)
  • Man skal regne med at der forekommer flere bølger og ikke vende tilbage efter den første bølge

Die größten Tsunamis redigér

thumb|300px|Animation des großen Tsunami von 2004 in Südostasien thumb|300px|Großer Tsunami von 2004 beim Auftreffen auf die maledivische Küste

21. Jahrhundert

20. Jahrhundert

  • 17. Juli 1998: An der Nordküste von Papua-Neuguinea werden 2000 Menschen von einer Flutwelle getötet, die von einem Beben ausgelöst wurde.
  • 2. September 1992: An der Pazifikküste von Nicaragua werden etwa 180 Menschen von einer zehn Meter hohen Flutwelle getötet, die von einem Beben 120 km vor der Küste ausgelöst wurde.
  • 16. August 1976: Ein Tsunami im Morogolf fordert auf den Philippinen mehr als 5.000 Menschenleben.
  • 28. März 1964: Am Karfreitag löst ein Erdbeben vor Alaska an der gesamten Westküste der USA eine Flutwelle aus. In Alaska kommen 107, in Oregon vier und in Kalifornien elf Menschen ums Leben.
  • 22. Mai 1960: Eine elf Meter hohe Welle im Pazifik tötet in Chile 1000 Menschen. Auf Hawaii kommen 61 Menschen ums Leben, doch kann durch ein erstes Warnsystem der Ort Hilo rechtzeitig evakuiert werden.
  • 9. Juli 1958: In der Lituya Bay (Alaska) entsteht durch einen Erdrutsch ein Tsunami, der auf dem gegenüberliegenden Uferhang der engen fjordähnlichen Bucht bis in eine Höhe von 520 m aufgespült wird ([1], [2]).
  • 1. April 1946: Vor Alaska reißt eine Springflut infolge eines Erdbebens die fünfköpfige Besatzung eines Leuchtturmes in den Tod. Stunden später erreicht die Welle das fast 3700 km entfernte Hawaii, wo 159 Menschen sterben.
  • 1936: Bei einem erneuten Felsabsturz des Ramnefjell in den Lovatn-See (Norwegen) entsteht eine 70 m hohe Flutwelle und zerstört wiederum zwei Dörfer. Ein Ausflugsschiff wird 350 m weit ins Land getragen. Die Dörfer werden daraufhin aufgegeben, so dass bei einem weiteren Erdrutsch mit Flutwelle im Jahre 1950 keine Opfer entstehen.
  • 28. Dezember 1908: In Messina/Italien wird die Stadt fast vollständig durch ein Erdbeben und einen darauffolgenden Tsunami zerstört. Mehr als 75.000 Menschen finden den Tod.
  • 31. Januar 1906: Die Küsten Kolumbiens und Ecuadors werden von einer verheerenden Flutwelle überschwemmt, 500 bis 1500 Menschen kommen ums Leben.
  • 15. Januar 1905: Bei einer durch einen Felsabsturz des Ramnefjell in den Lovatn-See (Norwegen) verursachten 40 m hohen Flutwelle sterben am 10 km entfernt gegenüberliegenden Ufer 63 Einwohner der Dörfer Bodal und Nesdal.

19. Jahrhundert

  • 15. Juni 1896: Der so genannte Saraiko-Tsunami, eine Wasserwand von 23 Metern Höhe, überrascht Japan während religiöser Feierlichkeiten. 26.000 Menschen ertrinken.
  • 27. August 1883: Nach der Detonation des Vulkans Krakatau entsteht ein großer Tsunami, der im nahen Umkreis 40 Meter hohe Flutwellen auslöst. Ungefähr 36.000 Menschen sterben. Selbst an der Küste Großbritanniens steigt der Meeresspiegel um etwa einen halben Meter. Eine von der Vulkanexplosion verursachte Luftdruckwelle rast siebenmal um die Erde und löst im 8000 km entfernten Lake Taupo in Neuseeland einen Mikrotsunami aus.

thumb|300px|Großbrand und Tsunami in Lissabon 1755

18. Jahrhundert

  • 1. November 1755: Die portugiesische Hauptstadt Lissabon wird von einem Brand zerstört, der infolge eines Erdbebens ausbricht (Erdbeben von Lissabon). Als die Einwohner vor den Flammen an das Ufer des Tejo flüchten, werden sie von haushohen Flutwellen überrascht. Zwei Drittel der Stadt werden zerstört, 60.000 Menschen sterben. Der Tsunami macht sich noch in Irland und jenseits des Atlantiks auf den kleinen Antillen bemerkbar, Madeira wird von 15 Meter hohen Wellen erreicht (das Erdbeben ist auch in Venedig deutlich zu spüren und wird sogar in Casanovas Memoiren erwähnt).

17. Jahrhundert

  • 18. November 1601: Ein Erdbeben mit Zentrum in Unterwalden in der Zentralschweiz fordert angeblich acht Tote. Erschütterungen sind in der ganzen damaligen Schweiz zu spüren. Die durch das Erdbeben ausgelösten Erdrutsche führen zu einer vermutlich bis zu 4 Meter hohen Flutwelle im Vierwaldstättersee, die in der Stadt Luzern beträchtliche Schäden anrichtet. Das Ereignis wird vom damaligen Stadtschreiber Renward Cysat ausführlich beschrieben. Es handelt sich um einen der ersten durch einen Augenzeugen gut dokumentierten Tsunami ([3]).

Antike und Prähistorie

  • 1628 v. Chr.: Eine Vulkanexplosion auf Santorin führt zu 60 Meter hohen Wellen im gesamten östlichen Mittelmeer. Bis vor kurzem wurde angenommen, dass die Flutwellen zur Auslöschung der minoischen Kultur geführt haben sollen.
  • In prähistorischer Zeit kommen gewaltige Tsunamis mit unvorstellbaren Höhen von 300 bis 400 m vor. Sie entstehen durch gewaltige Hangrutsche oder Einstürze ganzer Berge, die aufgrund von vulkanischen Tätigkeiten ins Meer brechen, zum Beispiel auf den Inseln Hawaiis vor 110.000 Jahren, oder durch Unterwasserlawinen, wie vor 8000 Jahren vor der norwegischen Küste. Solche Tsunamis können heutzutage durch Ablagerungen von so genannten Tsunamiten und Felsproben rekonstruiert werden.

Literatur redigér

Bücher:

  • Landau und Lifschitz: Theoretische Physik Bd. VI: Hydrodynamik. Paragraph 12: Theorie der Schwerewellen

Aufsätze:

  • Erwin Lausch: Tsunami: Wenn das Meer aus heiterem Himmel tobt. GEO 4/1997, S. 74
  • Angelo Rubino: Anregung und Ausbreitung von Tsunami-Wellen, die durch untermeerische Erdrutsche verursacht werden. Universität Hamburg, Institut für Meereskunde, 1994
  • G. Margaritondo: Explaining the physics of tsunamis to undergraduate and non-physics students European Journal of Physics 26, 401–407 (2005)
  • Pascal Bernard: Tsunamis im Mittelmeer? Spektrum der Wissenschaft, April 2005, S. 34–41 (2005), ISSN 0170-2971

Siehe auch redigér

Weblinks redigér

 Søsterprojekter med yderligere information:

Skabelon:Lesenswert