Tsunami. 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Tsunami. 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys"

Kaarina Lehtonen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

Tsunami 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys Tsunami syntyy, kun meressä oleva vesipatsas saatetaan epätasapainoon. Tähän vaaditaan pystysuuntainen merenpohjan liike.

toisen merellisen laatan alle. Kuvassa 1a merellinen laatta A työntyy toisen merellisen laatan B alle, samalla taivuttaen laatan B reunaa mukanaan. Laatan B reunaan syntyy jännitystila.

1 Tsunami 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys Tsunami syntyy, kun meressä oleva vesipatsas saatetaan epätasapainoon. Tähän vaaditaan pystysuuntainen merenpohjan liike. Tsunamit syntyvät yleisimmin laattarajojen subduktiovyöhykkeillä, joissa maan kuoren muodostavat litosfäärilaatat työntyvät toistensa alle merellinen laatta mantereisen laatan alle tai merellinen toisen merellisen laatan alle. Kuvassa 1a merellinen laatta A työntyy toisen merellisen laatan B alle, samalla taivuttaen laatan B reunaa mukanaan. Laatan B reunaan syntyy jännitystila. Kun tämä jännitystila äkillisesti purkautuu ja laatan B reuna ponnahtaa nopeasti takaisin ylöspäin (Kuva 1b), syntyy maanjäristys. Laatan B ylöspäin nouseva reuna nostaa samalla yläpuolellaan olevaa vesimassaa, johon syntynyt epävakaa tila (potentiaalienergian kasvu) pyrkii tasoittumaan (muuttumaan liikeenergiaksi), ja aiheuttaa aaltosarjan liikkeellelähdön. Vaikka syntyvän tsunamin koko riippuu merenpohjana liikkeen määrästä, ei maanjäristyksen koko (magnitudi) suoraan kerro mahdollisesti syntyvän tsunamin kokoa; syntyvän tsunamin koko riippuu myös maanjäristyksen syvyydestä sekä sen mekanismista eli siitä, miten maanjäristyksen voimakkuus jakaantuu pystysuoraan ja vaakasuoraan liikeeseen. Tämän takia mahdollisen tsunamin koon arvioiminen nopeasti maanjäristyksen jälkeen on epävarmaa. Maanjäristyksen (subduktiovyöhykkeellä) aiheuttaman tsunamin synty. a) Merellinen laatta A työntyy toisen merellisen laatan B taivuttaen samalla laatan B reunaa. b) Maanjäristyksessä laatan B reunaan syntynyt jännitystila laukeaa, ja se ponnahtaa takaisin ylöspäin. Samalla sen yläpuolella oleva vesimassa nousee ylöspäin ja joutuu epävakaaseen tilaan, mikä pyrkii tasoittumaan ja aiheuttaa siten tsunamiaallon

2. Maanvyöry merenpohjalla voi laukaista tsunamin Tsunami voi syntyä myös merenalaisen maanvyörymän aiheuttamana (Kuva 2a).

koholle (Kuva 2b). Vajoama ja kohoama pyrkivät tasoittumaan ja aiheuttavat samalla tsunamin.

kertyminen meren pohjalle on merkittävää, esimerkiksi suurten jokien delta-alueilla.

Tämänkin takia tsunamien synnyn ennakointi on hankalaa.

a) Liian jyrkäksi kertyneen sedimentin reuna romahtaa rinnettä alas omasta painostaan tai maanjäristyksen laukaisemana.

2 2. Maanvyöry merenpohjalla voi laukaista tsunamin Tsunami voi syntyä myös merenalaisen maanvyörymän aiheuttamana (Kuva 2a). Liikkeelle lähtevän maamassan yläpuolella oleva vesipatsas vajoaa alaspäin, kun taas vieressä oleva vesipatsas jonka kohdalle maamassa vajoaa joutuu koholle (Kuva 2b). Vajoama ja kohoama pyrkivät tasoittumaan ja aiheuttavat samalla tsunamin. Merenalaiset maanvyöryt esiintyvät yleensä mannerrinteillä, joilla mannerjalusta vaihettuu syvänmeren tasanteeksi, sekä alueilla, joissa sedimentin kertyminen meren pohjalle on merkittävää, esimerkiksi suurten jokien delta-alueilla. Vaikka maanjäristys itsessään ei synnyttäisi tsunamia, se saattaa laukaista tsunamin aiheuttavan maanvyöryn. Tämänkin takia tsunamien synnyn ennakointi on hankalaa. (E Bryant, 2001, Tsunami, the underrated hazard, Fig 6-3) Merenalaisen maanvyöryn aiheuttaman tsunamin synty. a) Liian jyrkäksi kertyneen sedimentin reuna romahtaa rinnettä alas omasta painostaan tai maanjäristyksen laukaisemana. b) Kohdalla, josta sedimentti on siirtynyt pois, yläpuolella oleva vesimassa laskee, ja vieressä, kohdassa johon sedimentti on vyörynyt, oleva vesimassa nousee. Vesimassaan syntyy epävakaa tila, joka pyrkii tasoittumaan ja aiheuttaa tsunamin liikkeellelähdön. Tulivuoren purkauksesta syntyvän materiaalin syöksyminen mereen, tulivuoren romahtaminen purkauksen jälkeen tai tarpeeksi suuri merenalainen purkaus voi synnyttää tsunamin. - Merenalainen purkaus n/exercise-vents.html

Krakataun purkaus 1883 Tummat alueet: tsunamiaallon pahiten vahingoittamat alueet; etenevät aaltorintamat on piirretty 5 min välein [F 7-7] Krakatoa (Indonesian: Krakatau) is a volcanic island

The Krakatoa volcano exploded in 1883, causing a massive tsunami and killing an estimated 36,417 people and destroying 2/3 of Krakatoa island.

3 Krakataun purkaus 1883 Tummat alueet: tsunamiaallon pahiten vahingoittamat alueet; etenevät aaltorintamat on piirretty 5 min välein [F 7-7] Krakatoa (Indonesian: Krakatau) is a volcanic island situated in the Sunda Strait between the islands of Java and Sumatra in the Dutch East Indies (modern Indonesia). The name is also used for the surrounding island group and the volcano as a whole. The Krakatoa volcano exploded in 1883, causing a massive tsunami and killing an estimated 36,417 people and destroying 2/3 of Krakatoa island. The explosion is considered to be the loudest sound ever heard in modern history, with reports of it being heard up to 3,000 miles (4,800 km) from its point of origin. The shock wave from the explosion was recorded on barographs around the globe. 4. Merenalainen räjähdys voi laukaista tsunamin USA:n ydinasetestit Marshall saarten vesillä Tyynellä valtamerellä ja 1950-luvuilla synnyttivät tsunameja 5. Maapallon ulkopuolinen kappale voi laukaista tsunamin Tsunamiaallon synty meteoriitti-impaktin vaikutuksesta. Tietokonesimulaatio: halkasijia 200 m, tiheys 3 g kuutiosenttimetriä kohti [Ward and Asphaug, 2000] (E Bryant, 2001, Tsunami, the underrated hazard, Fig 8-6)

Tsunamien aallonpituudet (matka aallonharjalta perässä seuraavan toisen aallon harjalle) avomerellä ovat kymmenistä satoihin kilometreihin, ja niiden aallonkorkeus on senttimetriluokkaa, enimmillään

Tämän takia tsunamit ovat avomerellä huomaamattomia koko kymmenien tai jopa satoja kilometriä pitkän aallon täytyy kulkea ohitse jotta se muuttaisi merenpinnan korkeutta muutamalla kymmenellä

Vaikka tsunamien aallonkorkeus avomerellä voi vaikuttaa vaatimattomalta, on niihin kuitenkin varastoitunut valtava määrä energiaa, kun vesimassa koko syvyydeltä on saatettu liikkeeseen.

4 Tsunamien aallonpituudet (matka aallonharjalta perässä seuraavan toisen aallon harjalle) avomerellä ovat kymmenistä satoihin kilometreihin, ja niiden aallonkorkeus on senttimetriluokkaa, enimmillään noin metrin. Tämän takia tsunamit ovat avomerellä huomaamattomia koko kymmenien tai jopa satoja kilometriä pitkän aallon täytyy kulkea ohitse jotta se muuttaisi merenpinnan korkeutta muutamalla kymmenellä senttimetrillä ja peittyvät usein tavallisten tuuliaaltojen vaikutuksen alle. Vaikka tsunamien aallonkorkeus avomerellä voi vaikuttaa vaatimattomalta, on niihin kuitenkin varastoitunut valtava määrä energiaa, kun vesimassa koko syvyydeltä on saatettu liikkeeseen. Tsunamiaallon periodi vaihtelee ollen n. 10 min -2 tuntia. Aallon vaimenemisen nopeus on kääntäen verrannollinen sen aallonpituuteen. Tämän takia tsunamiaaltojen vaimeneminen on moninkertaisesti hitaampaa kuin tavallisten tuuliaaltojen, joiden aallonpituus valtamerillä on sadan metrin luokkaa ja periodi n s. Isojen maanjäristysten aiheuttamat tsunamiaallot voivatkin ylittää kokonaisia valtameriä alle päivässä. Tsunamin eteneminen Tsunamin synnyttyä se etenee avoimella valtamerellä suunnilleen nopeudella km/h. Nopeus on riippuvainen meren syvyydestä, ja voidaan arvioida likimäärin kaavalla, jossa v on aallon nopeus (m/s), g on painovoiman kiihtyvyys (n. 9,8 m/s²) ja h on meren syvyys (m) (Kuva 1). Näin aallon nopeudeksi tulee n. 500 km/h, kun meren syvyys on 2 km, ja n. 900 km/h, kun meren syvyys on 6 km. Johtuen tästä nopeuden syvyysriippuuvudesta tsunamiaallot taittuvat poispäin syviltä alueilta ja kohti matalampia alueita. Aallot voivat siten kiertää suuriakin maa-alueita, eivätkä niemimaan tms. esteen takana olevat alueet (tsunamin syntypaikasta katsottuna) ole välttämättä suojassa tsunamilta. Syvyysriippuvuuden avulla voidaan kuitenkin myös ennustaa tsunamien kulkureittejä valtamerialueilla, joilta on tarkkoja tietoja pohjanmuodoista. (Animoitu simulaatio Intian valtameren tsunamista joulukuussa 2004: [Steven Ward, University of California]. Animaatiossa näkyy myös, miten aalto taittuu Sri Lankan taakse, ja osuu myös näennäisesti suojassa olevan Intian rannikon osalle.) animation.gif Kuva 1. Aallon amplitudi (A), korkeus (2 A), pituus ( ) sekä meren syvyys (h).

5 Tsunamiaaltojen eteneminen JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 89

Tyynellä Valtamerellä 2003-09 JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E

6 Tsunami, the underrated hazard (E Bryant, 2001) Valparaison 1960 järistyksen tsunamiaallon eteneminen Tyynellä Valtamerellä JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E Fig Eräitä tsunamiin liittyviä käsitteitä ja määritelmiä

7 In between the wave crests of the several tsunamis that hit Sri Lanka's coast, the ocean receded about 500 feet from the shoreline, as seen above. Wave animation showing the initial "drawback" of surface water

8 [Bryant, 2001] JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 100 [Bryant, 2001] JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 101

9 [Bryant, 2001] JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 102 [Bryant, 2001] JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 103

[Bryant, 2001] 2003-09 JGYG-KM-Maanjär-tuhot

10 [Bryant, 2001] JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 106

11 JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 108

Tsunami, the underrated hazard (E Bryant, 2001) Valparaison 1960-05-22 järistyksen tsunamiaallon korkeudet rannikolla eri osissa Tyyntä Valtamerta [Wilson et al, 1962;

12 Tsunami, the underrated hazard (E Bryant, 2001) Valparaison järistyksen tsunamiaallon korkeudet rannikolla eri osissa Tyyntä Valtamerta [Wilson et al, 1962; Tsuji, 1991 ja Heinrich et al. 1996] Fig 5-10a JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E Tsunamin tuhoja, Hilo, Hawaii, JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 109 [F 5-8] 111

Tsunami, the underrated hazard (E Bryant, 2001) Valparaison 1960-05-22 järistyksen tsunamiaallon

[Kuvan lähde: National Geophysical Data Center / US Navy] 2003-09 JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E Fig

13 Tsunami, the underrated hazard (E Bryant, 2001) Valparaison järistyksen tsunamiaallon tuhoja Waiakean alueella, Hilossa Havaijilla. [Kuvan lähde: National Geophysical Data Center / US Navy] JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E Fig [Bryant, 2001] n Indian Ocean (Sumatra-Andaman earthquake ) East Japan (the Pacific coast of Tohoku) 113

14 JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 114 Tsunamin varoitusjärjestelmän lohkokaavio

16 119 Kaavio DART II -tsunamivaroitusjärjestelmästä A tsunami buoy

17 JGYG-KM-Maanjär-tuhot S-E 123

18 124

Samankaltaiset tiedostot

Sumatran luonnonkatastrofin geofysiikkaa

Sumatran luonnonkatastrofin geofysiikkaa P. Heikkinen 1, L. J. Pesonen 2, A. Korja 1, H. Virtanen 3 ja A. Beckmann 2 1 Seismologian laitos, Helsingin yliopisto, PL 68, 00014 Helsingin yliopisto 2 Geofysiikan