Fale tsunami.doc

Fale tsunami

Katedra Meteorologiii Oceanografii Nautycznej WM WSM w Gdyni

    Fale tsunami są pojedyńczymi falami długimi, powstającymi na skutek trzęsienia ziemi występującego pod dnem morskim (najczęściej), w wyniku podwodnych wybuchów wulkanów lub eksplozji wulkanów na morzu (np.wybuch wulkanu Karakatau, 26-28.08.1883r.) albo też obsunięcia się mas gruntu do morza (Zatoka Lituya na Alasce, 9.06.1958 r.). Pod względem genetycznym tsunami traktuje się jako fale sejsmiczne.
    Fale tsunami charakteryzują się znaczną długością, rzędu kilkunastu - stukilkudziesięciu tysięcy metrów, ich wysokość na otwartym, głębokim oceanie wynosi kilka metrów. Ze względu na bardzo duże długości prędkość przemieszczania tych fal jest duża (rzędu kilkuset km na godzinę) i nawet na dużych głębokościach przemieszczają się jako fale płytkowodzia [c =(g*h)^0.5]. Stromość fal tsunami na otwartych, głębokich wodach jest bardzo mała, stąd, na takich akwenach nie stanowią nie tylko jakiegokolwiek zagrożenia dla statków, lecz są wręcz niezauważalne (czyli jest trochę inaczej, niż przedstawiają to filmy grozy, w których tsunami stanowi jedynie pretekst do ciągania anorektycznych blondynek po płonącej siłowni przez oficera o urodzie i manierach prowincjonalnego fryzjera).
    W monencie dojścia do strefy brzegowej, poruszająca się z dużą prędkością fala długa staje się falą przyboju o stromym czole, jej wysokość wzrasta. Wzrost wysokości fali tsunami uzależniony jest od początkowej wysokości (energii fali), szerokości i nachylenia strefy przybrzeża,w której zachodzi dyssypacja energii fali oraz od topografii linii brzegowej. Im szerszy i o mniejszym nachyleniu szelf, tym silniejsze rozpraszanie energii fali i fala tsunami dochodząca do linii brzegowej ma mniejszą wysokość. W skrajnych przypadkach wysokość fali tsunami sięgać może kilkunastu metrów. Szczególnie duże wysokości fal tsunami obserwuje się w sytuacjach, gdy wąski, dość stromo nachylony szelf przylega do zatok w linii brzegowej. W zatoce dochodzi do dodatkowego spiętrzenia wody.  Ponieważ batymetrię podbrzeża i topografię linii brzegowej można traktować jako stałą (w sensie braku zmian w czasie),  pewne odcinki wybrzeża szczególnie narażone są na częstsze niż na innych odcinkach brzegu występowanie fal tsunami.
    Nadejście fali tsunami zazwyczaj poprzedzone jest szybkim obniżeniem lustra wody o 1-4 metry, które trwa od kilku do kilkunastu minut, po czym następuje gwałtowne i szybkie podnoszenie się poziomu morza, zakończone nadejściem fali tsunami o dużej, kilku - kilkunastometrowej wysokości. Zazwyczaj najwyższa jest pierwsza fala tsunami, po której może przyjść kilka kolejnych, o coraz to mniejszej wysokości. To ostatnie stwierdzenienie jest jednak wcale takie pewne

Niszczycielskie działanie tsunami objawia się w strefie przybrzeżnej, gdzie tworzą one wysoki, stromy wał wody, uderzający w brzeg z dużą prędkością i zmiatający wszystko po drodze. Szczególnie narażonena zniszczenia są urządzenia hydrotechniczne, infrastruktura portowa, statki znajdujące się w portach i i na płytkich, przyportowych redach. W przypadku wystąpienia tsunami statkowi znajdującemu się w porcie grozi zniszczenie lub w bardziej korzystnej sytuacji - odniesienie bardzo poważnych uszkodzeń. Znane są liczne przypadki wyniesienia statków stojących w porcie i osadzenia na nabrzeżu lub uniesienia statków stojących na redzie i osadzenia na lądzie z dala od brzegu (niekiedy na równej stępce).

Ponieważ fale tsunami związane są z występowaniem trzęsień ziemi, najwięcej ich występuje na obszarach aktywnych sejsmicznie. Na pierwszym miejscu należy wymienić tu Pacyfik, w okół brzegów tego oceanu występują bardzo aktywne sejsmicznie obszary związane z czynnymi strefami subdukcji. Wzdłuż wybrzeży Ameryki Południowej, Ameryki Środkowej, Kalifornii Alaski, Wysp Aleuckich, Kamczatki, Wysp Kurylskich, Japonii, Filipin i wysp Indonezji występują często silne trzęsienia ziemi, generujące fale tsunami. Na Oceanie Atlantyckim fale tsunami występują rzadko, lecz jedna z nich, związana z lizbońskim trzęsieniem ziemi (1.11.1755 rok) okazała się wyjątkowo niszczycielska. I1I  Stosunkowo często, choć o niewielkiej sile, występują fale tsunami na Morzu Śródziemnym, zwłaszcza przy wybrzeżach Północnej Afryki (Algeria, Marokko), gdzie strefa przybrzeżna wykazuje stale niewielką aktywność sejsmiczną.
    Odpowiednio silne trzęsienie ziemi, nawet oddalone, jest w stanie wywołać wysoką falę tsunami w ogromnej odległości.

Prognoza fal tsunami nie jest możliwa, brak bowiem możliwości prognozy trzęsienia ziemi. Ze względu jednak na fakt, że fala tsunami rozchodzi się ze skończoną prędkością,  jeśli zna się miejsce, w którym nastąpiło trzęsienie ziemi, jego magnitudę (siłę), oraz batymetrię akwenu, można określić, jak będzie rozchodziła się fala tsunami i jaką energię początkową będzie miała ta fala. Obliczając straty energii fali w funkcji przebywanej drogi oraz szacując czas dotarcia fali tsunami od rejonu jej powstania do danego odcinka brzegu, można z dość dużą dokładnością podać przypuszczalny czas wystąpienia fali tsunami na danym odcinku brzegu oraz jej przypuszczalną wysokość. W ten sposób istnieje możliwość wydania ostrzeżenia o nadchodzącej fali tsunami z kilku - kilkunastogodzinnym wyprzedzeniem, pozwalającym na przeprowadzenie ewakuacji ludności z zagrożonych obszarów, wyprowadzenie statków z portów, postawienie służb ratowniczych w stan gotowości, etc.
    System ostrzegania przed tsunami składa się z sieci sejsmografów, przekazujących w czasie rzeczywistym wyniki pomiarów do odpowiednio oprogramowanych komputerów znajdujących się w centrum zbiorczym. Nadchodzące sygnały są nieprzerwanie analizowane,  jeśli wystąpi trzęsienie ziemi, program określa jego lokalizację (współrzędne geograficzne, głębokość), siłę (ilość wyzwolonej energii) i parametry początkowe wygenerowanej fali tsunami. Jeśli energia fali tsunami przekracza pewien założony próg, dalej modelowane jest rozchodzenie się fali tsunami i określane momenty dojścia do danych odcinków wybrzeża oraz wysokość prognozowaną fali tsunami. Jeśli z kolei prognozowana wysokość fali tsunami na danym odcinku brzegu przekracza wysokość, uznawaną za stwarzającą zagrożenie, program automatycznie generuje komunikat ostrzegawczy, podający przypuszczalny czas dotarcia fali tsunami i jej wysokość, skierowany do danej służby hydrometeorologicznej, obrony cywilnej i administracji morskiej. Szerzej na ten temat - patrz poniżej linki do odpowiednich stron NOAA..
    Najbardziej zagrożone wystąpieniem tsunami są wybrzeża( i porty) Japonii (zwłaszcza od strony Pacyfiku, w znacznie mniejszym stopniuod strony Morza Japońskiego), Kuryli, Kamczatki, Aleutów, Alaski, Ameryki Środkowej, Peru i Chile.
    Ostrzeżenia o tsunami, ze względu na ich nagłość, przekazywane są przez administrację morską na użytek żeglugi dwoma drogami - bezpośrednio przez radio na paśmie VHF (kanał 16 - bezpieczeństwa i wywoławczy) oraz w postaci komunikatów tekstowych przez NAVTEX.  Również na paśmie VHF podawane są zalecenia władz portowych związane z tsunami. Powoduje to, że na statkach znajdujących się w portach, zagrożonych wystąpieniem fali tsunami oficer wachtowy w czasie wacht  portowych winien znajdować się na mostku a UKF-ka i NAVTEX powinny być stale włączone,  zaś przekazywane komunikaty słuchane i czytane. Jeśli okoliczności zmuszają oficera pełniącego wachtę portową do zejścia z mostku, powinien zabierać ze sobą ręczną UKF-kę zwłączonym kanałem 16. Istotną sprawą jest również utrzymywanie siłowni w odpowiedniej gotowości do ruchu.