Warum steuern Schiffe bei einem Tsunami auf die tiefe See zu?

Prüfungsexperte: Wang Zongchen

Nationales Zentrum für Meeresumweltprognosen (Tsunami-Warnzentrum, Ministerium für natürliche Ressourcen) Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Es war ein äußerst friedlicher Morgen , als 160 Kilometer von der Insel Sumatra entfernt in der Tiefsee ein seltenes Erdbeben der Stärke 9,1 ausbrach . Touristen am Ufer stellten fest, dass in der Ferne plötzlich eine furchterregend hohe Wasserwand aus dem Meer aufstieg und wie eine Lokomotive auf sie zuraste. Das war ein Tsunami.

Für die Einheimischen, die seit fast hundert Jahren keinen Tsunami mehr erlebt hatten, blieb die düsterste Erinnerung an den Ozean zurück.

Tsunamis sind riesige Wellen, die durch Unterwassererdbeben, Vulkanausbrüche, Unterwassererdrutsche oder Wetteränderungen verursacht werden. Sie sind mit 700 bis 800 Kilometern pro Stunde schneller als Flugzeuge im Meer und können sich in fast 10 Stunden über den gesamten Ozean ausbreiten. Die Wellenlänge beträgt teilweise bis zu 1.500 Kilometer und auch nach längerer Reisezeit ist keine nennenswerte Dämpfung zu verzeichnen.

Obwohl die Wellenhöhe eines Tsunamis in der Tiefsee normal erscheint und nur etwa 0,1 bis 5 Meter beträgt, wird er, sobald er sich dem flachen Wasser in Küstennähe nähert, extrem heftig. Die Wellenlänge wird kürzer und die Wellenhöhe schnellt in die Höhe. Es entsteht eine „Wasserwand“, die Himmel und Sonne verdeckt . Sie wird von der Topografie des Meeresbodens, der Küstenform und den Welleneigenschaften beeinflusst, wirkt sich ständig auf die Küste aus und überquert sogar die Mole, zerstört Gebäude und überflutet das Land.

In „Small Ball, Big World“ explodiert ein Tsunami! In einem Expertenvortrag mit dem Titel „Das Tosen des Indischen Ozeans“ erlangten wir ein tiefes Verständnis für ein verheerendes Tsunami-Ereignis – den indonesischen Tsunami von 2004.

Welche wissenschaftlichen Grundlagen liegen diesem Tsunami zugrunde, der die Küstenländer des Indischen Ozeans schwer getroffen hat?

Schematische Darstellung der Auswirkungen des Tsunamis im Indischen Ozean 2004

Quelle: Wikipedia

1Warum sind Tsunami-Katastrophen in Indonesien immer so schwerwiegend?

Am 26. Dezember 2004 erschütterte ein Erdbeben der Stärke 9,1 den Meeresboden der Andamanensee nördlich der indonesischen Insel Sumatra und löste einen gewaltigen Tsunami aus, der in den Anrainerstaaten des Indischen Ozeans über 220.000 Menschen das Leben kostete, davon über 160.000 in Indonesien.

Am 28. September 2018 erschütterten ein starkes Erdbeben und ein Tsunami die indonesische Provinz Zentralsulawesi. Dabei kamen über 2.000 Menschen ums Leben, über 2.500 weitere wurden schwer verletzt, fast 70.000 Häuser wurden zerstört und Zehntausende Menschen mussten ihre Häuser verlassen.

Vergleich eines bestimmten Ortes vor und nach dem Tsunami im Indischen Ozean 2004

Quelle: Jiangsu Marine Surveillance

Es ist nicht schwer festzustellen, dass beide Tsunami-Katastrophen in Indonesien auf Erdbeben zurückzuführen waren, die wiederum Tsunamis auslösten. Aus Sicht der Plattentektonik liegt Indonesien an der Subduktionsgrenze zwischen der Indo-Australischen Platte und der Eurasischen Platte . Aufgrund von Plattenkollisionen und -kompressionen kommt es häufig zu Vulkanausbrüchen und Erdbeben. Mit über tausend großen und kleinen Erdbeben pro Jahr ist es die Region der Welt, die am anfälligsten für Erdbebenkatastrophen ist.

Verteilungskarte der sechs großen Platten und vulkanischen Erdbebengürtel

Quelle: People's Education Press High School Geography

Zweitens hat der Tsunami in den Küstengebieten besonders schwere Schäden verursacht.

Indonesien ist mit mehr als 17.000 Inseln der größte Archipelstaat der Welt. Es verfügt über eine lange Küstenlinie und die Bevölkerung lebt überwiegend in den Küstengebieten der Inseln. Selbst wenn es ein globales Tsunami-Warnsystem gäbe, wäre es für ein Land wie Indonesien, das sehr nahe am Tsunami-Entstehungsgebiet liegt, schwierig, rechtzeitig zu reagieren .

2Was ist der Unterschied zwischen einem Tsunami und einer Sturmflut?

In Chinas Küstenstädten sind die Menschen mit Tsunamis wahrscheinlich weit weniger vertraut als mit Stürmen. Jeden Sommer und Herbst verursachen die Sturmfluten der Taifune Schäden unterschiedlichen Ausmaßes an der Südostküste meines Landes.

Da beide riesige Wellen erzeugen, wenn sie sich der Küste nähern, stellt sich die Frage: Was ist der Unterschied zwischen einem Tsunami und einer Sturmflut?

Sturmflut

Quelle: National Disaster Reduction Network

Der erste ist der Unterschied hinsichtlich Ursprung und Auslösemechanismus .

Tsunamis werden hauptsächlich durch Unterwasserbeben, Vulkanausbrüche oder große Erdrutsche unter der Meeresoberfläche verursacht. Wenn sich auf dem Meeresboden ein Erdbeben ereignet, werden große Wassermengen vertikal verdrängt, wodurch eine Reihe starker Wellen entsteht, die sich in alle Richtungen ausbreiten.

Im Gegensatz dazu werden normale Stürme (wie Taifune oder Zyklone) durch Störungen in der Atmosphäre verursacht. Sturmfluten werden daher immer von starken Winden, heftigen Regenfällen und Gewittern begleitet, wobei die Energie des Sturms aus Temperaturunterschieden, Feuchtigkeit und Luftdruck stammt.

Der zweite Grund besteht darin, dass sich die Wellen in ihrer Entstehung und ihrem Zerstörungspotenzial unterscheiden .

Die Wellenlänge von Tsunamis ist extrem lang und kann Hunderte von Kilometern betragen. Sie legen weite Strecken über den riesigen Ozean zurück und erreichen besorgniserregende Höhen, wenn sie sich der Küste nähern.

Quelle: Internet

Im Gegensatz dazu sind Sturmwellen Wellen mit relativ kurzer Wellenlänge, die durch die Übertragung von Windenergie auf die Meeresoberfläche entstehen und deren Zerstörungskraft im Allgemeinen auf die unmittelbare Küste beschränkt ist .

Quelle: Gansu Popular Science Network

Darüber hinaus weisen Sturmfluten und Tsunamis auch deutliche Unterschiede in der Wellenform auf. Eine Sturmflut hat normalerweise nur 1 bis 2 Wellenberge und die Wellenhöhe steigt nicht plötzlich, sondern allmählich an .

Erdbeben-Tsunamis haben mehrere Spitzen und mehrere große, aufeinanderfolgende Wellen, wobei insbesondere die Spitzen der zweiten und dritten Welle am höchsten sind. Es kommt äußerst selten vor, dass sie langsam und leise aufsteigen. Die meisten von ihnen treffen mit lautem und heftigem Lärm auf die Küste und bilden in Ufernähe eine riesige Welle.

Quelle: Wissenschafts- und Technologieverband der Provinz Gansu

Der dritte ist der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Entfernung .

Tsunamis können die Ozeane mit unglaublicher Geschwindigkeit überqueren und erreichen oft mehr als 700 Kilometer pro Stunde. Sie erstrecken sich über ganze Ozeanbecken und können Tausende von Kilometern zurücklegen, bevor sie die Küste eines anderen Kontinents erreichen. Stürme bewegen sich im Allgemeinen langsamer, abhängig von der Windrichtung und den atmosphärischen Bedingungen, und sie legen kürzere Entfernungen zurück, sodass sie eher nur nahegelegene Küstenlinien betreffen.

3Wovon hängt die Geschwindigkeit der Tsunami-Ausbreitung ab?

Bei der Betrachtung des Ausbreitungszeitdiagramms des Tsunamis im Indischen Ozean von 2004 lässt sich leicht feststellen, dass einige Gebiete, die in Luftlinie näher am Epizentrum liegen, später durch den Tsunami erodiert werden. Warum ist das so?

Quelle: Kleiner Ball, große Welt

Die Ausbreitungszeit eines Tsunamis wird im Wesentlichen von zwei Faktoren beeinflusst.

Das erste ist die Wassertiefe. Der Ausbreitungsprozess von Tsunamis in der Tiefsee kann grob als Flachwasserwellen betrachtet werden (die Wellenlänge ist viel größer als die Wassertiefe) und die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist proportional zur Quadratwurzel der Wassertiefe. Je tiefer das Wasser ist, desto schneller breitet sich der Tsunami aus .

Wenn die Wassertiefe des Meeresgebiets, durch das der Tsunami zieht, relativ gering ist, ist auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit gering. Dies führt dazu, dass manches Land zwar in Luftlinie näher an der Tsunamiquelle zu liegen scheint, der Tsunami jedoch tatsächlich langsamer ankommt.

Quelle: Zhihu

Der zweite Faktor sind die Eigenschaften des Meeresbodens. Die Geschwindigkeit und das Verhalten eines Tsunamis können erheblich von den Eigenschaften des Meeresbodens, einschließlich seiner Form und Topographie, beeinflusst werden. Steile Meeresböden neigen dazu, ankommende Tsunamiwellen zurückzuwerfen. Wenn Wellen hingegen auf Unterwasserkämme oder flache Gewässer treffen, verringert sich ihre Geschwindigkeit um das Fünf- bis Zwanzigfache und der Wellenzug wird gequetscht, wodurch die Amplitude der Tsunamiwelle zunimmt. Es ist für die enorme Zerstörungskraft verantwortlich, die freigesetzt wird, wenn ein Tsunami die Küste erreicht, aber es ist auch ein Faktor, der sein Eintreffen verzögert.

Ausmaß der Tsunami-Ausbreitungsgeschwindigkeit und Wellenlänge

Quelle: Umweltenzyklopädie

Die Sommerferien stehen vor der Tür und es ist eine gute Zeit, an den Strand zu gehen. Obwohl die Wahrscheinlichkeit eines Tsunamis vor der Küste Chinas sehr gering ist, sollten Sie dennoch sofort evakuieren, wenn Sie ein Erdbeben in Meeresnähe spüren.

Wenn Sie außerdem ungewöhnliche Gezeitenschwankungen beobachten, beispielsweise einen raschen Rückgang des Meerwassers, sollten Sie die Küste sofort verlassen, da die Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden Tsunamis sehr hoch ist.

Wenn Sie mehr über Tsunamis erfahren möchten, achten Sie bitte auf den neuesten Vortrag von Small Ball Big World!