Stöt ett glas och eventuellt vatten inuti kan sjunka över sidan. Plaska i badkaret och vågor skvalpar. Kasta en sten i en damm och krusningar rör sig utåt i expanderande ringar. I varje fall rör sig vattnet i vågor. Dessa vågor bär energi. Och ju mer energi som tillförs en vattenhaltig miljö, desto kraftfullare kan vågorna bli.
Föreställ dig nu en undervattensjordbävning och den enorma mängd energi den kan överföra till havet. Det beror på att rörelsen av jordskorpan kan förskjuta enorma vattenvolymer och släppa lös en parad av stora och kraftfulla vågor. Vattnet rinner iväg med hastigheter upp till 800 kilometer (500 miles) per timme, eller lika snabbt som ett jetplan.
Så småningom når dessa vågor grunt vatten. De saktar ner och sväller, ibland så högt som en 10-våningsbyggnad. När vågorna så småningom slår mot land, kan de tränga in hundratals kilometer (miles) av kustlinjen. De kan knäppa träd som kvistar, kollapsa kontorsbyggnader och sopa bort bilar. Bland naturens mäktigaste förstörelsekrafter kallas dessa vågor tsunamis (tzu NAAM eez). Den japanska termen betyder “hamnvåg.”
Tsunamis drabbar kustområden cirka 10 gånger varje år. Den första i år inträffade den 6 februari, efter att en jordbävning skakade havsbotten utanför Salomonöarna. Skalvet utlöste en tsunami som dödade minst fem människor i den sydvästra Stillahavsönationen.
Två mycket större tsunamier sticker ut under de senaste 10 åren för att ha orsakat särskilt omfattande förstörelse. Den senaste av dessa drabbade önationen Japan den 11 mars 2011. På bara några minuter förstörde tsunamin städer och dödade cirka 16 000 människor. Dess vågor förstörde också ett kustkraftverk, vilket utlöste en kärnkraftskatastrof.
Den kraftigaste tsunamin i nyare historia inträffade den 26 december 2004. Den började med en jordbävning på havsbotten utanför ön Sumatra i Indonesien. Tsunamins högsta vågor var cirka 50 meter (167 fot). Vittnen rapporterade att de annalkande vågorna lät som ett godståg. Tsunamin dödade omkring 230 000 människor, inte bara i Indonesien utan i länder över hela södra Asien och även Östafrika.
“Atombomber är små jämfört med jordbävningarna på Sumatra eller Japan”, säger oceanografen Dailin Wang, som tittar efter tsunamis vid Pacific Tsunami Warning Center på Hawaii. Han säger att 200 000 av de kraftigaste kärnvapenbomberna som exploderar tillsammans skulle frigöra lika mycket energi som jordbävningen som skakade Japan.
Det finns ingen hejd på en tsunami. Ändå finns det sätt att begränsa dess inverkan. Att få folk ur vägen är det viktigaste. Så Wang och andra forskare utvecklar snabba och exakta tsunamiprognoser. Dessa forskare håller ett öga på jorden med hjälp av ett världsomspännande nätverk av bojar, seismometrar och satelliter. När det behövs, varnar dessa experter befolkningar vid kusten för att potentiellt förödande vågor är på väg.
Andra forskare designar strukturer för att minska förstörelsen av en tsunami. Och andra studerar ännu tsunamiliknande vågor för att lära sig mer om vår planet djupt under vattnet.
På många sätt innebär tsunamiforskning att läsa vågor ungefär som sidorna i en bok. Vågor uppstår inte bara. Andra krafter utlöser dem. När vågor rusar genom vattnet bär och överför de information om dessa krafter. Genom att förstå den informationen hoppas forskarna lära sig mer om vår jord på sätt som kan rädda liv.
Tsunamispottare
Kraftfulla jordbävningar orsakar de flesta tsunamier. Men inte alla stora jordbävningar startade stora tsunamier. (Två gigantiska jordbävningar i april förra året satte till exempel igång små tsunamier som inte orsakade någon förstörelse.) Vid varningscentret på Hawaii övervakar Wang och hans andra tsunamibevakare jordbävningsaktivitet världen över. Teamet arbetar 24 timmar om dygnet och sju dagar i veckan. Experterna skannar rapporter från seismometrar, eller sensorer som upptäcker rörelser i jordskorpan. Data från dessa enheter, utplacerade över hela världen, kan hjälpa till att beräkna en jordbävnings magnitud eller styrka.
Pacific Tsunami Warning Center upptäcker dussintals eller fler jordbävningar varje månad. Endast ungefär en gång i månaden identifierar teamet en jordbävning som kan utlösa en tsunami. Var och en av dessa “får verkligen igång vårt adrenalinet”, säger Wang. “Det är ganska spänt.”
Efter en kraftig jordbävning riktar forskarna sin uppmärksamhet mot tidvattenmätare och speciella sensorer som bärs av bojar. Det beror på att en nyfödd tsunami kan gömma sig i osynligt. I det djupa havet kan en tsunami höja havsnivån med bara några centimeter (tum). Ombord på en båt kanske du inte märker det. Men en flytande vetenskapsstation skulle göra det. Instrumenten överför sina mätningar till satelliter. Dessa satelliter vidarebefordrar sedan informationen till varningscentraler, som den på Hawaii. Forskare använder sedan dessa data för att bestämma en tsunamis styrka och väg.
Jordbävningen som utlöste tsunamin 2011 inträffade 129 kilometer öster om Japan. Under skalvet gled en av jordens tektoniska plattor under en annan. Det tog först forskare cirka 15 minuter att fastställa att detta undervattensbävning var stort. Några minuter till, och experterna uppskattade skalvets magnitud till 9,0. Det är tillräckligt stort för att utlösa en massiv tsunami.
“Även när vi inte hade några vågor inspelade visste vi att det var riktigt dåligt för folket i Japan,” säger Wang. Lyckligtvis hade Japan ett tsunamivarningssystem på plats. Ändå slog de snabbt rörliga vågorna till med tillräcklig kraft för att orsaka skador för miljarder dollar. Ännu mer förvarning kunde ha minskat den effekten.
Hur gömmer man sig
Ibland kan du inte flytta många människor snabbt ur vägen för en tsunami. Så vissa forskare vill flytta tsunamin. Sébastien Guenneau, ingenjör vid Fresnel-institutet i Marseille, Frankrike, designar strukturer för att skydda känsliga kustlinjer från mördande vågor.
Guenneaus sköld blockerar inte en tsunami. Strukturen gör istället kustlinjen osynlig för dess vågor.
Osynlighet är ett hett ämne inom vetenskapen. 2006 byggde amerikanska och brittiska forskare världens första osynlighetsmantel. Vi kan bara se saker som reflekterar, absorberar eller producerar ljus. Kappan fungerar genom att omdirigera ljus runt ett föremål. Det gör den osynlig.
Andra forskare började arbeta med att dölja föremål från andra typer av vågor. Ett team av spanska ingenjörer designade till exempel en akustisk mantel som omdirigerar ljudvågor. Guenneau och andra forskare undrade om vattenvågor också kunde förskjutas. De tänkte sig snart installera tsunamikappor utanför kusten.
“Vi vill inte bryta vågen,” säger Guenneau. “Vi vill bara guida det i rätt riktning. Man måste föreställa sig att man kan dela upp sin tsunami i två”, förklarar han. En effektiv mantel skulle avleda en våg åt vänster och den andra åt höger.
Guenneau utvecklade först detta koncept på en dator. Han byggde senare en liten modell bara några centimeter i diameter. Den var gjord av en samling små upprättstående pelare i koncentriska ringar. När en våg sköljer in i strukturen skjuter arrayen vattnet åt höger eller vänster. Varje våg förvandlas till en bubbelpool.
Hans senaste tsunamitestkappa mäter 2 meter (mer än 6 fot) i diameter. Guenneau testade nyligen den i en 15 meter lång vattenkanal. Kappan fungerade. Nästa är ännu större modeller.
Tyvärr skulle det vara svårt att avskärma en stor strand. Det skulle kräva en hundratals meter lång maskeringsanordning. “Och du skulle behöva kasta den i havet och fästa den på botten,” tillägger Guenneau.
Strukturen skulle bli enorm. Om den konstruerades av höga träpelare, “skulle det inte bli någon påverkan på miljön”, förutspår Guenneau. Det kan till och med ge livsmiljö för havsliv.
Eftersom tsunamier och jordbävningar går hand i hand, kan liknande kappor också skydda mot seismiska vågor, säger Guenneau. Faktum är att han och hans medarbetare designade en sådan enhet. När den planteras i marken kan den skydda kärnreaktorer och andra byggnader från jordbävningar.
Tsunamis mindre kusin
Havet är inte det enda stället där stora vattenvågor kan orsaka förödelse. I en simbassäng, stor sjö eller någon annan sluten vattenmassa, en våg känd som en seiche (SAYSH eller SESH) kan bildas.
Forskare har studerat seicher, eller stora vågor som skvalpar fram och tillbaka, i Yellowstone Lake för att bättre förstå vad som ligger under. Seglea
Jordforskaren David Mencin säger att en seiche är mer lik slash i ett badkar än en tsunami. En seiche kan utvecklas när vinden blåser över en sjö under lång tid. Den vinden samlar vatten vid ena stranden. När vinden upphör rinner vattnet fram (och sedan tillbaka) som en våg. Även om de är mindre kända och generellt sett mindre än tsunamier, kan seicher fortfarande vara dödliga.
Mencin arbetar med en universitetsbaserad geovetenskaplig forskningsinstitution baserad i Boulder, Colo. Den samlar ett stort nätverk av forskare. Mencins team har använt töjningsmätare, eller enheter som mäter jordens sträckning och dragkraft, för att spåra tsunamier när de närmade sig Nordamerikas västkust. Nyligen använde Mencin samma apparater för att studera en seiche i Yellowstone Lake. Liksom stora delar av Yellowstone National Park ligger denna sjö på toppen av en gammal vulkan. Under den steniga botten finns en reservoar av delvis smält sten, eller magma.
Seichen i Yellowstone Lake förbryllar forskare. Den slutar aldrig att studsa från strand till strand, även när isen täcker sjön. När seichen färdas, flyttar den mycket vatten fram och tillbaka över en liten fläck av jordskorpan. Faktum är att vikten av det vattnet deformerar skorpan, precis som en bowlingklot gör när den rullas över en luftmadrass.
Den bowlingklot rullar dock annorlunda om luftmadrassen flyter på vatten eller ligger på ett cementdäck. Det är liknande för seichen, som reser annorlunda än om Yellowstone Lake satt ovanpå en tjock, solid skorpa. Så att använda töjningsmätare för att studera seichen kan avslöja information om strukturen på jordskorpan, säger Mencin. Detsamma gäller tsunamis, tillägger han.
Även om tsunamier och seicher är destruktiva, kan dessa vågor också vara lärorika. Deras dyningar förmedlar information om förhållandena djupt inne i vår turbulenta planet.
Kraftord
adrenalin Ett hormon som produceras av körtlar (binjurarna) när någon är stressad av rädsla, ilska eller ångest. Det kan få hjärtat att slå snabbare och låta musklerna prestera bättre än normalt. Adrenalin är en del av kroppens “fight or flight”-respons på stress. Det kan en kort stund hjälpa någon att springa snabbare eller tillfälligt öka musklernas prestanda (som för att lyfta vikter).
boj En flytande anordning förankrad i botten av en vattenmassa. En boj kan markera kanaler, varna för faror eller bära instrument för att mäta miljön.
koncentrisk En serie cirklar eller ringar som har en gemensam mittpunkt.
jordbävning En plötslig och våldsam skakning av marken , ibland orsakar stor förstörelse. Jordbävningar är resultatet av rörelser i jordskorpan eller vulkanisk verkan.
seiche
En tillfällig störning eller svängning i vattnet nivån på en sjö eller annan sluten vattenmassa, särskilt en som orsakas av förändringar i atmosfärstrycket.seismologi Den vetenskapliga studien av jordbävningar och liknande fenomen .
strainmeter En enhet som används för att mäta förändringar i jordens skorpa, på grund av förskjutningar i massa eller andra pålagda krafter.
tektonisk platta En av de gigantiska plattorna som gör upp jordskorpan.
tsunami En eller flera långa, höga havsvågor orsakad av jordbävning, undervattensskred eller annan störning.
Word Find (klicka här för version för utskrift)
Leave a Reply