Rapport om Tsunami-bølger | Naturgeografi B

Side 1

1

1

Tsunami-bølger.

Øvelsesformål:

At afklare forholdet mellem havdybde og bølgehastighed for en tsunami-bølge.

Materiale:

- Vandstrømskar –Tommestok- Stopur (brug evt. mobiltelefon) - Pudsebræt

Fremgangsmåde og beregninger.

1. Fyld vandstrømskarret op med 0,5 cm vand.

2. Mål baljens længde som er bølgens rejselængde. Indfør afstanden i tabel 1.

3. Pudsebrættet skal ”presses”/”skubbes” ned i vandet i den ene ende af baljen, så der bliver skabt en bølge, der bevæger sig fra den ene ende til den anden ende af baljen.

Pudsebrættet skal ikke ”tabes” i vandet, men føres stille og roligt ned. Sørg for at vandet falder til ro og at I presser pudsebrættet ned i vandet på samme måde hver gang.

4. Øv jer et par gange i at måle tiden fra bølgen rammer den ene kant til den når den anden kant.

5. Udfyld tabel 1. (påfyldt 0,5 cm vand).

6. Udregn den gennemsnitlige tid på baggrund af de ti forsøg.

7. Beregn bølgens hastighed i cm/sek. Og omregn til m/s

8. Foretag det samme eksperiment med ”havdybderne” 1 cm, 2 cm og 3 cm. Udfyld resten af tabel 1.

9. En tsunamibølge har en meget stor bølgelængde L (L er afstanden fra bølgetop til

bølgetop) ofte flere hundrede kilometer. Havdybden vil derfor være mindre end L/2 og

derfor når bølgen helt ned til bunden. Hastigheden kan derfor på åben vand beregnes ved

                                                                  2
hjælp af følgende: Hastighed = √(g*d), hvor g = tyngdeaccelerationen (9,81 m/sek ) og d =

dybden i m.

Side 2

2

2

Almindelige vindskabte bølger på havdybder større end L/2 har ingen kontakt med bunden.
Deres hastighed (c) på dybt vand bestemmes kun af længden idet c= 1,25√L.

10. Beregn og udfyld tabel 2

11. Sammenlign resultaterne fra eksperimentet med de beregnede værdier for en rigtig havdybde. Er der overensstemmelse?

- se svar ved opgave 1.

Fejlkilder:

1. Pladen med vand er lidt skæv.

2. Hvor kraftigt man bevæger pudsebrættet, det er en typisk fejlkilde!

3. Hvis vandet ryger ud af bakken, så rammer bølgerne ind i hinanden og bølgen tager den næste bølge.

Tabel 2. Ændringer i en tsunamibølges hastighed med havdybden. Beregnede værdier.

Dybde (m) Hastighed (m/sek) Hastighed (km/t)

4000

√ 9,81 ∗ 4000 =𝟏𝟗𝟖,𝟎𝟗 𝒎/𝒔

𝑚 (60*60) 3600 * 198,09 = 713127,2
𝑠^{2}
m/t /1000 = 713 km/t

2000 140 m/s 504,3 km/t

Tabel 1 Tsunamiforsøg

Vanddyb Bølgens 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Gennem Bølgehas Bølgehas de

Rejse Snits tighed tighed

længde Tid Cm/sek m/s
121 gennemsnitstid/100
cm/gennemsnitstid
0,5cm 121cm 3,71 3,50 3,81 4,44 3,60 3,81 4,25 3,91 4,13 3,66 3,882 31,17 cm/sek 0,31 m/s

sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek.

1cm 121cm 3,51 3,18 3,78 3,34 3,55 3,55 3,35 3,46 3,68 3,08 3,448 35,09 cm/sek 0,35 m/s

sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek.

2cm 121cm 2,08 2,08 2,18 2,33 2,40 2,25 2,25 1,78 2,20 2,35 2,19 55,25 cm/sek 0,55 m/s

sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek.

3cm 121cm 1,96 2,03 1,83 1,78 1,70 1,81 1,66 1,98 1,92 1,85 1,852 65,33 cm/sek 0,65 m/s

sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek. sek.

Side 3

3

3

1000 99,04 m/s 356,6 km/t
500 70,04 m/s 252,1 km/t
200 44,3 m/s 159,5 km/t
100 31,3 m/s 112,75 km/t
50 22,15 m/s 79,7 km/t
25 15,66 m/s 56,4 km/t
10 9,9 m/s 35,66 km/t

Opgave:

1. Øvelse - formål - fremgangsmåde – resultater

Resultaterne fra forsøget (tabel 1) og de udregnede resultater (tabel 2) er i overensstemmelse med hinanden, da de bunder i samme resultater, hvor bølgerne bliver langsommere, jo tættere de kommer på kysten, altså på lavere vand.

Det ser vi fx ved tabel 2, hvor bølgen ved en havdybde på 4000 m bevæger sig med 713 km/t,

og hvor den så falder i takt med at vandstanden falder. Til sidst er der kun 10 meters dybde,

hvor bølgen kun bevæger sig med 35,66 km/t. Her har bølgen altså ikke mulighed for at ”folde

sig ud” og bevæge sig. Den skal ud på dybt vand for at udfolde sig og få fart på.

2. Giv en faglig behandling af jordskælv og jordskælvsbølger med udgangspunkt i det jordskælv der udløste tsunamien i Thailand i 2004.

Jordskælv opstår, når der sker pludselig forskydninger i undergrunden. Det var først i

1960’erne at man fandt ud af at det er pladetektonikken, der er skyld i jordskælvene. Pladerne bevæger sig på tre forskellige måder. Hvis pladerne bevæger sig væk fra hinanden er det en konstruktiv pladegrænse, hvis de bevæger sig mod hinanden er det en destruktiv pladegrænse. Til sidst har vi pladerne, der bevæger sig forbi hinanden og som kaldes de bevarende pladegrænser. Havet kan også, udover pladebevægelserne, bringes i bevægelse ved meteornedslag, jordskred og eksplosioner.

En anden måde jordskælv kan opstå på, er når der frigives elastisk energi, der gennem længere tid (evt. flere 100 år) har samlet sig i en bjergartsmasse, der så frigøres ved bruddannelse eller aktivering af et allerede eksisterende brud. Brudene, der dannes ved jordskælv og som medfører forskydninger af lag eller massive bjergarter, kaldes forkastninger.

Her findes der også tre forskellige typer: normalforkastninger (ved konstruktive pladegrænser og ved kontinentopsplitning), overskydninger (ved de destruktive pladegrænser – reverse forkastninger: er stejlere end overskydninger) og sideværts forkastninger (de bevarende pladegrænser, de mest almindelige i kontinentskorpen).

Jordskælvet ved Sumatras vestkyst i 2004 var en overskydende forkastning, der løftede havbunden flere meter, og de fleste steder op til cirka 20 meter. Efter at havbunden løftede

sig, blev vandet så skubbet opad og her opstod den gigantiske tsunami (japansk ’Tsu’ = havn,

Side 4

4

4

’nami’ = bølge). Det var her, hvor pladeranden blev holdt elastisk nede, indtil den

jordskælvsoverskydende forkastning blev dannet. Ved bruddet blev den Eurasiske Plade skudt

12 meter ind under Den Indo-Australske Plade.

Tsunamien brasede igennem det Indiske Ocean og ved Andamanernes kyst var den op til 20 meter høj, men ved Thailands kyster 2-5 meter høj. Tsunamien kostede 200.000 mennesker livet. Dette høje dødstal kunne være mindsket ved et varslingssystem, men det blev der først ordentlig fokus på efter at jordskælvet havde ramt Sumatras kyst. Jordskælvets epicenter (se billedet, kig på stjernens placering i forhold til pladegrænsen) ligger i området, hvor den Indisk Plade går ind under Burmapladen (30 kilometers dybde!) i en subduktionszone ved en strækning på godt 100 km. Efter dette store jordskælv har der været mange efterfølgende mindre jordskælv, der også kan ses markedet som cirkler, på billedet ovenover. Det kraftigste kom tre måneder senere, d. 28 marts 2005 og målte 8,7 på Richterskalaen. Jordskælvet ved Sumatra målte 9,3 og er verdenens 5 største jordskælv!

De rystelser et jordskælv skaber, spreder sig som bølger. De går både gennem jorden og langs jordoverfladen, og de måles for at kunne finde ud af, hvor jordskælvet er sket og hvor stort det er. Disse er de seismiske bølger, der registreres af seismografer, der opdeler bølgerne i P

(primær = longitudinalbølger (længdebølge), lydbølger), S (sekundær = langsommere end P-

bølgerne, tranversalbølger (vinkelrette på udbredelseslinjen)) og overfladebølger (langs jordoverfladen bl.a. L-bølger). Jordskælvsbølger kan også omtales i forhold til dens hastighed, længde og højde, hvilket bliver forklaret i næste opgave, 3.

3. Forklar hvad der sker med bølgehastighed, bølgelængde og bølgehøjde når tsunamien nærmer sig land.

Tsunamier dannes også når der pludselig sker en ændring af vanddybden. Her hæves eller sænkes havoverfladen, og vandsøjlen strømmer ind til et lavere område, hvor der kommer færre bølger. Afstanden mellem bølgerne kan være flere hundrede eller tusinde meter og her ses de ikke på lavere vand, hvor hastigheden også er relativ lav. På dybt vand kan bølgerne nå en hastighed på 700-800 km i timen og samtidig formindskes afstanden. Det fremkommer også i vores forsøg, hvor hastigheden øges, jo dybere vandet bliver.

Side 5

5

5

Når bølgen nærmer sig kysten standses den til ca. 50 km i timen, hvilket resulterer i en brat opbremsning, der skaber en kæmpe bølger op til 30 meters højde. Det er her, bølgen bliver farlig!!

4. Undersøg mulighederne for at varsle en tsunami.

Der findes et tsunamivarslingssystem, hvor medlemslandene får besked om en kommende tsunami, når måleudstyret på flydebølgerne registrerer en ændring, der kan være optakt til tsunami. Medlemslandene kan ligge langt væk fra det pågældende land, men eftersom at en tsunamiens forkastningsområde kan være rigtig stort, så er det derfor relevant for dem at være en den af varslingssystemet.

Er tsunamien på dybt vand er den sjældent mere end 1 meter høj, og her vil varslingssystemet ikke kunne registrerer bølgen. Først når bølgen kommer ind på et lavere vandområde kan varslingssystemet opfange bølgens tegn på en kommende tsunami. Dog kan en tsunamiadvarsel først sendes ud til varslingssystemet ca. 15 minutter før, hvilket gør at folk ved kysten, ikke har særlig stor mulighed for at blive evakueret. Men advarslen kan simpelthen ikke sendes før, da rystelserne fra jordskælvet først skal nå ud til seismograferne, hvorfra data sendes til en central computer, der her beregner jordskælvets Richtertal og epicenter. Sumatra-jordskælvet i Thailand blev opdaget ved en højdemålingssatellit, der opdagede tsunamien i det Indiske Ocean. Sådanne satellitter overvejer man nemlig at bruge i fremtidens varslingssystem.

Materiale: Øvelsen, vedlagte tekst, s 70-72 i Naturgeografibogen samt materiale fra nettet.

Forsøget, hvor resultaterne i tabel 1 er fra.

Side 6

Tsunamier En tsunami er en flodbølge der bl.a. kan opstå som følge af et Jordskælv. Ordet er japansk Tsu betyder havn, og nami betyder bølge Piudselige begivenheder som meteornedslag, eksplosioner 99 jordskred der kan bringe havet i bevægelse, kan også udløse bølger og oversvømmelser Men de egentlige tsunamier opstår som regel først når jordskælv bringer havbunden i bevægelse, feks ved jordskred på skråninger under havets overflade, eller hvis havbunden forrykkes pga pladebevægelser Idet vestlige Stillehav ud for Japan, Indonesien og Filippinerne er der ‘skabt mange dybgrave hvor en oceanbundsplade gider ned under en anden oceanbundsplade På de stejle skrænter | dybgravene kan der opstå jordskred som kan udløse meget store masseforskydninger og resultere | enorme bølger Også en eksplosionsvulkan kan forårsage en tsunami som det f.eks var tilfældet på Thira/Sentonmi (figur 9 24), eller da vulkanen Krakatau (meilem Sumatra og Java) eksploderede I 1883 Eksplostonen vækkede sovende mennesker 1 Australien (3 000 km derfra) og udløste | et begrænset område bølger på næsten 40 meters højde, en såkaldt megatsunami De ekstremt høje bølger og den begrænsede udbredelse skyldes muligvis at eksplosionen skete på niveau med havets overflade Til gengæld fortsatte bølgebevægelsen rundt om hele Jorden, og 1% døgn efter kunne en svag vandstandsstigning registreres så langt væk som | Den Engelske Kanal Krakataukatastrofen kostede 35 000 mennesker livet — et stort tal, men kun en brøkdet af de omkomne efter tsunamskatastrofen | Det indiske Ocean | december 2004 Tsunamien | Det Indiske Ocean Det jordskælv der udløste tsunamien | 2004, blev målt til 9.0 på Richterskalaen og er det femtestørste registrerede jordskælv nogensinde Epicentret blev angivet ti et punkt 150 km vest for det nordlige Sumatra Men reelt var jordskælvets fokus eller hypocenter en ca. 100 km lang forkastning der igen var en del af en 1 200- 1.400 km lang forkastningszone der strakte sig fra Sumatra | syd til og med de indiske Andamanerger | nord Jordskælvets dybde var ca 30 km, og forkastningsomradet omfattede hele vestsiden af den hile Burmaplade Det kraftige jordskælv forklares af det tektoniske bitlede 1 området Den Indisk-australske Plade skyder sig med en hastighed på ) gennemsnit 6 cm om året ned under den lille Burmaplade Men bevægelsen foregår | ryk når spændingerne mellem Irtosterepladerne pludselig udløses Idet primære jordskælvsområde var forkastningen 15-20 meter Det betyder at Den indisk-eustraiske Plade og Burmapladen rykkede sig 15-20 meter | forhold til hinanden over en ca. 100 km lang strækning og noget mindre over de resterende 1 100-1.300 km. En forkastning på 20 meter et ryk svarer til næsten 300 års opbygget spænding, og energimængden der blev udløst svarer til 23.000 Hiroshimaatombomber Selve skælvet 1 det primære jordskælvsområde varede 3-4 minutter 0g havde | sig selv en ødelæggende eftekt på de nærliggende øer og på det nordhge Sumatra Men katastrofens omfang skyldtes Især de tsunamier som jordskælvet udløste, og tsunamterne blev først og fremmest sat i gang af adskillige meters forskydninger af selve havbunden Tsunamiens udvikling En tsunami bevæger sig med en hastighed på op til 1 000 km/t på dybt vand og har her en bølgelængde på flere hundrede kilometer På dybt vand bliver den sjældent mere end 1 meter høj og vil derfor næsten ikke blive registreret af skibe langt til søs Når tsunamien nærmer sig kysten, og vanddybden aftager, betyder friktionen mod havbunden at bølgehastigheden nedsættes. Til gengæld presser den bagfra kommende vandmængde bølgen op, og tsunamuen får karakter af en flodbølge der med en enorm kraft og med en anselig højde vælter ind over kystområdet I processen hvor tsunamien opbygges nær land, suges vandet ofte ud og blotlægger havbunden langt ude som var det ebbe, hvorefter tsunamien vælter frem. Langs hele den over 1.000 km lange forkastningszone ud for Sumatra forplantede en bølgeryg sig ud til alle sider, men krathost

9.5 Pladegrænser i Det indiske Ocean
INDIEN
BANGLADESH
Bengalske Havbugt
MYANMAR (BURMA)
KINA
Eurasiske plade
VIETNAM
HANOI
LAOS
VIENTIANE
RANGOON
THAILAND
BANGKOK
CAMBODJA
PHNOM PENH
Chennai (Madras)
Indiske plade
Nicobarøer
Burma-pladen
Vulkanøer
COLOMBO
SRI LANKA
Sundapladen
KUALA LUMPUR
MALAYSIA
SINGAPORE
INDISKE OCEAN
INDONESIEN
SUMATRA
Sundagraven
Australske plade
0 100 200 km
Hovedskælvet 26. december 2004
Efterskælv > 4,0 på Richterskalaen
Vulkaner
Pladegrænser
Konstruktiv pladerand
Destruktiv pladerand
Bevarende pladerand. Pilene angiver pladernes indbyrdes bevægelser.
Destruktiv pladerand hvor den Indiske Plade glider ned under Burmapladen, og den Australske Plade glider ned under Sundapladen.
Kilde: Geografforlaget, Net-Atlas.

6

Side 7

9.6 Tsunamibølgefysik
213 km    23 km    11 km
4 000 m    50 m    10 m
Dybde (m) | Hastighed (km/t) | Bølgelængde (km)
7 000 | 943 | 282
4 000 | 713 | 213
2 000 | 504 | 151
200 | 159 | 48
50 | 79 | 23
10 | 36 | 11
Kilde: www.prh.noaa.gov Tsunami Glossary 1/2005.

i østlig og vestlig retning De store havdybder i Det Indiske Ocean og dermed bølgehastigheder på op imod 700 km/t gjorde at flodbølgerne stort set ramte Sn Lanka | vest på samme tidspunkt som bølgerne ramte den thailandske kyst | est, til trods for at der fra forkastningsområdet er næsten dobbelt så langt ti Sn Lanka som til Thailand. | lobet af 2% time var flodbølgerne nået ud til alle kysterne | Sri Lanka, Indien, Bangladesh, Myanmar og Thailand 7¥% time efter nåede tsunamien Somalia hvor 300 blev dræbt. Hardest gik det ud over Sumatra og de nordlige indonesiske øer der lå tættest på epicentret Ødelæggelserne blev forårsaget af typisk tre flodbølger med efterfølgende tilbageløb, og især den anden flodbølge var meget ødelæggende De fieste steder blev der rapporteret om 2-4 meter høje bølger Men mange steder nåede bølgerne op på over 6 meter og enkelte steder over 10 meter Hvor voldsom tsunamien blev, afhang dels af afstanden fra epicentret, dels af kystprofilen. Nogle kyststrækninger lå I læ for flodbølgerne, andre blev ramt med fuld kraft, og sine steder stoppede vandmasserne først flere kilometer inde over land | alt omkom ca. 300 000 — heraf 225 000 alene | Indonesien Tsunamivarsling Ved hjælp af måleudstyr på flydebøjer 1 havet er det muligt at registrere om en tsunami er på vej. På et center nær Honolulu på Hawait eksisterer der 1 dag et tsunamivarslingsystem der omfatter Stiilehavsomradet. Herfra udgår varslinger til 26 medlemslande Hvis et sådant system havde været I funktion for Det Indiske Ocean, ville mange menneskeliv være sparet Den 26.12 2004 blev det voldsomme jordskælv registreret på samtlige setsmografer omkring Det indiske Ocean, og alle geologer vidste at et sådant skælv indebar en overhængende fare for store tsunamier Men der var ikke opbygget et system der kunne varsko turister og mdbyggere | området De mange dræbte og savnede turister I området har skabt et internationalt pres for et varslingssystem ligesom landenes egne tabstal naturhgvis har rejst det samme spørgsmål Men et er selve opbygningen og vedligeholdelsen af et sådant system, noget andet er mulighederne for reelt at komme ud med sådanne varslet | de mange fattige områder omkring det indiske ocean Det kan derfor vise sig at have lange udsigter før et egentlig varsiingssystem er 1 funktion Kystområde syd for Banda Aceh på det nordlige Sumatra før og efter Tsunamien den 26/12 2004 (april 2004 og januar 2005) Målestok 1:60.000. Kilde: www.digitalglobe.com 5/2005.

7

Side 8

8

8