Tsunami

• Auftreffen des Tsunamis vom 26. Dezember 2004 auf die Küste Thailands bei Ao Nang

  
• Überschwemmter Küstenstreifen in Sendai nach dem Tōhoku-Erdbeben 2011

  
• 3D Tsunami-Animation
• Tsunami


  Eine Abfolge besonders langer Wasserwellen, die sich über sehr große Entfernungen auszubreiten vermögen und als solche eine Verschiebung von Wasser bzw. Meer in Folge einer Verdrängung darstellen

  
• Entstehung und Fortpflanzung eines Tsunamis


  1. Tsunamis werden zu etwa 90 % durch starke Erdbeben unter dem Ozeanboden angeregt

  2. Tsunamis treten mit ungefähr 80 % am häufigsten im Pazifik auf

  3. Ein Erdbeben kann nur dann einen Tsunami verursachen, wenn alle drei folgenden Bedingungen gegeben sind: Das Beben erreicht eine Magnitude von 7 oder mehr, Sein Hypozentrum liegt nahe der Erdoberfläche am Meeresgrund, Es verursacht eine vertikale Verschiebung des Meeresbodens, welche die darüberliegende Wassersäule in Bewegung versetzt

  
• Tsunamis


  • Sie unterscheiden sich grundlegend von Wellen, die durch Stürme entstehen
  • Sie bewegen die gesamte Wassersäule, im Gegensatz zu Windwellen
  • Ihre Geschwindigkeit ist daher praktisch überall von der Wassertiefe abhängig

  
• Schwerewellen


  Tsunamis werden zu den Schwerewellen gezählt, da bei der Fortpflanzung als Rückstellkraft die Schwerkraft wirkt, die auf eine möglichst horizontale Wasseroberfläche hinarbeitet

  
• Wellenlänge


  Bei Tsunamis ist die Wellenlänge (Entfernung von einem Wellenberg zum nächsten) viel größer als die Wassertiefe

  
• Geschwindigkeit


  • Die Geschwindigkeit eines Tsunamis hängt von der Meerestiefe ab: Je tiefer das Meer, desto schneller ist der Tsunami
  • In Ozeanen (Wassertiefe ca. 5000 m) beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit ca. 800 km/h
  • Bei niedriger Wassertiefe, also in Küstennähe, verlangsamt sich der Tsunami, wodurch es zu einem Anstieg der Wellenhöhe und schließlich zum Brechen der Welle kommt

  
• Nur ein Prozent der Erdbeben zwischen 1860 und 1948 verursachten messbare Tsunamis

  
• Tsunamis sind, da ihre Wellenlänge viel größer als die Meerestiefe ist, sogenannte Flachwasserwellen

  
• Typische Wellenlängen bei Tsunamis liegen zwischen 100 km und 500 km

  
• Entstehung von Schwerewellen


  1. Gleichtaktige Bewegung großer Wassermassen

  2. Jedes einzelne Teilvolumen des Wassers bewegt sich nur um winzige Beträge
• Flachwasser-Schwerewelle


  Amplitude, Wassertiefe, Geschwindigkeit der zirkulären Bewegung der Wasserteilchen im Vergleich zur Phasengeschwindigkeit der Welle
• Tsunamis


  • Ihre Wellenlänge ist viel größer als die Meerestiefe, daher sind sie Flachwasserwellen
  • Typische Wellenlängen zwischen 100 km und 500 km
  • Wellenlängen von winderzeugten Wellen nur zwischen 0,2 km und 1 km

  
• Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Wellenlänge und Wellenperiode


  Wellenperiode = Wellenlänge / Geschwindigkeit
• Je größer die Wellenlänge, desto geringer sind die Energieverluste während der Wellenausbreitung
• Bei kreisförmiger Ausbreitung ist die Energie, mit der eine Welle auf einen Küstenstreifen auftrifft, in erster Näherung umgekehrt proportional zum Abstand vom Entstehungsort des Tsunamis

  
• Wellenhöhe (Amplitude) eines Tsunamis

  Hängt von der Energie und der Wassertiefe ab

  
• Bei Tsunamis mit großer Wellenlänge nimmt die Amplitude bei geringerer Wassertiefe zu

  
• Im offenen Meer nimmt die Amplitude eines Tsunamis mit zunehmender Entfernung nur um den Faktor 1/r ab

  
• Energieverlust durch innere Reibung des Wassers ist bei Tsunamis verschwindend gering, der Impuls wird nahezu ungeschwächt weitergegeben
• Tsunamiwellen können die Erdkugel mehrfach umrunden

  
• Auf dem offenen Ozean beträgt die Amplitude eines Tsunamis selten mehr als einige Dezimeter

  
• Zerstörungskraft eines Tsunamis


  Wird nicht grundsätzlich durch seine Amplitude, sondern durch die Wellenperiode sowie durch die transportierte Wassermenge bestimmt

  
• Veränderungen eines Tsunamis beim Auftreffen auf die Küste


  1. Amplitude erhöht sich

  2. Wellenlänge und Geschwindigkeit nehmen ab

  
• Durch Erhaltung der Gesamtenergie wird die zur Verfügung stehende Energie in potentielle Energie umgewandelt, womit die Amplitude der Welle und die Geschwindigkeit der beteiligten Materie zunehmen
• Energiegehalt eines Wellenzuges


  Proportional zu Querschnitt mal Wellenlänge mal Quadrat der Teilchengeschwindigkeit
• Typische Amplituden beim Auftreffen eines Tsunamis auf die Küste liegen in einer Größenordnung von 10 m

  
• Rekordwellenhöhe von 85 m in der Nähe der japanischen Insel Ishigaki
• In Ufernähe einer Tiefseesteilküste kann die Amplitude auf etwa 50 m ansteigen
• In Fjorden können sich Tsunamis auf weit über 100 m aufstauen

  
• Gigantische Wellen über 100 m Höhe können durch Wasserverdrängung im Fjord selbst entstehen, wenn Berghänge in den Fjord rutschen
• Ursachen für das Auftürmen der Wassermassen eines Tsunamis


  1. Allmähliche Verflachung des Wassers

  2. Reduzierung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und damit der Wellenlängen

  3. Buchtenförmige Küste führt zu lateraler Überlagerung oder Fokussierung der Wassermassen

  
• Run-up


  Die Wassermassen, die der Tsunami über die Küstenlinie auf das Land bewegt

  
• Auflaufhöhe


  Die maximale Höhe über dem Meeresspiegel, die das Wasser erreicht
• Brechungseffekte eines Tsunamis


  1. Änderung der Wellenausbreitungsrichtung beim Übergang in Zonen mit unterschiedlicher Meerestiefe

  2. Kann zur Fokussierung des Tsunamis auf einzelne Küstenbereiche führen

  
• Ein Tsunami besteht nicht aus einer einzelnen Welle, sondern aus einem ganzen Paket von Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden

  
• Wellen unterschiedlicher Frequenz breiten sich mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit aus, daher addieren sich die einzelnen Wellen eines Paketes in von Ort zu Ort und von Minute zu Minute unterschiedlicher Weise
• Beim Eintreffen der Welle an der Küste zieht sich zunächst die Küstenlinie zurück, unter Umständen um mehrere 100 m