A2 Tsunamis und Hintergrundstörungen

Thema

Tsunamis sind langperiodische Schwerewellen mit einer Dauer von fünf bis sechzig Minuten, die entstehen, wenn der Meeresboden vertikal aufgewühlt wird. Dies kann durch ein Erdbeben mit vertikaler Komponente in der Bewegung der tektonischen Platte, einen Unterwasser-Erdrutsch, einen Unterwasser-Vulkanausbruch oder den Einsturz einer Vulkancaldera verursacht werden. Im Gegensatz zu Windwellen, die nur die oberen Wasserschichten bewegen, versetzen Tsunamis die gesamte Wassersäule vom Meeresboden bis zur Oberfläche. Genau diese Bewegung der gesamten Wassersäule ermöglicht es einem Tsunami, weitaus mehr Energie zu transportieren als jede Windwelle gleicher Höhe. Auf dem offenen Ozean bleibt ein Tsunami nahezu unbemerkt: Seine Amplitude erreicht kaum mehr als ein Zehntel bis einen Meter, obwohl seine Wellenlänge zwischen einhundert und tausend Kilometern liegt und er sich mit Geschwindigkeiten zwischen zweihundert und siebenhundert Kilometern pro Stunde ausbreitet. Wenn sich der Tsunami der Küste nähert, bremst ihn das flache Wasser ab. Genau diese Verlangsamung führt dazu, dass seine Amplitude, die im offenen Ozean so gering ist, sich vor dem Erreichen des Landes enorm verstärkt.

Diese Küstenverstärkung folgt einer Beziehung, die als Greensche Verstärkung bekannt ist: Die Amplitude des Tsunamis nimmt mit abnehmender Wassertiefe zu, und zwar umgekehrt proportional zur vierten Wurzel dieser Tiefe. So kann eine Verringerung der Wassertiefe von viertausend Metern im offenen Ozean auf nur zehn Meter in Küstennähe die Welle bis zu vierzigfach verstärken. Wie hoch das Wasser letztendlich an der Küste steigt, hängt jedoch nicht nur von dieser Greenschen Verstärkung ab, sondern auch von der Beschaffenheit des Meeresbodens und der Geometrie der Küstenlinie – zwei Faktoren, die dazu führen, dass derselbe Tsunami eine Küste viel stärker überfluten kann als eine andere, selbst wenn beide von derselben Welle aus dem offenen Ozean getroffen werden.

Nicht alle Tsunamis entstehen vom Meeresboden: Meteotsunamis werden ausgelöst, wenn eine schnellziehende atmosphärische Störung – ein Sturm, eine Front oder eine Wasserhose – Resonanzen an der Meeresoberfläche hervorruft. Diese Resonanz, die gleiche Proudman-Resonanz, die die Sturmflut eines tropischen Wirbelsturms verstärkt, tritt auf, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit der atmosphärischen Druckstörung mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer langen Welle im Wasser übereinstimmt. In diesem Fall schwillt die Meeresoberfläche um fünf bis zwanzig Zentimeter an, eine Verstärkung, die an besonders resonanzstarken Küsten ein bis zwei Meter erreichen kann.

Die rechtzeitige Erkennung eines Tsunamis hängt von Frühwarnsystemen ab, die sowohl seismische Aktivitäten als auch den Meeresspiegel in Echtzeit überwachen. Die Zeit, die ein Tsunami von seinem Ursprung bis zu den entferntesten Küsten benötigt, wird in Stunden gemessen – der Tsunami im Indopazifik 2004 beispielsweise brauchte sieben bis acht Stunden, um die afrikanische Küste zu erreichen. Genau diese Laufzeit ermöglicht es, Warnungen zwischen fünf Minuten und zwei Stunden vor dem Eintreffen des Tsunamis an den jeweiligen Küsten auszugeben.

Wenn ein Tsunami schließlich die Küste erreicht, trifft er nicht als einzelne Welle ein, sondern in mehreren aufeinanderfolgenden Wellenzügen, die sich über mehrere Stunden erstrecken. Oft ist es die zweite oder dritte Welle, nicht die erste, die die größte Höhe erreicht. Von der vertikalen Erschütterung des Meeresbodens, die den Tsunami auslöst, über die Greensche Verstärkung, die ihn beim Annähern an die Küste vergrößert, bis hin zu den Warnsystemen, die gegen diese Laufzeit ankämpfen – alles an einem Tsunami trägt dazu bei, dass die eigentliche Gefahr nicht mit der ersten sichtbaren Welle, sondern mit den folgenden Wellen eintrifft.

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