إسقاطات نموذجية لارتفاعات الأمواج من زلزال اليابان يوم الجمعة. صورة من NOAA. اضغط على الصورة لدقة أعلى.
أدى الزلزال الهائل الذي بلغت قوته 8.9 درجة على مقياس ريختر الذي ضرب الساحل الشرقي جزيرة اليابان الرئيسية في 11 مارس 2011 إلى تسونامي شرس ربما أودى بحياة الآلاف ، وأرسل تحذيرات من تسونامي في جميع أنحاء حوض المحيط الهادئ ، على بعد آلاف الكيلومترات من الزلزال. مركز الزلزال. كيف تسبب الزلازل مثل هذه التسونامي الهائل ، وكيف يمكن للعلماء التنبؤ إلى أين يمكن أن تنتقل هذه الموجات الهائلة؟ تحدثت Universe Today مع آن شيهان ، أستاذة العلوم الجيولوجية في جامعة كولورادو في بولدر ، وهي أيضًا منتسبة إلى المعهد التعاوني للبحوث في العلوم البيئية ، بالإضافة إلى الحصول على مدخلات من ديفيد أدميرال ، الأستاذ المساعد في الهندسة في جامعة كولورادو. جامعة نبراسكا لينكولن.
الكون اليوم: كيف يتسبب الزلزال في حدوث تسونامي؟
ديفيد ادميرال:تتشكل تسونامي عندما يكون لديك زلزال ، وعندما يكون هناك تحول في قاع المحيط مما يؤدي إلى إزاحة الماء ، وهذا الإزاحة يتسبب في تكوين موجة.
يوتا: هل الزلزال بحاجة إلى درجة معينة للتسبب في تسونامي؟
آن شيهان:يعتمد ذلك على المكان الذي يكون فيه أكبر من الحجم. يجب أن يكون شيئًا ما يزيح قاع البحر - فلن يتسبب زلزال كبير في كولورادو ، على سبيل المثال ، في حدوث تسونامي. وأحيانًا تحدث الزلازل التي تتسبب في حدوث تسونامي كبير ، والزلازل ليست بهذه الضخامة - إنها مجرد زلازل تحركت في قاع البحر. لذا ، ليس هناك حد قاسٍ وسريع ، ولكن يجب أن يحدث تحت المحيط ، ويجب أن يحرك قاع المحيط عموديًا - إذا كان يتحرك جنبًا إلى جنب ، فلا يهم كثيرًا.
UT: ما مدى سرعة انتقال موجات تسونامي؟
شيهان:يسافرون حوالي 800 كيلومتر في الساعة (500 ميل في الساعة). يبدو ذلك سريعًا ، لكن بالمقارنة مع الموجة الزلزالية فهي بطيئة. يقال إن تسوانمي يسافر بسرعة طائرة نفاثة ، لكن لا يزال الأمر يستغرق ساعات وساعات للطيران من طوكيو إلى هاواي ، واستغرق تسونامي حوالي 7 ساعات للوصول إلى شواطئ هاواي ، وهو أمر جيد لأن ذلك يعطي الناس الوقت للإخلاء والاستعداد. لكن مع ذلك ، هذه سرعة عالية للسفر في المحيط ، ويمكنها السفر بهذه السرعة بسبب عمق المحيط.
تبلغ سرعة الموجة الزلزالية ، الموجة P (أو الموجة الأولية ، وهي أسرع أنواع الموجات الزلزالية) حوالي 8 كيلومترات في الثانية ، أو 30 ألف كيلومتر في الساعة. هذا أسرع قليلاً ، ويمكن أن تستغرق الموجة الزلزالية بضع دقائق لتقطع نفس المسافة.
يوتا: كيف تختلف أمواج تسونامي عن الأمواج العادية في المحيط؟
شيهان:إنهما مختلفان لأنهما لا يمتلكان قمة وقاعًا يبلغ طولهما أجزاء من الثواني. مع تسونامي ، يبلغ طول الذروة والحوض حوالي 15 دقيقة. حجم الموجة ضخم - على الرغم من أن اتساعها أو ارتفاعها ليس أكبر بكثير مما قد تجده عند ركوب الأمواج ، ولكن هناك جدار كامل من المياه يخرج من خلفه لمدة 15 دقيقة في المحيط . قد لا يكون محسوسًا من السطح - قد يكون هناك ارتفاع طفيف على السطح. بالنسبة للسفن في المحيطات ، فإن الأمواج بالكاد ملحوظة ، لكن في الموانئ يمكن أن تتقلب قليلاً.
أميرال:لذلك ، في المحيط ، قد يكون لديك ارتفاع طفيف في السطح ، لكن الارتفاع يحتوي على الكثير من الطاقة. عندما تصل إلى الشاطئ ، حيث يكون المحيط ضحلًا ، يتناقص الطول الموجي للموجة كثيرًا بسبب انخفاض سرعة الموجة. وعندما تتباطأ النهاية الأمامية للموجة عندما تصطدم بالمياه الضحلة والقصيرة ، فإن الطرف الأمامي يتحرك أبطأ بكثير من النهاية الخلفية وبالتالي فإن النهاية الخلفية للموجة تلحق بالنهاية الأمامية وتبدأ الموجة في التطور سعة عالية. عندما يصل إلى الأعماق الضحلة للغاية حيث ينكسر ، ويلحق الطرف الخلفي الواجهة الأمامية ، يمكن أن يكون الارتفاع مرتفعًا جدًا بحيث يمكن أن يتسبب في تلف أي شيء على سطح الأرض المجاور للمحيط.
شيهان:الفرق بين تسونامي وموجة المحيط هو أن تسونامي يشبه نهرًا كاملاً يظهر - تسونامي يشبه منحدرات الفئة 4 التي تظهر للتو وفجأة يكون لديك نهر من الماء لم يكن موجودًا قبل.
يوتا: لماذا لا يمكن التنبؤ بارتفاع موجات تسونامي جيدًا قبل أن تصل إلى الشاطئ؟
شيهان:بينما يمكننا التنبؤ بالسرعة والاتجاه جيدًا ، قد يكون من الصعب جدًا التنبؤ بالارتفاع في موقع معين.
توجد عوامات DART (تقييم أعماق المحيطات والإبلاغ عن موجات التسونامي) في المحيط وفي قاع المحيط لقياس ضغط قاع البحر ، وهي تقيس أمواج تسونامي لمعرفة حجمها ، ولديها نماذج للتنبؤ بما ستكون السعات. تتمثل طرق تحسين المراقبة في الحصول على المزيد من العوامات وخرائط أكثر تفصيلاً لقاع البحار ، لأن أنماط تضاريس قاع البحر لها تأثير كبير على كيفية تركيز الأمواج. لذلك ، هذا شيء تعمل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بنشاط من أجل الولايات المتحدة والأراضي التابعة لها. إذا كانت لديك خريطة أفضل لقاع البحر ، فلديك تقدير أفضل لنموذج تسونامي وإذا كان لديك المزيد من البيانات من الأمواج في المحيط المفتوح ، فستحصل أيضًا على تقدير ارتفاع أفضل.
أيضًا ، للتنبؤ بتسونامي لاحق ، للحصول على بيانات عن الزلزال نفسه - تحديد موقع مركز الزلزال ومعرفة حجمه بأكبر قدر ممكن من الدقة يلعب دورًا كبيرًا ، وتلعب هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية دورًا كبيرًا في نشر هذه المعلومات في أسرع وقت ممكن.