Flóðbylgjur — bábiljur og veruleiki

SÓLIN var nýsest föstudagskvöldið 17. júlí árið 1998 er jarðskjálfti reið yfir. Íbúar nokkurra smáþorpa á norðurströnd Papúa urðu óþyrmilega varir við skjálftann enda var hann 7,1 stig á Richterkvarða. Tímaritið Scientific American segir að jörð hafi skolfið á „30 kílómetra svæði við ströndina“ og „hafsbotninn fyrir utan hafi skyndilega aflagast. Sléttur hafflöturinn lyftist og myndaði ógurlega skjálftaflóðbylgju.“

Áhorfandi segist hafa heyrt eins og fjarlægt þrumuhljóð sem dofnaði smám saman um leið og sjórinn féll hægt niður fyrir venjulegt stórstraumsfjöruborð. Fáeinum mínútum síðar kom hann auga á fyrstu flóðbylgjuna sem var um það bil þriggja metra há. Hann reyndi að forða sér á hlaupum en hún náði honum. Önnur og hærri flóðbylgja jafnaði þorpið hans við jörðu og þeytti honum heilan kílómetra inn í nálægan fenjaviðarskóg. „Af braki efst uppi í pálmatrjánum mátti ráða að ölduhæðin hafi verið 14 metrar,“ að sögn tímaritsins Science News.

Risaflóðbylgjur urðu að minnsta kosti 2500 manns að bana þetta kvöld. Timburframleiðandi gaf síðar timbur til að reisa mætti nýja skóla, en það virkaði eins og hálfgerð kaldhæðni því að það voru varla nokkur börn eftir til að sækja skóla. Flest börnin, eða rúmlega 230, fórust þegar flóðbylgjan reið yfir.

Hvað er skjálftaflóðbylgja?

Japanar kalla þessar flóðbylgjur tsunami, sem merkir „hafnarbylgja,“ og orðið hefur verið tekið upp í ýmis tungumál. Bókin Tsunami! segir að þetta sé „viðeigandi heiti því að þessar risaöldur hafa oft á tíðum valdið dauða og eyðileggingu í japönskum höfnum og sjávarþorpum.“ Hvað veldur því að þessar  flóðbylgjur eru svona gríðarlega stórar og öflugar?

Öldu- og bylgjuhreyfingar sjávar eru af mismunandi gerðum. Fyrst er að nefna sjávarfallabylgjurnar, hinar reglubundnu breytingar á sjávarhæð sem stafa af aðdráttarkrafti tungls og sólar. Þá er að nefna stormöldur sem myndast vegna áhrifa vinda. En þó svo að það geti myndast 25 metra háar stormöldur í ofsaveðri eru þær mjög ólíkar skjálftaflóðbylgjum. Ef kafað væri undir þessar risastóru stormöldur kæmi í ljós að áhrif þeirra dvína mjög því dýpra sem farið er. Og þegar komið er niður á visst dýpi er tæplega nokkur hreyfing á sjónum. En skjálftaflóðbylgjurnar eru annars eðlis því að áhrifa þeirra gætir allt niður á hafsbotn, jafnvel þótt dýpið teljist í kílómetrum.

Skjálftaflóðbylgjan nær niður á hafsbotn af því að hún myndast við stórkostlegt botnrask. Annaðhvort lyftist sjávarbotninn og lyftir sjónum með sér ellegar sekkur hann og myndar dæld í yfirborð sjávar í stutta stund. Bungan, sem myndast á sjávarfletinum ef botninn lyftist, getur náð yfir 25.000 ferkílómetra.

Hvort heldur gerist þá tekur sjávarborðið að sveiflast upp og niður vegna aðdráttarafls jarðar og við það myndast sammiðja öldur, líkt og þegar steini er kastað í poll. Það er útbreidd skoðun að skjálftaflóðbylgjur séu einar og stakar en svo er augljóslega ekki því að þær breiða úr sér í eins konar bylgulest. Sams konar hamfaraflóðbylgjur geta myndast við eldgos eða skriðuföll neðansjávar.

Einhver hrikalegasta flóðbylgjuhrina sögunnar gekk yfir í ágúst árið 1883 er sprenging varð í eldfjallinu Krakatá í Indónesíu. Hæstu flóðbylgjurnar urðu hvorki meira né minna en 41 metri yfir sjávarmáli og þær sópuðu burt um 300 strandbæjum og þorpum. Talið er að yfir 40.000 manns hafi farist.

Tvíþætt eðli skjálftaflóðbylgna

Öldur af völdum vinda ná í mesta lagi 100 kílómetra hraða miðað við klukkustund en fara yfirleitt mun hægar yfir. „Skjálftaflóðbylgjur geta hins vegar farið með þotuhraða,“ segir bókin Tsunami!, „og náð 800 kílómetra hraða miðað við klukkustund á djúphafsflæmum.“ En þrátt fyrir þennan mikla hraða eru þær ekki hættulegar á djúpsævi. Hvers vegna ekki?

Í fyrsta lagi vegna þess að á opnu hafi er einstök bylgja yfirleitt ekki hærri en þrír metrar, og í öðru lagi vegna þess að það geta verið mörg  hundruð kílómetrar á milli bylgjutoppa svo að bylgjunar eru mjög aflíðandi. Skjálftabylgjur geta því gengið undir skip án þess að nokkur taki eftir þeim. Skipstjóri á skipi, sem lá út af strönd einnar af Hawaii-eyjum, vissi ekki að flóðbylgja hafði gengið undir skipið fyrr en hann sá gríðarstórar öldur skella á fjarlægri ströndinni. Í siglingum gildir hin almenna öryggisregla að dýpi þurfi að vera að minnsta kosti 100 faðmar eða 180 metrar.

Skjálftaflóðbylgjur skipta um ham þegar þær nálgast land og koma á grunnsævi. Núningsmótstaða sjávar og sjávarbotns hægir á bylgjunni — en ekki jafnt. Afturhluti bylgjunnar er alltaf á meira dýpi en framhlutinn og er því á heldur meiri hraða. Það má segja að þetta hafi það í för með sér að bylgjan þjappist saman og að minnkandi hraði ummyndist í ölduhæð. Aftari bylgjurnar í lestinni ná þeim sem á undan eru svo að fremstu bylgjurnar hrannast upp.

Skjálftaflóðbylgjan skellur að lokum á ströndinni, stundum sem brotsjór eða sem há og brött bylgja, en oftast þó sem ávöl, hraðfara bylgja sem steypist langt upp fyrir stórstraumsflæðarmál. Vitað er um 50 metra háar flóðbylgjur sem borið hafa með sér brak, fisk og jafnvel kóralklumpa mörg hundruð metra upp á land og tortímt öllu sem á vegi þeirra varð.

Það villir mönnum oft sýn að fyrsta merki þess að skjálftaflóðbylgja sé í aðsigi er ekki vaxandi bylgja sem æðir í átt að landi. Oft er fyrsta merkið óvenjulega mikið útfall, svo mikið að vogar, víkur og hafnir tæmast og fiskur liggur spriklandi í sandinum eða leðjunni. Byrjunin ræðst af því hvort það er öldudalurinn eða öldhryggurinn sem kemur fyrr að landi. *

Þegar ströndin þornar

Það var á lygnu kvöldi hinn 7. nóvember árið 1837 á eynni Maui í Hawaii-eyjaklasanum. Bókin Tsunami! segir frá því að sjávarborðið hafi lækkað svo um sjöleytið að fiskur lá spriklandi á þurrum rifjunum. Margir eyjarskeggjar hlupu til að tína upp fiskinn en sumir voru varari um sig og hlupu þangað sem land stóð hærra. Kannski vissu þeir af fyrri reynslu hvað væri í aðsigi. Innan skamms kom ægileg flóðbylgja æðandi og hreif með sér allt þorpið, 26 stráhús ásamt íbúum og búpeningi, og bar það eina 200 metra upp á land og skildi allt saman eftir í litlu stöðuvatni.

Sama kvöld voru þúsundir manna saman komnar á strönd annarrar eyju til helgiathafna. Þá gerðist hið sama og á Maui. Skyndilega féll út og forvitnir Hawaiibúar þustu hópum saman niður fjöruna. Allt í einu kom risastór flóðbylgja æðandi á land „eins og  veðhlaupahestur,“ að sögn sjónarvotts. Hún teygði sig sex metra yfir hæsta sjávarmál og útsogið hreif með sér hrausta sundmenn og bar þá svo langt frá landi að sumir þeirra örmögnuðust og drukknuðu.

Hve algengar eru þær?

Tímaritið Scientific American segir að „frá 1990 hafi 4000 manns farist í 10 skjálftaflóðbylgjum. Alls er vitað um 82 skjálftaflóðbylgjur í heiminum á þessu tímabili sem er langt yfir meðaltalinu 57 á áratug.“ Blaðið bætir hins vegar við að þessi fjölgun stafi aðallega af bættum boðskiptum en dánartalan hafi að hluta til hækkað vegna aukinnar búsetu við sjóinn.

Skjálftaflóðbylgjur eru sérstaklega algengar á Kyrrahafi þar sem skjálftavirkni er hvað mest. „Það líður varla svo ár að ekki myndist að minnsta kosti ein skjálftaflóðbylgja einhvers staðar á Kyrrahafi sem veldur miklu tjóni,“ segir heimildarrit. Þar kemur einnig fram að „á síðastliðnum fimmtíu árum hafa skjálftaflóðbylgjur valdið 62 prósentum allra dauðsfalla í Bandaríkjunum sem rekja má til jarðskjálfta.“

Er hægt að spá fyrir um þær?

Um þrír fjórðu allra skjálftaflóðbylgjuviðvarana á Hawaii á árabilinu 1948 til 1998 reyndust rangar. Skiljanlegt er að slík reynsla stuðli að andvaraleysi. En nú hefur verið tekið í notkun miklu betra og tæknilegra viðvörunarkerfi en stuðst var við áður. Mikilvægasti hluti hins nýja kerfis er þrýstinemi sem komið er fyrir á sjávarbotni á nokkur þúsund metra dýpi.

Þrýstineminn er svo næmur að hann getur numið breytingu á sjávarþrýstingi þegar skjálftaflóðbylgja gengur yfir, þó svo að bylgjuhæðin sé ekki nema sentímetri. Þrýstineminn sendir upplýsingar með hljóðbylgjum til sérstakrar bauju sem sendir þær áfram til gervihnattar. Gervihnötturinn sendir boðin svo áfram til flóðbylgjuvaktarinnar. Vísindamenn binda miklar vonir við það að þetta nákvæma viðvörunarkerfi muni draga mjög úr röngum viðvörunum.

Mikilvægasti þátturinn í almannavörnum er þó sennilega almenn fræðsla og meðvitund. Besta viðvörunarkerfi er gagnslaust ef ekki er tekið mark á því. Mikilvægt er fyrir fólk, sem býr á láglendi nálægt sjó þar sem skjálftaflóðbylgjur eru algengar, að forða sér þegar í stað upp á hærra land ef yfirvöld gefa út viðvörun um skjálftaflóðbylgju eða það finnur jarðskjálfta eða verður vitni að óvenjumiklu útfalli. Rétt er að minna á að skjálftaflóðbylgjur geta borist með þotuhraða á rúmsjó og ætt að ströndinni á 100 kílómetra hraða miðað við klukkustund. Það er tæplega hægt að forða sér á hlaupum eftir að maður kemur auga á flóðbylgjuna. En úti á rúmsjó eru þær hættulausar. Hvort sem róið er til fiskjar eða farið í skemmtisiglingu er hægt að anda rólega — það skvettist hvorki upp úr kaffibollanum né vínglasinu.

[Neðanmáls]

[Skýringarmynd á blaðsíðu 17]

(Sjá uppraðaðann texta í blaðinu)

Hamfaraflóðbylgjur myndast oft við jarðskjálfta á sjávarbotni.

MISGENGI

UPPTÖK

FLUTNINGUR

FLÓÐ

[Skýringarmynd á blaðsíðu 19]

(Sjá uppraðaðann texta í blaðinu)

Reynt er að spá fyrir um skjálftaflóðbylgjur með neðansjávarnemum og nýrri tækni.

GERVIHNATTASAMBAND

BAUJA

NEÐANSJÁVARHLJÓÐNEMI

AKKERI

HLJÓÐBYLGJUSAMBAND

SKJÁLFTA- FLÓÐBYLGJU- NEMI

5000 metrar

[Credit line]

Karen Birchfield/NOAA/Pacific Marine Environmental Laboratory

[Mynd á blaðsíðu 17]

Skjálftaflóðbylgja rak fjöl gegnum þennan vörubílshjólbarða.

[Credit line]

U.S. Geological Survey

[Myndir á blaðsíðu 18]

Scotch Cap vitinn í Alaska áður en skjálftaflóðbylgja reið yfir árið 1946 (til vinstri).

Vitinn gereyðilagðist í flóðbylgjunni (efri mynd).

[Credit line]

Ljósmynd: U.S. Coast Guard

[Mynd credit line á blaðsíðu 16]

U.S. Department of the Interior