Co wiemy o Tsunami

Co wiemy o Tsunami
Wojciech Dȩbski
Instytut Geofizyki PAN
Warszawa
9.V.2005
Tsunami
- “sejsmiczne fale oceaniczne”
Tsunami (jap.
- fala portowa) oceaniczna fala grawitacyjna wywołana
przez podmorskie trzesienia
ziemi lub
,
inne procesy geologiczne zwiazane
z
,
przesunieciem
(“wypieraniem”) dużych
,
objetości
wody.
,
IGF- 1
W-wa, 9.V.2005
Fale grawitacyjne
IGF- 2
W-wa, 9.V.2005
Tsunami to fale powierzchniowe o dużej
długości ( do ∼ 200 km) i okresie rzedu
,
5 - 60 min., których predkość
i ampli,
tuda silnie zależy od glebokości
zbiornika.
,
W odróżnieniu od innych fal oceanicznych
(oprócz pływów) towarzyszy im szybkie
przemieszczenie dużej ilości wody.
IGF- 3
W-wa, 9.V.2005
Fale “wiatrowe”
IGF- 4
W-wa, 9.V.2005
Fale tsunami
IGF- 5
W-wa, 9.V.2005
IGF- 6
W-wa, 9.V.2005
IGF- 7
W-wa, 9.V.2005
IGF- 8
W-wa, 9.V.2005
IGF- 9
W-wa, 9.V.2005
“Sławne tsunami”
✦ 1750, wybrzeże Portugalii, zniszczona Lizbona
✦ 1883, Wybuch wulkanu Krakatau
✦ 1958, Zatoka Lituya, (MW = 7.9), H = 520m
✦ 1960, Chile (MW = 9.5), 1200 ofiar
✦ 1964 Archipelag Aleuty (MW = 7.4),
Powstał ogólno-pacyficzny system ostrzegania.
✦ 2004, Sumatra, (MW = 9.2), 300 tys. ofiar
IGF- 10
W-wa, 9.V.2005
Sumatra 2004
IGF- 11
W-wa, 9.V.2005
Sumatra 2004
animacja-2, animacja-3
IGF- 12
W-wa, 9.V.2005
Powstawanie tsunami
IGF- 13
W-wa, 9.V.2005
Powstawanie tsunami
IGF- 14
W-wa, 9.V.2005
Powstawanie tsunami
IGF- 15
W-wa, 9.V.2005
Kiedy powstanie Tsunami?
IGF- 16
W-wa, 9.V.2005
“Tsunami earthquake”
animacja-1
IGF- 17
W-wa, 9.V.2005
Metody pomiarowe
IGF- 18
W-wa, 9.V.2005
Obserwacje satelitarne
IGF- 19
W-wa, 9.V.2005
Obserwacje satelitarne
IGF- 20
W-wa, 9.V.2005
Dynamika Tsunami
IGF- 21
W-wa, 9.V.2005
Fale grawitacyjne - przybliżenie “shallow water”
DV
1
= −g − ∇p
Dt
ρ
DV
∂V
=
+ V · ∇V
Dt
∂t
λ >> d
i h << d
∂u
∂h
= −g
∂t
∂x
2
∂
h
∂ 2h
2
=c
2
∂t
∂x2
IGF- 22
V = (u, v)
∂h
∂
= − (du)
∂t
∂x
c=
p
gd
W-wa, 9.V.2005
Charakterystyka fal Tsunami
Fala grawitacyjna rozchodzaca
sie, w kierunku “x”
,
h = a cos(kx − ωt)
predkość
fazowa
,
c=
g
ω
=
tanh kd
k
k
1/2
=
gλ
2πd
tanh
2π
λ
1/2
predkość
ruchu czastek
,
,
u = aω
cosh(k(z + d))
cos(kx − ωt)
sinh kd
sinh(k(z + d))
v = aω
sin(kx − ωt)
sinh kd
IGF- 23
W-wa, 9.V.2005
Przybliżenie shallow-water-long-wave
p
d << λ =⇒ c = gd
w = aω 1 +
u=
aω
kd
z
d
sin(kx − ωt)
cos(kx − ωt) =
hω
kd
|w|/|u| = 2πd/λ << 1
✦ Na dnie (z=-d) w = 0 i wzrasta liniowo ku powierzchni.
✦ Czastki
poruszaja, sie, praktycznie poziomo ⇒ transport
,
masy
IGF- 24
W-wa, 9.V.2005
SWLW - ruch czastek
,
IGF- 25
W-wa, 9.V.2005
Przybliżenie deep-water-short wave
d >> λ =⇒ c =
gλ
2π
1/2
w = aωekz sin(kx − ωt)
u = aωekz cos(kx − ωt) =
hω
kd
✦ Czastki
poruszaja, sie, po trajektoriach kolistych
,
✦ amplituda zanika eksponencjalnie ( z < 0)
1/2
✦ normalny zwiazek
dyspersyjny:
c
∼
λ
,
IGF- 26
W-wa, 9.V.2005
DWSW - ruch czastek
,
IGF- 27
W-wa, 9.V.2005
SWLW - duże amplitudy
∂u
∂t
∂h
∂t
∂h
+ u ∂u
=
−g
∂x
∂x
=
∂
− ∂x (u(h
+ d))
Dyspersja amplitudowa:
p
c = g(d + h)
IGF- 28
W-wa, 9.V.2005
Dyspersja i Amplifikacja
animacja-4, animacja-5
IGF- 29
W-wa, 9.V.2005
Systemy ostrzegania
IGF- 30
W-wa, 9.V.2005