Was ist ein Tsunami und wie entsteht er?

Das faszinierende Wetterphänomen, bekannt als Tsunami, hat die Menschheit seit Jahrhunderten mit seiner rohen Kraft und verheerenden Folgen in seinen Bann gezogen. Auf Japanisch bedeutet „Tsunami“ Hafenwelle, aber es ist eigentlich keine gewöhnliche Ozeanwelle. Was genau verursacht also diese riesigen Wellen, und wie verwandeln sie sich von einer bloßen Welle in eine furchterregende Flutwelle?

Tsunamis sind eine Reihe von langen, hohen und massiven ozeanischen Wellen, die hauptsächlich durch Erdbeben unter oder in der Nähe des Meeresbodens verursacht werden. In extremen Fällen kann die Höhe eines Tsunamis über 30 Meter (100 Fuß) erreichen. Hier ist eine Liste der tödlichsten Tsunamis der Welt (Stand 2023):

Quelle: NOAA

Merkmale eines Tsunamis

Die wichtigsten Merkmale eines Tsunamis sind wie folgt:

• Lange Wellenlänge. Tsunamis zeichnen sich durch lange Wellenlängen aus, die den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Wellenkämmen bezeichnen. Im Gegensatz zu normalen Ozeanwellen, die nur wenige Meter Wellenlänge haben können, können Tsunami-Wellenlängen sich über Dutzende oder sogar Hunderte von Meilen erstrecken. Dies liegt an der großen Energiemenge, die sie tragen.
• Hohe Geschwindigkeit. Die genaue Geschwindigkeit eines Tsunamis kann je nach verschiedenen Faktoren variieren. Zum Beispiel kann es die Tiefe des Ozeans und die anfänglich freigesetzte Energie sein. Tsunamis können Geschwindigkeiten von Dutzenden bis Hunderten von Meilen pro Stunde erreichen.
• Großes Zerstörungspotential. Zerstörerische Tsunamis tragen eine enorme Menge Wasser, was oft zu einem Schwall führt, der bei Landfall weit ins Landesinnere reicht.

Wie Tsunamis entstehen

Es gibt vier Hauptphasen der Tsunamibildung: Initiierung, Spaltung, Verstärkung und Auflauf.

Quelle: Pacific Coastal and Marine Science Center

Initiierung

Wenn sich zwei Teile der Erdkruste gegeneinander bewegen, können sie zu Erdbeben unter dem Meer führen. Diese Erdbeben sind die häufigsten Ursachen für Tsunamis, die weltweit auftreten. Die Global Historical Tsunami Database besagt, dass über 80% der Tsunamis, die seit 1900 aufgetreten sind, durch Erdbeben verursacht wurden. Aber auch andere Dinge können Tsunamis verursachen, wie Erdrutsche, Vulkanausbrüche, bestimmte Wetterarten und Meteoriten, die auf das Wasser treffen oder darüber explodieren.

Zum Beispiel hier ein Foto eines riesigen Risses im Meeresboden in der Nähe von Japan, der durch ein Erdbeben entstanden ist:

Quelle: NBC News, Norio Miyamoto, JAMSTEC

Spaltung

Nach der Initiierung beginnt sich das Wasser aufgrund dessen, was unter dem Meer passiert ist, weit und breit zu bewegen und lange Wellen zu bilden. In dieser Phase wird eine Tsunamiwelle in zwei Komponenten unterteilt, wenn sie auf unterschiedliche Merkmale des Ozeans trifft.

Die erste Komponente ist als führende Welle oder Ozeanwelle bekannt. Sie bewegt sich schneller und kann Geschwindigkeiten von Hunderten von Kilometern pro Stunde erreichen. Die führende Welle bewegt sich weiter über den Ozean und wird allmählich niedriger, da sie Energie über eine größere Fläche verteilt. Diese Tsunamikomponente passiert typischerweise tiefere Ozeanregionen und ist für Küstengebiete nicht gefährlich.

Die zweite Komponente ist die nachlaufende Welle oder Küstenwelle. Wenn sie sich flacheren Gewässern in der Nähe der Küste nähert, wächst sie und verlangsamt sich. Dies führt dazu, dass sich die Welle „aufschichtet“. Infolgedessen kann sie sich in eine viel größere und zerstörerischere Welle in der Nähe der Küste verwandeln.

Quelle: Monica Schroeder / Science Photo Library

Verstärkung

Diese Phase tritt auf, wenn sich die Welle der Küste nähert und auf flachere Gewässer trifft. Zu diesem Zeitpunkt erfahren Tsunamiwellen signifikante Veränderungen in ihren Merkmalen, einschließlich Wellenhöhe und Energiekonzentration.

Wenn sich die Tsunamiwelle von tieferen ozeanischen Gebieten zu flachen Küstenregionen bewegt, verursachen flachere Gewässer, dass die Welle sich weiter verlangsamt. Dies komprimiert die Wellenenergie und führt zu einer wachsenden Wellenhöhe. Die Wellen verstärken sich an Stellen, an denen der Meeresboden nicht flach ist oder wo die Küste die Wellen zusammenkommen lässt.

Wenn sich die Tsunamiwelle der Küste nähert, kann sie auf verschiedene Küstenmerkmale wie Buchten, Mündungen, Einlässe oder enge Kanäle treffen. Diese geografischen Konfigurationen können als natürliche Verstärker wirken, die Wellenenergie konzentrieren und sie dramatisch wachsen lassen. Die Welle kann auch eine Brandung erfahren, bei der der Boden der Welle mit dem Meeresboden interagiert und die Welle noch höher steigen lässt.

Ein berühmter Rückzugseffekt kann auftreten, bevor ein Tsunami die Küste erreicht. Das Wasser zieht sich erheblich zurück und legt Bereiche der Küste frei, die normalerweise unter Wasser liegen. Rückzüge können signalisieren, dass ein Tsunami die Küste erreicht. Es kann jedoch nur wenige Minuten oder sogar Sekunden dauern, bis das Wasser zurückzieht und der volle Tsunami kommt. Daher sind diejenigen, die am Ufer bleiben und den freigelegten Meeresboden beobachten, in Gefahr, wie es 2004 Touristen in Phuket, Thailand, erging.

Quelle: National Weather Service

Der Verstärkungsprozess ist verantwortlich für die zerstörerische Kraft, die mit Tsunamis verbunden ist, da er die Energie der Welle auf einen kleineren Bereich konzentriert. Das Ausmaß der Verstärkung hängt von mehreren Faktoren ab, wie:

• der Form der Küste,
• der Neigung des Meeresbodens,
• der Breite und Tiefe der Küstenmerkmale,
• der Entfernung von der Tsunamiquelle.

In einigen Fällen kann die Welle im Vergleich zu ihrer ursprünglichen Höhe im offenen Ozean um ein Vielfaches höher werden.

Auflauf

In der letzten Phase der Tsunamibildung erreicht die verstärkte Tsunamiwelle die Küste und interagiert mit dem Land. Infolgedessen strömt das Wasser ins Landesinnere und verursacht weit verbreitete Überschwemmungen und Verwüstungen.

Wenn sich die Tsunamiwelle der Küste nähert, erhöhen die zunehmende Wellenhöhe und die Energiekonzentration die Kraft, mit der sich das Wasser bewegt. Die Welle bricht, wenn sie die Küste erreicht, wodurch der Wellenkamm nach vorne kippt und eine turbulente Wassermaße bildet. Diese brechende Welle wird oft als Tsunami-Bore oder Tsunami-Wand bezeichnet.

Der Tsunami-Bore bewegt sich schnell auf das Land zu, oft mit großer Geschwindigkeit und Kraft. Wenn er die Küste erreicht, kann er natürliche Barrieren wie Klippen oder Dünen erklimmen und ins Landesinnere vordringen, tiefliegende Gebiete überfluten.

Quelle: JIJI PRESS/AFP (Getty Images)

Wie Tsunamis Küstengemeinden beeinflussen

Die Auswirkungen von Tsunamis auf Küsten können weitreichende Zerstörungen, Verlust von Menschenleben und langanhaltende Auswirkungen verursachen. Die zerstörerische Natur von Tsunamis ergibt sich aus mehreren Faktoren:

• Überschwemmungen. Wenn die Tsunamiwellen die Küste erreichen, können sie Küstengebiete überfluten und oft weit ins Landesinnere vordringen. Das große Wasservolumen, das Tsunamis mit sich führen, kann Gebäude, Infrastruktur und ganze Gemeinden unter Wasser setzen.
• Strukturelle Schäden. Die Kraft und Energie, die von Tsunamiwellen getragen werden, können Gebäude, Brücken und andere Infrastruktur beschädigen und zerstören.
• Erosion und Landschaftsgestaltung. Tsunamis können die Küstenlandschaft und Topographie erheblich verändern. Die Kraft der Wellen kann Küstenlinien erodieren, Sedimente und Vegetation entfernen und die Küste umgestalten. Küstenerosion kann zum Verlust von Stränden, Dünen und Schutzbarrieren führen, wodurch Gemeinden anfälliger für zukünftige Küstengefahren werden.

Quelle: ResearchGate, Prof. Gabriel Candia

• Verlust von Menschenleben und Verletzungen. Die Plötzlichkeit und Geschwindigkeit, mit der Tsunamis zuschlagen, lassen den Menschen wenig Zeit zu reagieren und zu evakuieren. Die Kraft der Wellen kann Ertrinken, Verletzungen durch Trümmer und Einschließung verursachen.
• Umweltschäden. Tsunamis können schwere Schäden an Küstenökosystemen und Lebensräumen verursachen. Die mächtigen Wellen können marine Lebensräume stören und zerstören, was sich auf Fischpopulationen, Korallenriffe und andere empfindliche Ökosysteme auswirkt. Der Zustrom von Salzwasser ins Landesinnere kann auch Süßwasserquellen und landwirtschaftliche Flächen kontaminieren, was sich auf die lokale Flora und Fauna auswirkt.
• Wirtschaftliche und soziale Auswirkungen. Die Folgen eines Tsunamis können langanhaltende wirtschaftliche und soziale Konsequenzen haben. Die Zerstörung von Häusern, Unternehmen und Infrastruktur kann lokale Wirtschaften stören. Der Wiederherstellungsprozess kann Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern.

Diese verheerenden Tsunami-Auswirkungen unterstreichen die Bedeutung von Frühwarnsystemen und Evakuierungsplänen für Tsunamis.

Tsunami-Erkennungsmethoden

Obwohl eine vollständige Tsunamiprävention nicht möglich ist, können Behörden sie zumindest in frühen Stadien erkennen und rechtzeitig Warnungen ausgeben. Um dieses Ziel zu erreichen, verwenden sie verschiedene Methoden des Tsunamikatastrophenmanagements. Hier sind einige wichtige Ansätze:

• Seismische Überwachung. Seismische Netzwerke, bestehend aus Seismometern, werden weltweit eingesetzt, um Erdbeben zu erkennen, die oft die Hauptursache für Tsunamis sind. Durch die Überwachung seismischer Aktivitäten können Wissenschaftler den Ort, die Stärke und die Tiefe von Erdbeben bestimmen.
• Pegelmessgeräte. Diese Instrumente messen Schwankungen des Wasserstands in Küstengebieten. Sie liefern kontinuierliche Daten über Gezeitenveränderungen, einschließlich abnormaler Veränderungen, die Tsunamiwellen verursachen. Pegelmessstationen sind strategisch entlang der Küsten positioniert, um Meeresspiegelveränderungen zu überwachen und Tsunamisignale zu erkennen.
• Tiefsee-Bewertung und Berichterstattung über Tsunamis (DART). DART-Tsunami-Warnsysteme stellen ein Netzwerk von verankerten Bojen mit Sensoren dar, die Änderungen im Wasserdruck messen.

Quelle: NOAA

• Satellitenbilder. Satellitentechnologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Überwachung und Erkennung von Tsunamis. Satellitengestützte Sensoren können Veränderungen in der Meeresoberflächentopographie, Temperatur und Farbe erkennen, die auf einen Tsunami hinweisen können.
• Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS). GNSS, wie das GPS (Global Positioning System), misst Bodenbewegungen und Deformationen im Zusammenhang mit seismischen Aktivitäten.

Diese Technologien und Methoden arbeiten zusammen, um Tsunamis zu erkennen und zu überwachen und liefern wichtige Informationen für Tsunami-Warnzentren und Behörden. Infolgedessen können sie geeignete Maßnahmen ergreifen, um die Folgen eines Tsunamis zu mildern. ```