Tsunami

Vznik a charakteristika tsunami
Určování velikosti a klasifikace tsunami
Hlavní postižené oblasti
Účinky tsunami
Předpověď a ochrana
Vybrané katastrofy způsobené tsunami
Náměty k dalšímu studiu
Odkazy

V současné době mezinárodní termín tsunami vznikl spojením japonských slov tsu (přístav) a nami (vlna), a znamená tedy "velké vlny v přístavu." Toto pojmenování je výstižné, jak z hlediska významu, tak i z hlediska původu slova. "Tsunami jsou dlouhé vlny katastrofického rázu, vznikající hlavně tektonickými pohyby na dně moří" (cit. KUKAL, Z., 1983, 108). Představují hazardy pro všechny přímořské oblasti světa, ale převážná většina z nich vzniká ve vodách Tichého oceánu. A právě Japonsko je jednou z nejvíce postižených zemí světa (obr. 1).

Obr. 1: Tsunami v představě japonského malíře Hokusaie z 19. století (zdroj: http://www.wikipedia.org).

Na celé planetě je ročně zaznamenáno několik desítek tsunami. Většinou jde o malé vlny, které zachytí pouze přesné přístroje na měření pohybu mořské hladiny (mareografy) a které nepředstavují žádné riziko. Ničivé události se opakují v intervalu několika desetiletí a svým vznikem jsou vázána především na velká podmořská zemětřesení. I v současnosti si tsunami, navzdory rozvoji a zdokonalení předpovědních systémů, často vyžádají velké oběti na životech. Posledním takovým příkladem je katastrofa v Indickém oceánu z prosince roku 2004.

Vznik a charakteristika tsunami

Tsunami je dlouhá a rychlá vlna, která vzniká při pohybu oceánského dna, kdy dochází ke zvlnění vodního sloupce. Na volném moři je jen těžko znatelná. Její vlnová délka se pohybuje mezi 150 - 300 km a amplituda vlnění dosahuje maximálně 1,5 m. Problém tak nastává až tehdy, pokud se tsunami dostane do mělkých oblastí oceánu (kontinentální šelf, korálový útes apod.). Vlivem zmenšování hloubky roste výška vlny, vodní masa se tlačí na pobřeží a přímořská území tak mohou být zaplaveny a zpustošeny.
Na otevřeném moři se tsunami pohybuje obrovskou rychlostí několik stovek km/h, která roste s hloubkou oceánu. Pro střední hloubku Pacifiku (4000 m) byla vypočtena rychlost 716 km/h (KUKAL, Z., 1983, 109), skutečné naměřené rychlosti potom se pohybují v rozmezí 400 - 500 km/h (vliv morfologie dna). K. Smith (2002, 137) uvádí jednoduchý vzorec závislosti mezi výškou vodního sloupce a rychlostí dlouhé vlny:

v = √(g . h),

kde v je rychlost vlny, g tíhové zrychlení a h výška vodního sloupce (obr. 2).

Obr. 2: Zjednodušené schéma šíření tsunami (zdroj: http://www.wikipedia.org).

Nejčastější příčinou vzniku tsunami je podmořské zemětřesení (animace), a to vlivem vertikálního pohybu mořského dna a následného zvlnění vodních mas. Dlouhé vlny generované zemětřesením mají v oblasti Tichého oceánu na svědomí 84,5% všech obětí za posledních 2000 let (tab. 1).

Zajímavá je závislost pravděpodobnosti vzniku tsunami na hodnotě magnituda zemětřesení (tab. 2). E. Bryant (2005, 214) udává, že mezi roky 1861 - 1948 došlo přibližně k 15 000 otřesům, ale tsunami zapříčinilo pouze 124 z nich. Obecně lze říci, že opravdu registrovatelnou vlnu vyvolá až zemětřesení o síle 6,5 Richterovy stupnice. Naopak otřesy o síle větší než M = 7,3 způsobí tsunami vždy.

Sopečná činnost pod hladinou oceánů je dalším procesem generujícím tsunami. Je odpovědná za 11,2% všech obětí v oblasti Pacifiku. Vulkanické projevy zahrnují erupce sopek, lávové výlevy, vznik kalder nebo laharové proudy. Známé jsou především dvě sopečné události, které způsobily velká tsunami - výbuch sopky na středozemním ostrově Théra (1470 př. Kr.) a erupce indonéské Krakatau (1883).
Podmořské svahové pohyby zapříčinily asi 4,6% z celkového počtu tichomořských tsunami. Vlny mohou vznikat při skluzech v oblastech hlubokomořských příkopů, podmořských hor, atolů nebo kontinentálních svahů a šelfů. Ačkoli tyto události nejsou příliš časté, mohou znamenat velké riziko jednak kvůli malé vzdálenosti ohniska vzniku tsunami od pobřežních oblastí, jednak díky poměrně značnému množství uvolněné energie. Příkladem může být katastrofa v Aljašském zálivu v roce 1960.
E. Bryant (2005, 215) uvádí jako možný faktor vzniku dlouhých vln i dopad meteoritu do oceánu. Meteorit o průměru 300 m může vytvořit vlnu vysokou 2 m. Pravděpodobnost podobné události je však menší než 1%. Přesto nese australské pobřeží stopy po účinku několika takových tsunami, z nichž poslední je možno datovat kolem roku 1500 n. l.

Určování velikosti a klasifikace tsunami

Velikost tsunami můžeme určovat podle viditelných projevů, škod, nebo maximální výšky vzedmuté hladiny oproti normálnímu stavu. Vhodné je rovněž srovnání intenzity tsunami v závislosti na intenzitě zemětřesení, které vlny způsobilo. Tab. 3 uvádí stupnici velikosti tsunami podle makroskopických účinků.

Obr. 3: Oblast Indonésie zničená tsunami v Indickém oceánu v roce 2004 (zdroj: http://www.tsunami2004.net).

Nejznámější klasifikací dlouhých vln podle maximální výšky hladiny je stupnice magnituda tsunami Imamura-Iida (tab. 4). Autoři ji sestavily na základě zkoumání asi stovky japonských tsunami mezi lety 1700 až 1960. Pro její výpočet platí rovnice (BRYANT, E., 2005, 219):

m_II = log₂ . H_max ,

kde m_II je magnitudo tsunami a H_max maximální výška hladiny.

Ohniska vzniku tsunami dělíme na blízká a vzdálená (KUKAL, Z., 1983, 110). Blízká ohniska se nacházejí ve vzdálenosti desítek, maximálně stovek km od konkrétního pobřeží. Vzhledem k rychlému postupu vlny představuje blízký zdroj velké riziko, neboť se zkracuje doba na možné varování nebo evakuaci (příchod do jedné hodiny). Vzdálená ohniska jsou taková, která se nacházejí na opačné straně oceánu a mohou být tisíce až desetitisíce km daleko. V závislosti na rychlosti jejího šíření tak může trvat i desítky hodin, než tsunami do takového místa dorazí, což poskytuje dostatek času na varování i případnou evakuaci obyvatelstva (obr. 4).

Obr. 4: Šíření tsunami po zemětřesení v Chile roku 1960. Nejvíce ohroženy bylo pobřeží Jižní Ameriky, neboť zde je příchod vlny do jedné hodiny (blízké ohnisko). Naopak dostatek času na varování měly oblasti na druhé straně Pacifiku, pro které měla tato tsunami ohnisko vzdálené (zdroj: http://www.ngdc.noaa.gov/).

Hlavní postižené oblasti

Tsunami je hazard, který nepostihuje pouze Tichý nebo Indický oceán, ale vzhledem ke své povaze představuje možné riziko pro všechny přímořské oblasti světa. Frekvence vzniku dlouhých vln je ale různá pro různé oblasti světa (tab. 5).

Vznik tsunami je vázán především na seismické zóny v oceánech (obr. 5). V Pacifiku tyto oblasti zahrnují především hlubokomořské příkopy (Japonský, Aleutský, Kurilsko-kamčatský a Peruánsko-chilský), v Indickém oceánu je to oblast Indonésie. Méně častý je výskyt vln tsunami v Atlantiku (oblast atlantského hřbetu). Ve Středozemním moři jsou hlavními potenciálními zdroji seismicky aktivní oblasti Egejského a Iónského moře.

Obr. 5: Hlavní světové oblasti vzniku tsunami (zdroj: http://nctr.pmel.noaa.gov/).

Jednou z tsunami nejvíce postižených zemí světa je Japonsko. V průběhu jeho historie muselo už nespočetněkrát čelit účinkům tohoto přírodního hazardu. Za posledních 1000 let zažila tato země nejméně 73 katastrof, které si celkově vyžádaly asi 200 000 obětí (BRYANT, E., 2005, 221). Dlouhé vlny se na pobřeží objevují v pravidelných intervalech. Vlna o výšce 10 m má interval opakování asi 10 let, vlna o výšce 25 m asi 70 let. Vzhledem k vysoké frekvenci výskytu tsunami má Japonsko v současnosti velmi dobře vybudovaný systém ochrany i prevence tohoto hazardu.

Účinky tsunami

Vlny tsunami představují velké riziko pro pobřeží většiny oceánů. Může docházet k ničení přístavních zařízení, lodních doků nebo plážových staveb. Větší vlny způsobují rozsáhlé záplavy přímořských oblastí (animace). V důsledku katastrofy v prosinci roku 2004 byly zcela zničeny rekreační oblasti ležící podél pobřeží Indického oceánu. Velmi ohrožené jsou rovněž nízko položené sídelní oblasti s hustým zalidněních (např. Bangladéš). Škody může způsobovat nejen voda, ale i stlačený vzduch v předpolí vlny.

Obr. 6: Náraz tsunami z roku 2004 na thajské pobřeží (zdroj: http://www.tsunami2004.net).

Tsunami většinou netvoří pouze vlna jediná, ale série několika následujících vln. Na rozdíl od vln tvořených větrem, nevypadá vlastní tsunami jako klasická vysoká, ale jde spíše o velmi rychlý vzestup hladiny moře, který zaplavuje pobřeží a ničí vše, co mu stojí v cestě. Typickým úkazem je mohutný odliv vody před příchodem vlastní vlny (obr. 7).

Obr. 7: Záznam mareografu na Havajských ostrovech při tsunami v roce 1979. Na grafu je vidět značný ústup moře před příchodem tsunami i celá série jednotlivých vln (převzato: SMITH, K., 2002, 137).

Povahu účinků tsunami ovlivňuje do značné míry morfologie pobřeží (BRYANT, E., 2005, 217). Pokud se pevnina rychle svažuje, vlna neztrácí energii třením s povrchem a zasahuje přímoří s maximální energií. Na pozvolném pobřeží naopak dochází k většímu zdvihu hladiny v důsledku snižování mocnosti vodního sloupce.

Předpověď a ochrana

Ochrana před tsunami spočívá především v připravenosti a informovanosti obyvatel postižených území, v dostatečné předpovědi a varování a v dlouhodobém efektivním využití krajiny v pobřežních oblastech.

Obr. 8: Pobřežní zeď jako ochrana proti tsunami u japonského přístavu Tsu-shi (zdroj: http://www.wikipedia.org).

Dlouhodobé zkušenosti s ochrannými stavbami má především Japonsko. Od poloviny 20. století vyprojektovali japonští inženýři řadu ochranných opatření, zahrnujících pobřežní zdi nebo předsunuté vlnolamy (obr. 8). Ne vždy byly ovšem podobné pokusy s celkového hlediska efektivní. Pokud nebereme v úvahu vysoké náklady, ohrožují vlnolamy např. rybářský průmysl. Protipovodňové zdi navíc do značné míry degradují estetičnost krajiny. V současnosti nabývá na významu citlivě řešený land-use ohrožených pobřežních oblastí (SMITH, K., 2002, 155). Jde hlavně o správné rozvržení využití různých částí pobřeží v závislosti na možném dosahu působení tsunami (obr. 9).

Obr. 9: Land-use plánování pobřežních oblastí, které vede ke snížení účinků tsunami (převzato: SMITK, K., 2002, 155).

Velká frekvence událostí tsunami v Tichém oceánu způsobila, že v roce 1948 bylo poblíž Honolulu na Havaji zřízeno mezinárodní centrum pro předpověď tohoto hazardu. V současnosti je PTWC (Pacific Tsunami Warning Center) možná nejlepším systémem v oblasti prevence přírodních katastrof. Do celého programu je zapojena většina zemí s tichomořským pobřežím. Jsou to Kanada, USA, Mexiko, Guatemala, Nikaragua, Kolumbie, Ekvádor, Peru, Chile, Tahiti, Cookovy ostrovy, Západní Samoa, Fidži, Nová Kaledonie, Nový Zéland, Austrálie, Indonésie, Filipíny, Hong Kong, Čína, Taiwan, Jižní Korea, KLDR, Japonsko a Rusko.

Obr. 10: Mapa umístění seismografů, mareografů a podmořských senzorů DART, které jsou součástí programu PTWC. Šedá oblast vymezuje dosah možného použití systému THRUST (převzato: BRYANT, E., 2005, 223).

Systém využívá údajů z přibližně 30 seismických stanic a 70 mareografů, které jsou umístěny v celé oblasti Pacifiku (obr. 10). První signál o vzniku zemětřesení a možném riziku tsunami přichází ze seismografů. Tento údaj musí být potvrzen na nejbližší stanici, měřící výkyvy hladiny oceánu (mareograf). Pokud je tsunami potvrzena, zasílá centrum varovné hlášení odpovědným orgánům v postižených oblastech. Při síle zemětřesení nad 7,0 stupňů Richterovy škály vydává centrum varování ihned. Celý systém byl v nedávné době ještě doplněn o 6 podmořských senzorů, které sledují chování vodních mas (program DART - Deep-Ocean Assessment and Reporting of Tsunami).

Obr. 11, 12: Umisťování bóje DART a schéma funkce celého systému (zdroj: http://nctr.pmel.noaa.gov/).

Zcela novým je projekt s názvem THRUST (Tsunami Hazards Reduction Utilizing Systems Technology), který je od roku 1986 v testovacím režimu umístěn ve městě Valparaiso na pobřeží Chile. V této oblasti se vyskytují tsunami s velmi blízkými ohnisky (do 30 min.), a je zde proto nutnost maximální rychlosti varovných hlášení. Systém využívá údajů z podmořských detektorů, jejichž signál je přenášen pomocí družic NOAA přímo do lokálního centra, kde se údaje zpřesňují a data se seismografů. Varování je tak připraveno do 2-3 minut. V budoucnosti je plánováno rozšíření tohoto programu i do dalších oblastí Tichého oceánu (obr. 10).

Prevence a ochrana tsunami čelí v současné době dvěma hlavním problémům. Na jedné straně je to především neinformovanost a nepřipravenost ohroženého obyvatelstva (hlavně LDC_S, ve kterých chybí základní osvěta). Druhým nedostatkem je, že u mnohých hlášení, které centrum ročně vydá, jde pouze o planý poplach. Lidé v postižených oblastech uvyklí na častá varování pak nepřikládají velký význam ani reálným hrozbám.

Vybrané katastrofy způsobené tsunami

Vybrané historické katastrofy tsunami

Tsunami 2004 v Indickém oceánu

Animace: vznik tsunami a hlavní katastrofy po roce 1990

Náměty k dalšímu studiu

1) Zpracujte podrobněji funkci a složky systému THRUST.

2) Katastrofa tsunami 2004 v Indickém zálivu položila mimojiné otázku ochrany a prevence tsunami v rámci tohoto oceánu. Navrhněte možná řešení (prevence, ochranné systémy atd.)

3) Vyberte si jednu z historických katastrof tsunami a podrobně rozpracujte toté téma (vznik, čas šíření, výšky hladin, dopady atd.)

Odkazy

Tsunami (Wikipedia)

Centrum NOAA pro výzkum tsunami

Výzkum zemětřesení a tsunami (USGS)

Program PTWC

Program DART

ITIC (International Tsunami Information Center)

Mapy šíření tsunami pro různé historické události

Vizualizace a modely tsunami

Celosvětová databáze událostí tsunami

Data o tsunami (NGDC)

Pacifické muzeum tsunami

Tsunami 2004 v Indickém oceánu (Wikipedia)

Stránky věnované tsunami 2004 v Indickém oceánu

Rozbor zemětřesení a tsunami 2004

Foto a videa tsunami 2004

>> Nahoru <<