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Tsunamis2. Teil: Welche Physik steckt dahinter, wie funktionieren Frühwarnsysteme ?
Hans Burchard und Jan Harff
LeibnizInstitut für Ostseeforschung Warnemünde
hans.burchard@iowarnemuende.de
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Programm
● Physikalische Beobachtungen der TsunamiWelle● Physikalischer Mechanismus der
Wellenausbreitung● Warum sind TsunamiWellen so schwer
vorherzusagen ?● Das TsunamiWarnsystem im Pazifik
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Tsunami: Grosse Welle im Hafen
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Idealisierte TsunamiStudie am IOW
Animation: Frank Janssen, IOW
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TsunamiHöhe vom Satelliten
Animation
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Tsunami im FischLot
● gemessen am 26.12.04 von Thomas Siffer (Belgien) auf Yacht Mercator 1 Seemeile vor Phuket, Thailand
http://www.thomassiffer.be
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TsunamiAnkunftszeiten
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TsunamiAnkunft in Brasilien(nach etwa 22 Stunden)
Ungefilterte Daten
http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/indo20041226/IEAPM.htm
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TsunamiAnkunft in Brasilien(nach etwa 22 Stunden)
Gefilterte Daten
http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/indo20041226/IEAPM.htm
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TsunamiAnkunft in British Columbia(nach etwa 36 Stunden)
http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/indo20041226/Bc_tsu6.htm
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TsunamiRegistrierung in Europa
Nach Aussage von englischen Ozeanographen konnte der Tsunami von 26. Dezember in Europa
bisher nicht aus Pegeldaten analysiert werden.
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Lineare Wellentheorie
Erklärung, warum Tsunamis so schnell und so weit wandern
Lineare Wellen sind (durch Druckfluktuationen) nur bis zu einer Tiefe zu spüren, die ihrer Wellenlänge
entspricht.
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Lineare WellentheoriePhasengeschwindigkeit kurzer Wellen
Kurze Wellen sind kurz im Vergleich zur Wassertiefe,(z. B. 60 m Länge bei 4000 m Wassertiefe)
c: Phasengeschwindigkeitg: Erdbeschleunigung (9.81 m/s²)λ: Wellenlänge (60 m)π: Kreiszahl (3.1415...)
c= g2
≈10 m /s=36 km /h
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Lineare WellentheoriePhasengeschwindigkeit langer Wellen
Lange Wellen sind lang im Vergleich zur Wassertiefe,(z. B. 100 km Länge bei 4 km Wassertiefe)
c: Phasengeschwindigkeitg: Erdbeschleunigung (9.81 m/s²)H: Wassertiefe (4000 m)
c=gH≈200 m /s=720 km /h
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Phasengeschwindigkeiten anderer Druckwellen
Schall in Luft: 330 m/s = 1188 km/hSchall in Wasser: 1500 m/s = 5400 km/hSeismische PWellen: 7 km/s = 25200 km/h
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Beispiel: Gezeiten in der Unterelbe
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Phasengeschwindigkeit der TideHochwasser Flusskilometer
Cuxhaven 14:03 h 725 kmSt. Pauli 17:38 h 625 km
Differenz 3:35 h 100 km
Also: Phasengeschwindigkeit der Tide: c = 28 km/h
Mittlere Wassertiefe der Elbe: H = 6 m
Stimmt !!!
gH≈10⋅6≈7.7 m /s≈28 km /h
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Gezeitenwellen in Europa
gestrichelt: Phase, durchgezogen: Amplitude
http://www.met.ed.ac.uk/ganes/finalr/report7.html
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Extreme Gezeiten: Bay of Fundy
Der Unterschied zwischen Hoch und Niedrigwasser beträgt bis zu 16 m
http://www.scottwalking.com/quickfacts.html
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TsunamiFrühwarnSysteme
● Erfassung von Erdbeben● Messung von TsunamiWellen ● Abschätzung der Gefährdung von Küsten● Versendung eines TsunamiBulletins
Pacific Tsunami Warning Centre (PTWC), Hawaii, U.S.A.
http://www.prh.noaa.gov/ptwc/
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TsunamiBulletin vom 26.12.04
http://www.prh.noaa.gov/ptwc/olderwmsg
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TsunamiFrühwarnSystemSeid 1995 wird durch NOAA (USA) ein TsunamiFrühwarnSystem im Pazifik aufgebaut.
Grundbestandteile sind Tsunameter (Bojen),geostationäre Satelliten und ComputerSimulationen.
http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/Dart/
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Im Pazifik verteilte Tsunameter.
http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/Dart/dart_pb1.html
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Funktionsweise des Tsunameters.
Echtzeitdaten:
http://www.pmel.noaa.gov/tsunami/Dart/dart_ms1.htmlhttp://www.ndbc.noaa.gov/dart.shtml