Tsunami
Tsunami (jap. Hafenwelle; aus tsu, Hafen, und nami, Welle) bezeichnet
eine aussergewöhnlich hohe Wellenfront einer aufs Land schwappenden
Wassermasse, die überwiegend durch Erdbeben unter dem Meeresboden
ausgelöst wird. Auch ein Felssturz, das Kalben eines Eisbergs
(Abbrechen grosser Stücke) oder ein Gletschersturz können
Tsunamis auslösen.
Tsunamis werden oft als Flutwellen bezeichnet, ihre Entstehung
hat jedoch nichts mit den tageszeitlichen Wechseln zwischen Ebbe
und Flut (Gezeiten) zu tun. Ebenso wenig werden Tsunamis durch
Wind verursacht. Sie sind damit von sogenannten Riesen- oder Monsterwellen
zu unterscheiden.
Auf offenem Meer werden Tsunamis kaum bemerkt, in Ufernähe
jedoch können starke Tsunamis weiträumige katastrophale
Schäden verursachen und ganze Küstenstriche verwüsten.
Solche Erscheinungen zählen zu den Naturkatastrophen.
Der Begriff Tsunami (japanisch für: Hafenwelle) wurde
durch japanische Fischer geprägt, die vom Fischfang zurückkehrten
und im Hafen alles verwüstet vorfanden, obwohl sie auf
offener See keine Welle gesehen oder gespürt hatten. Das
liegt daran, dass Japan eine Tiefseesteilküste hat. Die
in Richtung Land schwappenden Wassermassen bilden erst kurz
vor dem Strand eine Riesenwelle und schlagen deshalb über
die Hafenmauer in den Hafen, wo sie die Schiffe zertrümmern.
Eine Reihe verheerender Tsunamis zwischen 1945 und 1965 machte
dieses Naturphänomen weltweit bekannt und bildete die Grundlage
für wissenschaftliche Arbeiten, in deren Folge sich die
japanische Bezeichnung als Internationalismus durchsetzte. Die
bisher früheste bekannte wissenschaftliche Beschreibung
dieses Naturereignisses mit exakter Ursachenanalyse stammt von
dem österreichischen Geowissenschaftler Ferdinand von Hochstetter,
der es 1868 in seinem Aufsatz Ueber das Erdbeben in Peru am
13. August 1868 und die dadurch veranlassten Fluthwellen im
Pacifischen Ozean, namentlich an der Küste von Chili und
von Neuseeland darstellte.
Entstehung
Entstehung und Fortpflanzung eines Tsunami
Etwa 86 % aller Tsunamis werden durch Hebungen und Senkungen
nach Erdbeben verursacht, die restlichen entstehen durch die abrupte
Verdrängung grosser Wassermassen, bedingt durch Vulkanausbrüche,
küstennahe Bergstürze, Unterwasserlawinen oder Meteoriteneinschläge.
Auch Nuklearexplosionen können Tsunamis auslösen. Tsunamis
treten mit 79 % am häufigsten im Pazifik auf: Am Rand des
Stillen Ozeans, in der Subduktionszone des Pazifischen Feuerrings,
schieben sich tektonische Platten der Erdkruste (Lithosphäre)
übereinander. Durch die sich ineinander verhakenden Platten
entstehen Spannungen, die sich zu einem nicht vorhersehbaren Zeitpunkt
schlagartig entladen, wodurch Erd- und Seebeben ausgelöst
werden. Wird dabei eine der tektonischen Platten angehoben, wird
auch der Meeresgrund und damit auch die darüberliegende Wassermasse
schlagartig angehoben. Durch die Gravitation wird das hochgehobene
Wasser wieder in alle Richtungen verteilt, was seine Zeit braucht.
So breitet sich die angehobene Wassermasse mit einer Wellenfront
in alle Richtungen aus. Meist ist die unterseeische Landhebung
nicht flächen-, sondern linienförmig (Bruchkante), dann
bewegt sich die Wellenfront v.a. in zwei Richtungen (vom Bruch
weg).
Ein Erdbeben kann nur dann einen Tsunami verursachen, wenn alle
drei folgenden Bedingungen gegeben sind:
es eine Magnitude von 7 oder mehr erreicht,
sein Hypozentrum nahe der Erdoberfläche am Meeresgrund liegt
und
es eine vertikale Verschiebung des Meeresbodens verursacht, welche
die darüber liegende Wassersäule in Bewegung versetzt.
Nur ein Prozent der Erdbeben zwischen 1860 und 1948 verursachten
messbare Tsunamis.
Möglich ist auch, dass nicht die unmittelbar durch das Erdbeben
bedingte Bewegung des Meeresbodens, sondern ein durch das Erdbeben
ausgelöster unterseeischer Hangrutsch den Tsunami verursacht.
In einem solchen Fall können schon relativ kleine Erdbeben
(ab Magnitude 7) einen Tsunami nach sich ziehen.
Ausbreitung
Tsunamis unterscheiden sich grundlegend von Wellen, die durch
Stürme entstehen, denn bei diesen kann das Wasser zwar
unter ausserordentlichen Bedingungen bis zu 30 Meter hoch
aufgeworfen werden, die tieferen Wasserschichten bleiben dabei
jedoch unbewegt. Bei einem Tsunami bewegt sich dagegen das gesamte
Wasservolumen, also die gesamte Wassersäule vom Meeresboden
bis zur Meeresoberfläche, als sogenannte Grundwelle.
Tsunamis sind Schwerewellen
Bei der Fortpflanzung eines Tsunamis bewegt sich die gesamte
Wassersäule (Grössenordnung übertrieben).
Allerdings nimmt die Bewegungsamplitude, anders als hier dargestellt,
mit zunehmender Tiefe ab und erreicht am Boden 0.
Grundsätzlich repräsentiert eine Welle keine Bewegung
von Wasser, sondern Bewegung von Energie durch Wasser. Aus physikalischer
Sicht ist Wellenausbreitung immer dann möglich, wenn eine
Auslenkung aus einer Gleichgewichtslage, in diesem Fall ein
Anstieg oder Abfall des Wasserspiegels, eine entgegengerichtete
Rückstellkraft zur Folge hat. Bei Ozeanwellen wirkt als
Rückstellkraft die Schwerkraft, die auf eine möglichst
horizontale Wasseroberfläche hinarbeitet. Aus diesem Grund
werden Tsunamis zu den Schwerewellen gezählt. Ein Tsunami
ist also insbesondere keine Druck- und keine Schallwelle; Kompressibilität,
Viskosität und Turbulenz sind nicht relevant. Um die Physik
eines Tsunamis zu verstehen, genügt es, die Potentialströmung
einer idealen, also reibungsfreien, inkompressiblen und wirbelfreien
Flüssigkeit zu betrachten. Mathematisch werden Tsunamis
durch die Soliton-Lösungen der Korteweg-de-Vries-Gleichung
beschrieben.
Die Theorie der Schwerewellen vereinfacht sich in den beiden
Grenzfällen der Tief- und der Flachwasserwelle. Normale
Wellen, die beispielsweise durch Wind, fahrende Schiffe oder
ins Wasser geworfene Steine verursacht werden, sind meist Tiefwasserwellen,
da sich ihre Wellenbasis in der Regel über dem Grund des
Gewässers befindet, also dort, wo die Welle keine Auswirkungen
mehr hat. Ein Tsunami hingegen ist auch im tiefsten Ozean eine
Flachwasserwelle, da die gesamte Wassersäule bewegt wird
und sich auch am Ozeanboden eine langsamere Bewegung in Richtung
der Wellenausbreitung feststellen lässt. Dem entspricht,
dass bei Tsunamis die Wellenlänge (Entfernung von einem
Wellenberg zum nächsten) viel grösser ist als
die Wassertiefe. Dabei wird eine wesentlich grössere
Wassermenge bewegt.
Ein Tsunami wird vereinfacht durch zwei Grundparameter beschrieben:
seine mechanische Energie E;
seine Wellenperiode T: die Zeit, die vergeht, in der zwei Wellenberge
denselben Punkt passieren.
Während der Ausbreitung eines Tsunami bleiben diese beiden
Parameter weitgehend konstant, da wegen der grossen Wellenlänge
die Energieverluste durch Reibung vernachlässigbar sind.
Tsunamis seismischer Natur weisen lange Wellenperioden auf,
die sich zwischen zehn Minuten und zwei Stunden bewegen. Durch
andere Ereignisse als Erdbeben erzeugte Tsunamis haben oft kürzere
Wellenperioden im Bereich von einigen Minuten bis zu einer Viertelstunde.
Andere Eigenschaften wie die Wellenhöhe und -länge
oder die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängen neben den beiden
Grundparametern nur von der Meerestiefe ab.
Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit eines Tsunamis hängt von der Meerestiefe
ab; je tiefer das Meer, desto schneller, und je flacher, desto
langsamer ist der Tsunami. Die Geschwindigkeit c einer Tsunamiwelle
(genauer: die Phasengeschwindigkeit) ergibt sich aus der Wurzel
des Produktes von Erdbeschleunigung g (9,81 m/s²) und Wassertiefe
h; also
.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit beträgt somit in Ozeanen
(Wassertiefe ca. 5000 m) ca. 800 km/h. Das ist vergleichbar
mit der Reisegeschwindigkeit eines Flugzeuges. Tsunamis können
also binnen einiger Stunden ganze Ozeane durchqueren und sich
bis zu 20.000 km ausbreiten, ohne dabei unmittelbar bemerkt
zu werden. Bei vom Wind erzeugten Wellen dagegen liegen die
Geschwindigkeiten zwischen 8 und 100 km/h. Bei niedriger Wassertiefe,
also in Küstennähe, verlangsamt sich der Tsunami,
wie auf nebenstehender Animation zu sehen ist. Damit verringert
sich auch die Wellenlänge, wodurch es zu einem Anstieg
der Wellenhöhe und schliesslich zum Brechen der Welle
kommt.
Schwerewellen kommen durch die gleichtaktige Bewegung grosser
Wassermassen zustande. Jedes einzelne Teilvolumen des Wassers
bewegt sich dabei nur um winzige Beträge. Für eine
Flachwasser-Schwerewelle mit der Amplitude a in einem Gewässer
der Tiefe h kann man das sogar quantitativ angeben: Die Geschwindigkeit,
mit der sich die an der Welle beteiligte Materie zirkulär
bewegt, ist um einen Faktor a/h kleiner als die Phasengeschwindigkeit
der Welle. Für einen grossen Tsunami liegt dieser
Faktor in der Grössenordnung 10-5: Wenn sich eine
Welle im offenen Meer mit c = 200 m/s (720 km/h) ausbreitet,
bewegen sich die Wasserelemente nur mit 2 mm/s, was gegenüber
Strömungen und Windwellen völlig vernachlässigbar
und nicht direkt beobachtbar ist. Zugleich erklärt es den
nur geringen Energieverlust der Schwerewelle bei ihrer Wanderung.
Wellenlänge
Tsunamis sind, da ihre Wellenlänge ? viel grösser
als die Meerestiefe h ist, so genannte Flachwasserwellen oder
Oberflächenwellen. Typische Wellenlängen bei Tsunamis
liegen zwischen 100 und 500 km. Die Wellenlängen von winderzeugten
Wellen erreichen dagegen nur zwischen 100 und 200 Meter. Allgemein
gilt für Wellen die Beziehung zwischen Geschwindigkeit c,
Wellenlänge ? und Wellenperiode T,
Mit der Tsunamigeschwindigkeit von oben und der Angabe der Wellenlänge
können typische Wellenperioden über:
errechnet werden zu:
Die Zeit T ist die Zeit, die bis zum Eintreffen der zweiten
Welle vergeht.
Je grösser die Wellenlänge, desto geringer sind
die Energieverluste während der Wellenausbreitung. Bei
kreisförmiger Ausbreitung ist die Energie, mit der eine
Welle auf einen Küstenstreifen auftrifft, in erster Näherung
umgekehrt proportional zum Abstand vom Entstehungsort des Tsunami.
Amplitude
Die Wellenhöhe (Amplitude) A des Tsunami hängt von
der Energie E und der Wassertiefe h ab. Bei Tsunamis mit grosser
Wellenlänge gilt:
Dies bedeutet, dass die Amplitude A bei geringerer Wassertiefe
h zunimmt. Im offenen Meer nimmt sie, da der Tsunami eine Oberflächenwelle
ist, mit zunehmender Entfernung r nur um den Faktor ab (Kugelwellen,
die sich in die Tiefe ausbreiten, nehmen um den Faktor 1 / r
ab). Dies kann man sich veranschaulichen, wenn man einen Stein
in eine flache Pfütze wirft. Die Amplitude der Wasserwellen
nimmt nur merklich ab, da sich die Energie kreisförmig
über einen grösseren Wellenkamm verteilt. Der
Energieverlust durch die innere Reibung der Wassermoleküle
ist verschwindend gering und der Impuls wird nahezu ungeschwächt
an die benachbarten Wassermoleküle weitergegeben. Die Energie
einer Tsunamiwelle schwächt sich im offenen Meer nur durch
ihre geometrische Ausbreitung ab. Tsunamiwellen können
daher die Erdkugel mehrfach umrunden. Bei Tsunamis kleinerer
Wellenlänge – meist nicht von Erdbeben verursacht
– kann die Amplitude mit der Entfernung wesentlich schneller
abnehmen.
Auf dem offenen Ozean beträgt die Amplitude selten mehr
als einige Dezimeter. Der Wasserspiegel wird somit nur langsam
und nur um einen geringen Betrag angehoben und wieder abgesenkt,
weshalb das Auftreten eines Tsunami auf offener See meist gar
nicht bemerkt wird.
Die Zerstörungskraft eines Tsunami wird nicht grundsätzlich
durch seine Amplitude, sondern durch die Wellenperiode sowie
durch die transportierte Wassermenge bestimmt.
Auftreffen auf die Küste
Erhöhung der Amplitude
Beim Auftreffen auf die Küste erhöht sich die Amplitude;
die Wellenlänge und Geschwindigkeit des Tsunamis nehmen
ab (s. Tabelle)
In Küstennähe wird das Wasser flach. Das hat zur Folge,
dass Wellenlänge und Phasengeschwindigkeit abnehmen (s.
Tabelle), die Amplitude der Welle und die Geschwindigkeit der
beteiligten Materie aber zunehmen. Die Energie der Tsunamiwelle
wird dadurch immer stärker konzentriert, bis sie mit voller
Wucht auf die Küste auftrifft. Der Energiegehalt eines
Wellenzuges ergibt sich als Querschnitt mal Wellenlänge
mal Teilchengeschwindigkeit-zum-Quadrat und ist in erster Näherung
unabhängig von h.
Typische Amplituden beim Auftreffen eines Tsunamis auf die Küste
liegen in einer Grössenordnung von 10 Metern; am 24.
April 1971 wurde in der Nähe der japanischen Insel Ishigaki
von einer Rekordhöhe von 85 Metern in flachem Gelände
berichtet. In Ufernähe einer Tiefseesteilküste kann
die Amplitude auf etwa 50 Meter ansteigen. Läuft ein Tsunami
in einen Fjord, so kann sich die Welle auf weit über 100
Meter aufstauen.
Im Fjord "Lituya Bay" in Alaska wurden mehrere Wellen
mit rund 150 Metern und sogar eine mit bis zu 530 Metern Höhe
nachgewiesen (Megatsunami). Diese gigantischen Wellen entstanden
jedoch nicht als Fernwirkung eines Erdbebens, sondern durch
Wasserverdrängung im Fjord selbst: Heftige Erdbeben liessen
Berghänge in den Fjord rutschen und brachten diesen schlagartig
zum Überlaufen.
Tiefe (m) Geschwindigkeit (km/h) Wellenlänge (km)
10 36 10,6
50 79 23
200 159 49
2000 504 151
4000 713 213
7000 943 282
Geschwindigkeit und Wellenlänge eines Tsunamis in Abhängigkeit
von der Wassertiefe
Brechungseffekte
Die Änderung der Wellenausbreitungsgeschwindigkeit bei
Annäherung des Tsunami an die Küste hängt vom Tiefenprofil
des Meeresbodens ab. Je nach örtlichen Gegebenheiten kann
es zu Brechungseffekten kommen: So wie Licht beim Übergang
von Luft in Wasser oder Glas seine Richtung ändert, so ändert
auch eine Tsunamiwelle ihre Richtung, wenn sie schräg durch
eine Zone läuft, in der sich die Meerestiefe ändert.
Je nach Ursprungsort des Tsunami und Unterwassertopographie kann
es dabei zur Fokussierung des Tsunami auf einzelne Küstenbereiche
kommen. Dieser Effekt ist von der Trichterwirkung eines Fjords
nicht scharf zu trennen und kann sich mit dieser überlagern.
Zurückweichen des Meeres
Wie ein akustisches Signal, so besteht auch ein Tsunami nicht
aus einer einzelnen Welle, sondern aus einem ganzen Paket von
Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden. Wellen
unterschiedlicher Frequenz breiten sich mit leicht unterschiedlicher
Geschwindigkeit aus. Deshalb addieren sich die einzelnen Wellen
eines Paketes in von Ort zu Ort und von Minute zu Minute unterschiedlicher
Weise. Je nach Ursache kann ein Tsunami an einem Punkt der Küste
zuerst als Wellenberg oder zuerst als Wellental beobachtet werden.
Ist die Ursache des Tsunami ein Hangabrutsch oder Herunterbrechen
einer Kontinentalplatte, so wird Wasser zur Sohle hin beschleunigt.
Wasser wird verdrängt, und es entsteht zunächst ein
Wellental. Danach bewegt sich das Wasser wieder zurück, und
der Wellenberg entsteht. Beim Eintreffen der Welle an der Küste
zieht sich zunächst die Küstenlinie zurück, unter
Umständen um mehrere 100 Meter. Wenn der Tsunami eine unvorbereitete
Bevölkerung trifft, kann es geschehen, dass die Menschen
durch das ungewöhnliche Schauspiel des zurückweichenden
Meeres angelockt werden, statt dass sie die verbleibenden Minuten
bis zur Ankunft der Flutwelle nutzen, um sich auf höher gelegenes
Gelände zu retten.
Stokes-Strömung
Darstellung eines Tsunamis beim Auftreffen auf die Küste
Wenn die Amplitude eines Tsunami in der Nähe der Küste
nicht mehr gegen die Wassertiefe vernachlässigbar ist,
so wandelt sich ein Teil der Schwingung des Wassers in eine
allgemeine horizontale Bewegung um, genannt Stokes-Strömung.
In unmittelbarer Küstennähe ist eher diese schnelle
Horizontalbewegung als das Ansteigen des Wasserspiegels für
die Zerstörung verantwortlich.
In Küstennähe hat die Stokes-Strömung eine theoretische
Geschwindigkeit von:
, also .
Die Stokes-Strömung erreicht somit mehrere Dutzend km/h.
Gefahren und Schutz
Tsunamis zählen zu den verheerendsten Naturkatastrophen,
mit denen der Mensch konfrontiert werden kann, denn ein mächtiger
Tsunami kann seine zerstörerische Energie über Tausende
von Kilometern weit mitführen oder sogar um den ganzen
Erdball tragen. Ohne schützende Küstenfelsen können
schon drei Meter hohe Wellen mehrere hundert Meter tief ins
Land eindringen. Die Schäden, die ein Tsunami beim Vordringen
verursacht, werden noch vergrössert, wenn die Wassermassen
wieder abfliessen. Die Gipfelhöhe eines Tsunami hat
nur bedingte Aussagekraft über seine Zerstörungskraft.
Gerade bei niedrigen Landhöhen kann auch eine niedrige
Wellenhöhe von nur wenigen Metern ähnliche Zerstörungen
wie ein grosser Tsunami mit über 31 Metern anrichten.
Am 26. Dezember 2004 wurden durch den grossen Tsunami in
Südostasien mindestens 231.000 Menschen getötet. Ausgelöst
wurde die Welle durch eines der stärksten Erdbeben seit
Beginn der Aufzeichnungen. Die verheerende Wirkung beruhte hier
vor allem auf dem grossen Wasservolumen, das pro Kilometer
Küstenlinie auf das Land traf, während die Wellenhöhe
mit zumeist nur wenigen Metern vergleichsweise niedrig war.
Gefahrenzonen
Die häufigsten Tsunamis entstehen am westlichen und nördlichen
Rand der pazifischen Platte, im Pazifischen Feuerring.
Japan musste aufgrund seiner geografischen Lage in den letzten
tausend Jahren die meisten Todesopfer durch Tsunamis beklagen;
in dieser Zeit starben über 160.000 Menschen. In den letzten
100 Jahren richteten jedoch nur 15 Prozent der 150 registrierten
Tsunamis Schäden an oder kosteten Menschenleben. Heutzutage
verfügt Japan über ein effektives Frühwarnsystem,
und für die Bevölkerung finden regelmässig Trainingsprogramme
statt. Viele japanische Küstenstädte schützen sich
durch das Errichten riesiger Deiche, z. B. ein 10 Meter hoher
und 25 Meter breiter Wall auf der Insel Okushiri.
In Indonesien dagegen wirkt heute noch die Hälfte der Tsunamis
katastrophal, denn die meisten Küstenbewohner sind über
die Anzeichen, die einen Tsunami ankündigen, nicht informiert.
Meistens ist auch das Land sehr flach und die Wassermassen fliessen
bis ins Landesinnere (siehe auch Erdbeben im Indischen Ozean 2004
und Seebeben vor Java Juli 2006). Indonesien liegt in einem sogenannten
„Ring of Fire“, was bedeutet, dass es von Vulkanen
(potentielle Auslöser) umgeben ist.
Auch an den europäischen Küsten treten Tsunamis auf,
wenn auch wesentlich seltener. Da die Afrikanische Platte sich
nach Norden unter die Eurasische Platte schiebt, können durch
Erdbeben im Mittelmeer und im Atlantik ebenfalls Tsunamis entstehen.
Auch ein Meteoriteneinschlag kann einen Tsunami auslösen.
Die Wahrscheinlichkeit, dass der Himmelskörper auf dem Meer
aufprallt, ist grösser, als dass er auf Boden trifft, da
Meere den grössten Teil der Erdoberfläche ausmachen.
Um einen Tsunami auszulösen, sind jedoch sehr grosse Meteoriten
nötig. Siehe auch Meteoriteneinschlag.
Auswirkungen
Ertrinken: Menschen können durch die starken Strömungen
der auflaufenden Flutwelle ins Landesinnere gegen Gegenstände
oder Gebäude bzw. anschliessend mit dem Rückfluss der
Flutwellen ins offene Meer gespült werden. Andere können
ertrinken, weil sie nicht schwimmen können, oder durch Erschöpfung.
Unterkühlung: Bei niedriger Wassertemperatur kühlt der
Körper im Wasser sehr schnell aus. Hierdurch können
Menschen durch Erfrieren umkommen oder erkranken.
Schnittwunden, Prellungen, Quetschungen, innere Blutungen: Menschen
können mitgerissen und von Gegenständen, die im Wasser
mittreiben, oder solchen, die fix bleiben (z. B. Felsen, Steinmauern),
verletzt oder erschlagen werden.
Menschen können in Gebäuden verschüttet werden,
die unter dem Druck des Wassers zusammenbrechen.
Nicht zu unterschätzende Spätfolge kann eine Blutvergiftung
wegen möglicherweise folgender katastrophaler hygienischer
Zustände sein.
Es kann zum Schock und durch das erlittene Trauma zu einer schwerwiegenden
Belastungsstörung kommen, die unter Umständen monate-
oder jahrelang andauert und/oder sich erst Monate nach dem Tsunami
zeigt.
Ausser den unmittelbaren Folgen für die betroffenen Menschen
gibt es bei grossen Tsunamis auch erhebliche Spätfolgen.
Neben den bereits erwähnten Belastungsstörungen können
das sein:
Hunger, Durst: Eine zerstörte Infrastruktur kann die Grundversorgung
mit sauberem Wasser und Nahrungsmitteln beeinträchtigen.
Armut: Die breite Zerstörung kann viele Menschen ihrer Lebensgrundlagen
und Erwerbsmittel berauben.
Eine Versalzung der Böden in den überschwemmten Gebieten
kann die Landwirtschaft temporär oder lang anhaltend beeinträchtigen.
Frühwarnsysteme
Tsunami-Frühwarnsysteme machen sich zu Nutze, dass bestimmte
Informationen über das mögliche Auftreten eines Tsunamis
gewonnen werden können, bevor der Tsunami selbst seine zerstörerische
Kraft entfalten kann. Seismische Wellen breiten sich viel schneller
aus als die Tsunamiwelle selbst. Ist z.B. ein ausreichend dichtes
Netz seismischer Stationen verfügbar, lassen sich daher bereits
nach wenigen Minuten genaue Rückschlüsse über den
Ort und die Stärke eines Erdbebens ziehen, und damit eine
möglicherweise davon ausgehende Tsunamigefahr prognostizieren.
GPS-Stationen messen zentimetergenau die Verschiebung der Erdoberfläche,
welche sich auf den Meeresboden extrapolieren lässt und eine
präzise Prognose der Tsunamigefahr ermöglicht. Bojen
messen die Tsunamiwelle direkt noch auf hoher See, so dass eine
Vorwarnzeit bleibt.
Viele Staaten haben in den letzten Jahrzehnten technische Frühwarnsysteme
eingerichtet, die durch das Aufzeichnen seismographischer Plattenbewegungen
Tsunamis schon bei der Entstehung erkennen können, so dass
durch den gewonnenen Zeitvorsprung die gefährdeten Küstengebiete
evakuiert werden können. Dies gilt vor allem für den
Pazifischen Ozean. Dort wurde zwischen 1950 und 1965 ein Netz
von Sensoren am Meeresboden und an sonstigen wichtigen Stellen
eingerichtet, das kontinuierlich alle relevanten Daten misst und
über Satellit an das Pacific Tsunami Warning Center (PTWC)
in Honolulu auf Hawaii meldet. Dieses wertet die Daten laufend
aus und kann innerhalb von 20 bis 30 Minuten eine Tsunami-Warnung
verbreiten. Da die betroffenen Staaten über ein effektives
Kommunikationssystem und regionale Notstandspläne verfügen,
besteht im Katastrophenfall eine gute Chance, dass rechtzeitig
Rettungsmassnahmen eingeleitet werden können.
Einige Küstenstädte in Japan schützen sich durch
bis zu 10 Meter hohe und 25 Meter breite Deiche, deren Tore innerhalb
von wenigen Minuten geschlossen werden können. Ausserdem
beobachten Leute vom Küstenschutz mit Kameras den Meeresspiegel
auf Veränderungen. Ein Frühwarnsystem gibt bei Erdbeben
der Stärke 4 automatisch Tsunamialarm, so dass die Einwohner
evakuiert werden können.
Leider besitzen einige von der Gefahr betroffene Staaten diese
Systeme noch nicht, und deren Informationsnetz ist so schlecht
ausgebaut, dass eine Vorwarnung nur eingeschränkt oder überhaupt
nicht möglich ist. Dies betrifft insbesondere den Indischen
Ozean. Zudem kommt es vor, dass Behörden aus Angst des Verlustes
der Einnahmequelle Tourismus Tsunami-Warnungen nicht weiterleiten.
Die Staaten am Indischen Ozean haben nach der Flutkatastrophe
in Südasien 2004 beschlossen, ein Tsunami-Frühwarnsystem
einzurichten. Indonesien hat ein deutsches Frühwarnsystem
geordert - das German Indonesian Tsunami Early Warning System
(GITEWS) - das im Auftrag der deutschen Bundesregierung vom Geoforschungszentrum
(GFZ) Potsdam und sieben weiteren Institutionen entwickelt wurde
und seit November 2008 im Testbetrieb ist. Durch seismische Sensoren,
Ozean-Bojen und GPS-Technologie soll dieses komplexe System noch
exaktere Vorhersagen als das PTWC erlauben.
Die Koordination der vorhandenen Systeme zu einem weltweiten System
wird seit Mitte 2005 vorangetrieben. Für die Erkennung von
den Erdbeben werden die seismologischen Auswertungen der UNO herangezogen,
die normalerweise für die Überwachung des vollständigen
Atomteststoppvertrages CTBT verwendet werden. Dazu müssen
nur die Meldesysteme in die nationalen Alarmsysteme integriert
werden, da die Erkennungsmöglichkeiten schon vorhanden sind.
Die Meldungen dieser künstlichen durch Nuklearexplosionen
hervorgerufenen oder natürlichen Erdbeben laufen in Wien
bei der Atomteststoppvertragsorganisation CTBTO zusammen.
Das erste sichtbare Anzeichen einer kommenden Riesenwelle ist
der Rückzug des Meeres von der Küste.
Bei allen Frühwarnsystemen besteht das Problem, dass Falschalarme
bei einer unnötigen Evakuierung hohe Kosten verursachen können
und das Vertrauen der Menschen in die Prognosen untergraben.
Persönliche Schutzmassnahmen
Wenn man sich an einem Küstenstreifen aufhält, sollten
unbedingt folgende Sicherheitsmassnahmen beachtet werden:
Bei Tsunami-Warnungen oder bei ersten sichtbaren Anzeichen wie
z.B. dem Zurückweichen der Uferlinie sofort aus dem gefährdeten
Küstenbereich zu höheren Standorten (mindestens 30 Meter
Höhe) oder ins Landesinnere flüchten
Nicht in Ufernähe schlafen oder leben (Mindestabstand 300
Meter)
Dort, wo vorhanden, Alarmsirenen beachten (da Tsunamis selten
sind und gelegentlich Falschalarm ausgelöst wird, kommt es
vor, dass viele Menschen die Alarmsirenen ignorieren)
Mit mehreren Wellen rechnen und nicht nach der ersten oder zweiten
Welle zurückkehren (zwischen den Wellen weicht das Meer sehr
weit zurück, was ein Alarmzeichen darstellt)
Sich auf einem Dach oder einem starken Baum in Sicherheit bringen
Binnentsunamis
Ausser in den Meeren kommen Tsunamis auch an Binnengewässern
vor: Diese entstehen typischerweise im Bergland durch grosse
Bergstürze, haben dieselbe Charakteristik wie die Meerestsunamis
(langwelliges Zurückweichen und mehrere Flutberge), bleiben
im Ausmass naturgemäss aber meist weit darunter
(Fluthöhen bis 3–4 Meter).
Historische Binnentsunamis sind etwa am Vierwaldstättersee
1601 (nach Erdbeben) oder am Lovatn in Island (1905, 1936) dokumentiert
(siehe jew. bei den grössten Tsunamis), entstanden
wohl auch im 11. Jahrhundert am Königssee, auch beim Ende
der Mondseekultur des 3. Jahrtausends v.Chr. wird so eine Katastrophe
vermutet (Bergsturz im 100-Mio.-m³-Bereich).
Die grössten Tsunamis
Antike und prähistorisches Zeitalter
zwischen 25.000 und 5.000 v.Chr.: Storegga-Ereignis; der Abbruch
einer Fläche von der Grösse Islands (in drei Schüben)
vom Kontinentalabhang vor Norwegen muss einen Tsunami gewaltigen
Ausmasses verursacht haben.
In prähistorischer Zeit kamen gewaltige Tsunamis mit Höhen
von 300 bis 400 m vor. Sie entstanden durch gewaltige Hangrutsche
oder Einstürze ganzer Berge, die aufgrund von vulkanischen
Tätigkeiten ins Meer brachen, zum Beispiel auf den Inseln
Hawaiis vor 110.000 Jahren, oder durch Unterwasserlawinen, wie
vor 8.000 Jahren vor der norwegischen Küste. Solche Tsunamis
können durch Ablagerungen von so genannten Tsunamiten und
Felsproben rekonstruiert werden.
ca. 6.300 v. Chr. verursachte ein Bergsturz am Ätna einen
Tsunami im östlichen Mittelmeer;
Spätes 16. Jh. v. Chr. (nach sehr umstrittenen neueren Theorien
1628 v. Chr.): Eine Vulkanexplosion auf Santorin soll nach Meinung
einiger Forscher zu bis zu 60 Meter hohen Wellen im gesamten östlichen
Mittelmeer geführt haben. Bis vor einigen Jahrzehnten nahmen
einige Forscher an, dass die Flutwellen zur Auslöschung der
minoischen Kultur geführt hat. Die minoische Kultur bestand
jedoch noch mindestens ein halbes Jahrhundert weiter.
479 v. Chr.: Der älteste genau datierbare Tsunami wird vom
griechischen Historiker Herodot überliefert. Die persischen
Belagerer von Potidaia wurden von einer riesigen Welle überrascht,
als sie sich das unerwartet zurückziehende Meer zunutze machen
wollten, um die Stadt anzugreifen. Herodot schreibt das Auftreten
der rettenden Flutwelle dem Meeresgott Poseidon zu.
426 v. Chr.: Der Historiker Thukydides beschreibt in seinem Werk
Der Peloponnesische Krieg anhand des Erdbebens im Golf von Euböa
erstmals den ursächlichen Zusammenhang des Auftretens von
Erdbeben und nachfolgenden Flutwellen.
373 v. Chr.: Erdbeben und Flutwelle zerstörten das 2 km von
der Küste gelegene Helike restlos. Die Katastrophe wurde
von mehreren antiken Geographen beschrieben und könnte einer
Theorie zufolge den Zeitzeugen Plato zum Mythos von Atlantis angeregt
haben.
365 n. Chr.: Der römische Historiker Ammianus Marcellinus
(Res Gestae 26.10.15-19) berichtet von einem gewaltigen Tsunami,
der am 21. Juli 365 die östlichen Küsten des Mittelmeeres
heimsuchte und den Tod Zehntausender von Menschen zur Folge hatte.
Ammianus schilderte dabei genau die charakteristische Abfolge
von Erdbeben, Rückzug des Meers und heranrollender Riesenwelle.
17. Jahrhundert
18. September 1601: Ein Erdbeben mit Zentrum in Unterwalden in
der Zentralschweiz forderte angeblich acht Tote. Erschütterungen
waren in der ganzen damaligen Schweiz zu spüren. Die durch
das Erdbeben ausgelösten Erdrutsche führten zu einer
vermutlich bis zu 4 Meter hohen Flutwelle im Vierwaldstättersee,
die in der Stadt Luzern beträchtliche Schäden anrichtete.
Das Ereignis wurde vom damaligen Stadtschreiber Renward Cysat
ausführlich beschrieben. Es handelt sich um einen der ersten
durch einen Augenzeugen gut dokumentierten Tsunami.
20. Januar 1607 (nach Julianischem Kalender): Überschwemmungen
am Bristolkanal forderten rund 2.000 Todesopfer. Als Ursache wird
in der jüngeren Forschung ein Seebeben vermutet.
18. Jahrhundert
28. Oktober 1746: Ein Erdbeben mit anschliessendem Tsunami
zerstörte die peruanische Hafenstadt Callao. Von den rund
5000 Bewohnern überlebten nur etwa 200.
1. November 1755: Die portugiesische Hauptstadt Lissabon wurde
von einem Brand zerstört, der infolge eines Erdbebens ausbrach
(Erdbeben von Lissabon). Als die Einwohner vor den Flammen an
das Ufer des Tejo flüchteten, wurden sie von haushohen
Flutwellen überrascht. Zwei Drittel der Stadt wurden zerstört,
60.000 Menschen starben. Der Tsunami machte sich noch in Irland
und jenseits des Atlantiks auf den kleinen Antillen bemerkbar,
Madeira wurde von 15 Meter hohen Wellen erreicht. Das Erdbeben
war auch in Venedig deutlich zu spüren und wird sogar in
Casanovas Memoiren erwähnt.
19. Jahrhundert
13. bis 15. August 1868: Nach einem Seebeben vor der südamerikanischen
Küste richtete ein Tsunami in Chile und an den Ostküsten
von Neuseeland sowie Australien erheblichen Schaden an. Tausende
Menschen starben dadurch. Das Ereignis führte zur frühen
geowissenschaftlichen Erklärung durch Ferdinand von Hochstetter.
27. August 1883: Nach der Explosion des Vulkans Krakatau entstand
ein grosser Tsunami, der im nahen Umkreis 40 m hohe Flutwellen
auslöste, durch die ungefähr 36.000 Menschen starben.
13. März 1888: Bei Hatzfeldhafen (Deutsch-Neuguinea) wurde
die 8 m hohe Flutwelle eines Tsunamis beobachtet, der durch
den Ausbruch des Vulkans auf der Ritter-Insel ausgelöst
worden war.
15. Juni 1896: Der so genannte Sanriku-Tsunami, eine Wasserwand
von 23 m Höhe, überraschte Japan während religiöser
Feierlichkeiten, 26.000 Menschen ertranken.
20. Jahrhundert
15. Januar 1905: Bei einer durch einen Felsabsturz des Ramnefjell
in den Lovatn-See (Norwegen) verursachten 40 m hohen Flutwelle
starben am 10 km entfernt gegenüberliegenden Ufer 63 Einwohner
der Dörfer Bodal und Nesdal.
31. Januar 1906: Die Küsten Kolumbiens und Ecuadors wurden
von einer verheerenden Flutwelle überschwemmt, 500 bis
1500 Menschen kamen ums Leben.
28. Dezember 1908: Die Stadt Messina in Italien wurde fast vollständig
durch ein Erdbeben und einen darauffolgenden Tsunami zerstört.
Mehr als 75.000 Menschen fanden den Tod (siehe Erdbeben von
Messina 1908).
18. November 1929, der Neufundlandbank-Tsunami forderte 28 Tote
und mehr als 10.000 Obdachlose
1936: Bei einem erneuten Felsabsturz des Ramnefjell in den Lovatn-See
(Norwegen) entstand eine 70 m hohe Flutwelle und zerstörte
wiederum zwei Dörfer. Ein Ausflugsschiff wurde 350 m weit
ins Land getragen. Die Dörfer wurden daraufhin aufgegeben,
so dass bei einem weiteren Erdrutsch mit Flutwelle im Jahre
1950 keine Opfer zu beklagen waren.
1. April 1946: Vor Alaska riss eine Welle infolge eines Erdbebens
die fünfköpfige Besatzung eines Leuchtturmes in den
Tod. Stunden später erreichte die Welle das fast 3.700
km entfernte Hawaii, wo 159 Menschen starben.
5. November 1952: 2336 Einwohner von Sewero-Kurilsk kamen durch
einen von einem Seebeben 130 km vor der Küste Kamtschatkas
hervorgerufenen Tsunami ums Leben. Zerstörungen gab es
auch in anderen Ortschaften Kamtschatkas und der Kurilen.
9. Juli 1958: In der Lituya Bay (Alaska) entstand durch einen
Erdrutsch ein Tsunami, der auf dem gegenüberliegenden Uferhang
der engen fjordähnlichen Bucht eine Höhe von bis zu
520 m erreichte.
22. Mai 1960: Das Erdbeben von Valdivia erzeugte eine elf Meter
hohe Welle im Pazifik, die in Chile 1.000 Menschen tötete.
Auf Hawaii kamen 61 Menschen ums Leben, doch konnte durch ein
erstes Warnsystem der Ort Hilo rechtzeitig evakuiert werden.
27. März 1964: Am Karfreitag löste das Karfreitagsbeben
vor Alaska an der gesamten Westküste der USA eine Flutwelle
aus und forderte zahlreiche Opfer
16. August 1976: Ein Tsunami im Golf von Moro forderte auf den
Philippinen mehr als 5.000 Menschenleben.
2. September 1992: Beim Nicaragua-Erdbeben 1992 mit Epizentrum
120 km vor der Küste wurden mindestens 116 Personen getötet,
viele davon wurden an der Pazifikküste von Nicaragua von
einer zehn Meter hohen Flutwelle überrascht.
17. Juli 1998: An der Nordküste von Papua-Neuguinea wurden
2.000 Menschen von einer Flutwelle getötet, die von einem
Beben ausgelöst wurde.
21. Jahrhundert
21. Mai 2003: Ein Erdbeben vor Algerien tötete mehr als
2.000 Menschen und löste einen kleinen Tsunami aus, der
auf Mallorca und Ibiza zu lokalen Überschwemmungen führte.
26. Dezember 2004: Durch ein Erdbeben im Indischen Ozean (3°
33' Nord, 95° 8' Ost) vor der Insel Sumatra, das eine Magnitude
um 9,3 hatte – das drittstärkste je gemessene Beben
–, ereignete sich eine der bisher schlimmsten Tsunamikatastrophen
der Geschichte. Mindestens 231.000 Menschen in acht asiatischen
Ländern wurden getötet. Die Wellenenergie breitete
sich mehrere tausend Kilometer bis nach Ost- und Südostafrika
aus und forderte als Flutwelle dort weitere Opfer.
17. Juli 2006: Ein Seebeben vor der indonesischen Insel Java
löste einen Tsunami aus, durch den über 700 Menschen
ums Leben kamen.
2. April 2007: Ein Seebeben bei den Salomonen der Stärke
8,0 löste im Südpazifik einen Tsunami aus, der die
Salomonen-Inseln verwüstete, die Flutwelle war bis zu 12
Meter hoch. Das Epizentrum lag nur 40 Kilometer südöstlich
von Gizo, es wurden mindestens 12 bis 20 Menschen getötet.
30. September 2009: Ein Erdbeben vor der Küste der Samoainseln
mit der Stärke 8,0 löste einen Tsunami aus, der Teile
der Insel verwüstete. Nach ersten Berichten kamen dabei
mindestens 80 bis 100 Menschen ums Leben.
25. Oktober 2010: Ein Erdbeben der Stärke 7,2 bis 7,5 löste
auf den Mentawai-Inseln vor Sumatra einen Tsunami mit gut drei
Meter hoher Flutwelle aus, die bis zu 600 Meter landeinwärts
drang. Mindestens 272 Tote und weitere Vermisste.
11. März 2011: In Folge eines Erdbebens der Stärke
9,0 vor der Küste von Sendai trifft ein Tsunami die japanische
Küste. Die Flutwellen breiten sich über den gesamten
Pazifikraum aus, treffen die Küsten anderer Länder
aber weniger stark als zunächst befürchtet. Noch Stunden
später sind diverse Nachbeben und neue starke Erdbeben
zu spüren. Erste Schätzungen sprechen von mindestens
1000 Opfern.
