Die Physik der Tsunamis

W. Schoepe Universität Regensburg

IFW Dresden 21. April 2005

Tsunami v. 17.Juli 1998

Nordküste von Papua-Neuguinea Seebeben mit Epizentrum nahe Küste 6 Minuten später: 3 Wellen 7 – 15 m hoch, 50 km breit 2 km landeinwärts über 2200 Tote. Keine Möglichkeit der Vorwarnung

Keine Bedrohung für andere Pazifik-Küsten

1993

Okushiri (Japan), 32m hoch, 239 Tote

1992

Flores (Indonesien), 26m hoch, schwere Verwüstung, 1713 Tote.

Oberflächenwellen Euler-Gleichung:

r r r 1 r r ∂ r v + ( v ⋅ ∇ )v = ( f − ∇p ) ∂t ρ Dispersionsrelation ω(k) für Schwerewellen: rücktreibende Kraft: Schwerkraft, nur g (m/s2) und Wellenvektor k (1/m) gehen ein:

ω (k ) = g ⋅ k 2

ω=

g ⋅k

ω v phase = = g / k k Dispersion!

v gruppe =

∂ 1 1 g / k = v phase ω= ∂k 2 2

Schiffswellen

sin(α) = 1/3 unabhängig von v und Flüssigkeit α = 19,5° Kegelöffnung ist immer 2α = 39°.

Dämpfung der Schwerewellen: Amplitude ∝ exp(-t/τ) τ ∝ 1/νk2

ν = η/ρ = 10-6 m2/s

k = 2π/1000 1/m

τ ∝ 1010 s!

⇒ Dämpfung durch Viskosität vernachlässigbar

Endliche Wassertiefe:

ω ( k ) = g ⋅ k ⋅ tanh(k ⋅ h) 2

1. tiefes Wasser: k ⋅ h >> 1 ⇒ tanh → 1

2. flaches Wasser: k ⋅ h