Cunami: Više od običnog talasa

Cunami je japanski naziv, koji se prikazuje pomoću dva znaka. Gornji znak je reč “cu”, što znači luka, a donji znak je “nami”, japanski reč za talas.

Cunami je česta pojava, ali, srećom, retki su cunamiji sa katastrofalnim posledicama. Dvadeseti vek ostaće zapamćen i po razornom Čileanskom cunamiju iz 1960. godine, koji se proširio po celom Pacifiku, a početak dvadesetprvog veka obeležila je tragedija izazvana cunamijem u Indijskom okeanu. U decembru 2004. godine prvi put smo imali priliku da pratimo katastrofu ogromnih razmera izazvanu cunamijem u direktnom prenosu na televiziji, a internet je u roku od par dana bio preplavljen izjavama očevidaca, fotografijama, filmovima i satelitskim snimcima.

Šta je cunami?

Od Havaja za nekoliko sati do kontinenta

Cunami nije jedan talas, već serija talasa. Nastaje usled naglog poremećaja vodenog stuba, odnosno vertikalnog kretanja vodene mase, koje može da bude izazvano podvodnom aktivnošću kao što je zemljotres, vulkanska erupcija ili eksplozija, ali i klizištem ili udarom metora. Od izvora poremećaja, talasi se prostiru velikom brzinom u svim pravcima. Na otvorenom moru cunami je često teško uočljiv, jer je visina talasa oko jedan metar. Kada talas dospe u plitke priobalne zone, dolazi do naglog povećanja visine talasa i do nekoliko desetina metara, a ova pojava se često naziva cunami efekat. Pri nailasku na brodove i obale, cunami talasi mogu da imaju razorno dejstvo.

Kako nastaje cunami?

Cunami velikih razmera, kakav je bio Čileanski cunami iz 1960. godine ili Indonežanski cunami iz 2004. godine, obično nastaje kao posledica zemljotresa ispod vodene površi (najčešće okeana). Cunami se stvara kada se okeansko dno naglo deformiše, pri čemu se deo dna znatnije izdiže ili spušta, što dovodi do vertikalnog pomeranja dela vodene mase. Na taj način je narušena ravnoteža celokupne vodene mase. Cunami nastaje kada izdignuti deo vodene mase počinje da se kreće pod uticajem gravitacije, težeći da povrati ravnotežni položaj.

Najveće deformacije delova Zemljine kore javljaju se na granicama tektonskih ploča. Cunami se često javlja kao posledica zemljotresa u zoni subdukcije, odnosno podvlačenja dela okeanke kore pod kontinentalnu koru, gde su vertikalna kretanja Zemljine kore naročito izražena. Zone subdukcije se javljaju duž oboda Pacifika. Indonežanski cunami iz 2004. godine izazvan je zemljotresom sa hipocentrom u zoni subdukcije, koja se proteže uz obalu ostrva Sumatra.

Nastanak cunami talasa usled zemljotresa u zoni subdukcije

Postoji i niz drugih mehanizama, koji dovode do remećenja ravnotežnog položaja vodene mase i generisanja cunamija, ali takvi cunamiji su, najčešće, lokalnog karaktera. Jake erupcije podvodnih vulkana mogu da dovedu do izdizanja dela vodene mase i stvaranja cunamija. Kolaps kaldera podvodnih vulkana ili podvodna klizišta, koja često prate velike zemljotrese, dovode do naglih promena reljefa dna i poremećaja rasporeda vodenih masa. Cunami može da nastane i kada se ravnoteža vodene mase poremeti odozgo, udarom meteorita ili akiviranjem velikih priobalnih kližišta, koja dovode do naglog ulivanja velike količine stenskog materijala u vodu.

U cilju boljeg upoznavanja sa načinom nastanka i prostiranja cunami talasa, naučnici su su razvili brojne modele i simulacije cunamija, koji su široj javnosti dostupni putem interneta u vidu različitih animacija.

Po čemu se cunami razlikuje od drugih vrsta vodenih talasa?

U nekim delovima sveta se javljaju izuzetno veliki plimski talasi, koji podsećaju na cunami talase, ali se od njih razlikuju po mehanizmu nastanka. Plima i oseka su pojave izazvane promenom gravitacionog uticaja nebeskih tela (Meseca i Sunca, uglavnom), koja je posledica promene njihovog položaja u odnosu na tačku posmatranja na Zemlji. Efekat udara cunami talasa na obale zavisi od nivoa plime u vreme nailaska cunamija, ali ne postoji druga veza između ove dve vrste talasa.

Postoje velike razlike između cunami talasa i talasa izazvanih vetrom. Talasi izazvani olujnim vetrom na okeanu mogu da imaju period od oko 10 sekundi i talasnu dužinu od oko 150 metara. Ovi talasi se ritmično “kotrljaju” jedan za drugim i “razbijaju” se pri udaru u obalu, ali voda ne stiže daleko od obale.

Razlike izmeðu talasa izazvanih vetrom i cunami talasa

Cunami talasi imaju znatno veće periode i talasne dužine. Talasna dužina cunami talasa može da bude i više od 100 kilometara, dok period može da bude reda veličine sata. Cunami se ponaša kao plitkovodni talas, jer je njegova talasna dužine znatno veća od dubine vode. Brzina kretanja plitkovodnog talasa direktno zavisi od dubine vode (računa se kao kvadratni koren proizvoda gravitacionog ubrzanja i dubine vode).

U delovima okeana gde dubina vode iznosi 4 kilometra, cunami talas putuje brzinom od oko 200 metara u sekundi (700 kilometara na čas), dok se u dubljim delovima okeana kreće još brže. Velika talasna dužina obezbeđuje i mali gubitak energije talasa (gubitak energije je obrnuto proporcionalan talasnoj dužini), što omogućava cunamiju da prelazi velika rastojanja. Čileanski cunami (1960) je, na primer, prešao preko Pacifika 17 000 kilometara do Japana, gde je izazvao razaranje obale i smrt oko 200 ljudi.

Zašto je cunami tako razoran?

Satelitski snimak nailaska cunami talasa na plažu u Šri Lanki

Razorna moć cunamija leži u transformaciji cunami talasa, koja se dešava kada talas stigne u plitke vode priobalne zone. Brzina kretanja cunami talasa opada sa smanjenjem dubine dna u blizini obala, jer direktno zavisi od dubine vode Pošto energija talasa vrlo sporo opada, sa smanjenjem brzine prostiranja dolazi do porasta amplitude, odnosno povećanja visine talasa. Kada stignu do obale, cunami talasi mogu da budu visoki nekoliko metara, a čak i nekoliko desetina metara.

Pre i posle

Cunami počinje brže da gubi energiju kada stigne na obalu, kao i svaki drugi vodeni talas, ali njegova energija je i dalje ogromna. Za razliku od talasa izazvanih vetrom, koji se razbijaju o obalu, cunami talasi mogu da zađu više stotina metara duboko u kopno i poplave ga. To je posledica velike talasne dužine cunami talasa.

Zbog velike energije i brzine kretanja talasa, erozioni potencijal cunamija je ogroman. Cunami talasi razaraju obalu i uništavaju objekte na njoj, a mogu u potpunosti da eroduju pesak, koji se akumulirao na plažama kroz dugi vremenski period. Erodovani materijal se valja zajedno sa talasom, koji ga raznosi u dublje delove kopna. Nakon cunamija, delovi obale, koji su bili poplavljeni, često ostaju prekriveni slojem mulja. Cunami ima poguban efekat i na priobalnu vegetaciju. Nakon cunamija delovi obale ponekad ostaju potpuno ogoljeni i potrebne su decenije da se vegetacija obnovi.

Šta se desilo u Inijskom okeanu 2004. godine?

Ujutro 26. decembra 2004. godine, zemljotres magnitude 9.3 pogodio je severozapadnu obalu indonežanskog ostrva Sumatra. Zemljotres je uzrokovao pojavu cunamija sa katastrofalnim posledicama. Poginulo je gotovo 300 000 ljudi, preko milion ljudi je ostalo bez doma, a preko pet miliona ljudi je bilo ugroženo cunamijem. Najviše žrtava je bilo u Indoneziji, a mnogo ljudi je poginulo i u Šri Lanki, Indiji i na Tajlandu. Žrtava je bilo i u drugim zemljama regiona, ali i na Maldivima i Sejšelima, na obalama Afrike i Australije. Među poginulima je bilo i mnogo turista sa različitih strana sveta.

Cunami je izazvao ogromna razaranja obala i prouzrokovao materijalnu štetu u gotovo svim zemljama koje izlaze na Indijski okean. Procenjuje se da je, u najugroženijoj zoni, visina talasa iznosila i do 25 metara. Cunami je obišao svet, a registrovan je na osnovu promene nivoa plime i oseke. U Kaliforniji je, na primer, nivo plime porastao 40 centimetara u odnosu na normalan nivo.

Uticaj cunamija na vegetaciju

Da li je katastrofa mogla da bude ublažena? Zašto su zatajile službe za obaveštavanje i upozoravanje o opasnosti od cunamija? Da li su krivi seizmolozi? Sva ova pitanja su još uvek aktuelna.

Zapisi na seizmometrima su posle par sekundi ukazali na jak zemljotres. U prvom trenutku je procenjeno da je magnituda zemljotresa oko 8.0, što nije upućivalo na rizik od cunamija velikih razmera. Tek četiri sata nakon pojave zemljotresa dobijena je realnija procena da magnituda iznosi 9.0 ili više od toga, što ukazuje na veliki rizik od pojave snažnog cunamija. Za to vreme, cunami se raširio kroz Indijski okean i katastrofa se već dogodila. Naknadnim proračunima dobijena je vrednost magnitude od 9.3, što je ovaj zemljotres svrstalo među najjače ikad izmerene zemljotrese.

Zašto je bilo potrebno toliko vremena da se proceni prava vrednost magnitude? Seizmološki postupci za brzu procenu magnitude zemljotresa zasnovani su na analizi prvih nailazaka sizmičkih talasa i daju dobre rezultate za magnitude do oko 8.0. Za pravilnu procenu magnitude jačeg zemljotresa neophodno je više informacija, odnosno duži seizmološki zapis. Da bi se generisao jak cunami, koji se širi celim okeanim, potreban je zemljotres magnitude 8.5 i više, a upravo je za takav zemljotres verovatnoća da se magnituda brzo proceni, na osnovu seizmološkog zapisa, mala.

Kako se zaštiti od cunamija?

Širom sveta su formirane posebne službe za obaveštavanje i upozoravanje o potencijalnoj opasnosti od cunamija. Njihov zadatak je da prate sve pojave i događaje, koji mogu da izazovu cunami i da na vreme upozore stanovnike ugroženih oblasti.

U Sjedinjenim Amaričkim Državama ovaj zadatak obavlja NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). NOAA je razvila sistem specijalnih bova, nazvanih DART (Deep-Ocean Assesment and Reporting of Tsunami), koje su tokom poslednjih godina raspoređene po Pacifiku, Atlantiku i Karipskom moru. DART bova sadrži senzor za određivanje visine talasa, a informacije šalje na instrumente na kopnu, koji ih preko satelita preusmeravaju na dva centra za upozoravanje na opasnost od cunamija, locirana na Aljasci i Havajima.

DART bova

Indonežanski cunami je naterao naučnike da potraže novi način za brzu procenu jačine zemljotresa. Najnovije tehnike zasnivaju se na primeni globalne mreže GPS stanica. Jaki zemljotresi izazivaju pomeranje tla i na velikoj udaljenosti od epicentra, a GPS merenjima mogu da se odrede promene položaja stanice, koje su reda veličine milimetra. Mogućnost korišćenja mreže GPS stanica za rano upozoravanje na opasnost od cunamija je nedavno testirana. Analizirani su podaci merenja na 38 GPS stanica, lociranih na udaljenosti i do 7500 kilometra od epicentra zemljotresa, koji je izazvao Indonežanski cunami. Na stanicama je registrovano neprekidno pomeranje tla u periodu od nekoliko minuta nakon pojave zemljotresa. Potencijalna upotreba ovog sistema zahteve gušću mrežu GPS stanica i emitovanje podataka u realnom vremenu.

Prevencija katastrofalnih posledica cunamija zahteva bolji sistem za registrovanje ove pojave, efikasnije mreže za upozoravanjei evakuaciju, kao i stalnu edukaciju stanovnika potencijalno ugroženih oblasti.

Ako negde vidite ovakav znak, možda Vam neće biti žao što ste pročitali prethodni tekst.