Tsunami – die lange Welle

Ein Tsunami ist eine seismische Woge, die entsteht, wenn riesige Wassermassen plötzlich aus dem Gleichgewicht geraten. Das geschieht in erster Linie durch Erd- bzw. Seebeben, ferner durch Bergstürze an Steilküsten und Erdrutsche unter Wasser, die wiederum von Erdbeben ausgelöst sein können, oder durch Ausbrüche von Vulkanen auf dem Meeresboden. Es ist auch vorstellbar, dass die riesigen lockeren Gashydrathänge vor den Küsten des amerikanischen Kontinents eines Tages ins Rutschen geraten und große Wassermassen in Bewegung setzen. Darüber hinaus können nukleare Explosionen und Einschläge großer Meteoriten Tsunamis auslösen. Plötzliche starke Luftdruckfronten über Flachwassergebieten führen in seltenen Fällen zu atmosphärischen Tsunamis.

Die Schwerkraft treibt die Welle

Die mit Abstand wichtigste Ursache für Tsunamis sind schwere Subduktionsbeben, die dadurch entstehen, dass sich ozeanische Platten der Erdkruste unter kontinentale Platten schieben. Die abtauchenden, kippenden oder sich hebenden Blöcke übertragen dabei je nach Neigungswinkel einen Teil ihrer Bewegungsenergie an die auf ihnen lastenden Wassermassen. Die Wassersäule gerät vertikal aus dem Gleichgewicht. Am Meeresspiegel über dem Epizentrum entsteht kurzfristig ein Wasserberg oder eine Wassermulde. Schwerkraftgetrieben wird dieses Ungleichgewicht durch eine Welle ausgeglichen, die die gesamte Wassersäule in Bewegung setzt (Schwerewelle).

Ihre Höhe (Amplitude) beträgt nur wenige Dezimeter bis zu zwei Meter, ihre Wellenlänge jedoch über 100 km (teilweise über 500 km). Sie unterscheidet sich daher fundamental von einer windgetriebenen Welle, die sehr viel höher sein kann, aber die tieferen Wasserschichten unbewegt lässt und im Mittel nur eine Wellenlänge von 400 Metern hat; eine solche Welle schwappt etwa im Zehnsekundentakt an den Strand.

Jede Welle breitet sich kreisförmig aus und transportiert, physikalisch betrachtet, im Medium Wasser ihre eigene (Bewegungs-) Energie. Die Rate, mit der sie dabei Energie abgibt, ist reziprok zur Wellenlänge. Eine windgetriebene Welle läuft mit der Zeit auseinander. Sie dispergiert, ihre Reichweite ist begrenzt. Tsunamis dagegen rollen wegen ihrer enormen Wellenlänge nahezu konstant durch die Meere.

Eine Welle bis auf den Meeresgrund

Die Geschwindigkeit (c) einer Welle entspricht der Quadratwurzel des Produktes aus der Erdbeschleunigung (g = 9,8 m/s²) und der bewegten Wassersäule, die bei einem Tsunami mit der Wassertiefe (h) identisch ist:

c = —–—g • h

Bei einer Tiefe von 4000 m – das entspricht der mittleren Tiefe der Ozeane – rollt ein Tsunami also mit annähernd 200 m/s ( ———–40.000– = 200) oder etwa 700 km/h durch das Meer (Tab. 1). Er holt die viel langsameren windgetriebenen Wellen ein und nimmt sie in sich auf. An der Küste macht sich der nahende Tsunami oft zuerst durch ein Wellental bemerkbar: An seichten Stränden scheint sich das Meer urplötzlich kilometerweit zurückzuziehen, bevor eine gigantische Flut heranrast und die erstaunten Beobachter am Strand tödlich überrascht.

Läuft eine Welle in flaches Wasser, wird sie gebremst (Tab. 1). Mit der abnehmenden Geschwindigkeit wächst sie in die Höhe, denn ein Teil der Bewegungsenergie wird von der Horizontalen in die Vertikale umgelenkt. Deshalb bilden die windgetriebenen Wellen in der Brandung die typischen Wellenkämme und Brecher. Ein Tsunami, der mit einer vielfach höheren Geschwindigkeit heranrast, türmt sich entsprechend höher auf. Es ist, als ob ein Ungeheuer aus dem Meer steigt.

An Land entstehen die Schäden sowohl durch die Flutwelle als auch durch die mitgeführte Fracht an Schlamm und Geröll. Auch wenn die Wassermassen von dem überfluteten Land ins Meer zurückfließen, richten sie durch Erosion ungeheuren Schaden an.

Tsunamis sind vielgestaltig ...

Jeder Tsunami sieht anders aus. Die Form der Küstenlinie, Tiefe und Form des Küstengewässers, der Stand der Tide, die Bebauung, vorgelagerte Inseln, Buchten oder Flussmündungen und viele andere Einflussgrößen verändern die Wirkung und das Erscheinungsbild eines Tsunami. Er kann als eine Serie mehrerer schnell ansteigender Fluten oder sich brechender Wellen auftreten – mit Perioden von wenigen Minuten bis hin zu mehreren Stunden. Die erste Welle ist häufig nicht die stärkste. Es empfiehlt sich also auch noch Stunden später, das Weite zu suchen. Hinzu kommt, dass Tsunamis auch Eckwellen hervorrufen: Sie entstehen beim Zurückfluten des Hochlaufs und laufen parallel zur Küste mehrmals vor und zurück. In seltenen Fällen steigt ein Tsunami zu einer einzigen mächtigen Woge, z.B. von 30 Meter Höhe, auf.

Der Tsunami von Weihnachten 2004 im Golf von Bengalen war der verheerendste, den es seit Menschengedenken gegeben hat. Eine Reihe von Faktoren kam hier zusammen.

• Ein sehr schweres Seebeben der Stärke 9 vor der Nordwestküste Sumatras löste den Tsunami aus.
• Wegen der großen Meerestiefe war die Wassersäule sehr hoch.
• Die angrenzenden Küstenstreifen (Sumatra und Thailand im Osten, Sri Lanka und Indien im Westen) sind dicht besiedelt.
• Es war Sonntagmorgen und Weihnachten. Viele Menschen machten Urlaub am Strand.
• Es gab kein Frühwarnsystem.

... und können überall auftreten

Prinzipiell können Tsunamis überall auftreten. In den Regionen Ostasiens ist die Wahrscheinlichkeit wegen der häufigen Seebeben jedoch wesentlich größer. Im Pazifik kommt es im Durchschnitt jedes Jahr zu zwei zerstörerischen Tsunamis. Flutwellen, die den gesamten Pazifik betreffen, treten alle zehn bis zwölf Jahre auf. Zwischen 1983 und 2001 wurden weltweit 157 Tsunamis gezählt, 148 in der Pazifikregion einschließlich Indonesiens, aber ohne den Indischen Ozean. Nur zwei rollten durch den Golf von Bengalen. 30 Tsunamis verursachten Schäden, und in 16 Fällen kam es insgesamt zu 5562 Todesopfern.

Auch im Atlantischen Ozean hat es bereits Tsunamis gegeben. Typische Subduktionszonen gibt es dort zwar nicht, aber die Vulkane entlang des Mittelatlantischen Rückens können gefährlich werden. Die riesigen Gashydrathänge vor South Carolina könnten ins Rutschen geraten. Und auf La Palma (Kanaren) droht ein mächtiger Erdrutsch durch Vulkanismus; der dadurch ausgelöste Tsunami würde die amerikanische Küste heimsuchen.

Auch der verheerende Tsunami, der am 17. Juli 1998 die Nordküste Papua-Neuguineas heimsuchte, wurde durch einen großen Erdrutsch unter Wasser verursacht. Dort fällt die Küste unter der Bismarcksee sehr steil ab. An der Küste erreichte die Welle eine Höhe von 15 Metern. Augenzeugen sprachen damals von Feuerwellen und brennenden Menschen. Das lag jedoch an den aufgewühlten biolumineszierenden Dinoflagellaten, die das Wasser zum Leuchten brachten. Die zurückschwappende Flut zerrte viele Menschen über den rauen Sand. Ihre schweren Hautverletzungen waren in der Panik als Brennen fehlinterpretiert worden.

Dr. Uwe Schulte
Händelstraße 10,
71640 Ludwigsburg
schulte.uwe@t-online.de

Literatur
_{Two Decades of Global Tsunamis 1982 – 2002. Science of Tsunami Ha- zards, Band 21, Nummer 1, 2003.}

_{UNESCO: Tsunami – the great waves. 2002}