Flutwellen

Ein Tsunami (jap. 津波, Hafenwelle; aus 津, tsu, Hafen, und 波, nami, Welle) ist eine sich schnell fortpflanzende Meereswoge, die überwiegend durch Erdbeben auf dem Meeresgrund (oft auch als „Seebeben“ bezeichnet) ausgelöst wird.

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. Tsunamis sind nicht mit so genannten Riesen- oder Monsterwellen zu verwechseln.

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.

Auftreffen des Tsunami vom 26. Dezember 2004 auf die Küste Thailands

Etymologie

Der Begriff Tsunami 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 Riesenwellen bilden sich quasi erst kurz vor dem Strand 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.

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, wodurch Vulkanismus, See- und Erdbeben verursacht werden.

Ein Erdbeben kann nur dann einen Tsunami verursachen, wenn alle drei folgenden Bedingungen gegeben sind:

• es eine Magnitude von 7 oder mehr auf der Richterskala 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. Da sich die leichte Erdbewegung aber über das Medium Wasser weit ausbreiten kann, sind größere Schäden als bei gleich starken Beben an Land möglich.

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 (Magnitude 7) Erdbeben 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.

Tsunamis sind Schwerewellen

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 Tsunami 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.

Bei der Fortpflanzung eines Tsunami bewegt sich die gesamte Wassersäule (Größenordnung übertrieben). Allerdings nimmt die Bewegungsamplitude, anders als hier dargestellt, mit zunehmender Tiefe ab, um am Boden 0 zu erreichen.

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. Dieser Charakter ergibt sich daraus, dass bei Tsunamis die Wellenlänge (Entfernung von einem Wellenberg zum nächsten) viel größer ist als die Wassertiefe. Dadurch wird auch eine wesentlich größere Wassermenge transportiert.

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

Ausbreitung des Tsunami vom 26. Dezember 2004

Die Geschwindigkeit eines Tsunami 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 und Wassertiefe h; also

$c = \sqrt{g \cdot h}$

bzw. als Zahlenwertgleichung in alltäglichen Einheiten

$c \, \mathrm{ [km/h]} \approx \sqrt{127 \cdot h \, \mathrm{[m]}} \$.

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.

Ausbreitungszeiten (in Stunden) der Tsunamis von 1960 (Chile) und 1964 (Alaska)

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 ausbreitet, bewegen sich die Wasserelemente nur mit 2 mm/s, was gegenüber Strömungen und Windwellen völlig vernachlässigbar und nicht direkt beobachtbar ist.

Wellenlänge

Tsunamis sind, da ihre Wellenlänge λ 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 λ und Wellenperiode T

$c = \frac {\lambda} {T}$,

Mit der Tsunamigeschwindigkeit von oben und der Angabe der Wellenlänge können typische Wellenperioden über:

$T = \frac {\lambda} {c}$

errechnet werden zu:

$\frac {100 \, \mathrm{km} } {800 \, \mathrm{km/h} } < T < \frac {500 \, \mathrm{km}} {800 \, \mathrm{km/h}} \quad \Longrightarrow \quad 7{,}5 \, \mathrm{min} < T < 37{,}5 \, \mathrm{min}$

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:

$A \sim \sqrt {\frac {E} {r \cdot \sqrt{h}}}$.

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 $1/\sqrt{r}$ 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 Tsunami 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 Tsunami 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.

In einem Fjord 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^[1]

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 Tsunami 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:

$v \approx \frac{A^2}{2 h^2} u$, also

$v \approx 18 \,\left(\frac{A}{h}\right)^2 \left(\frac{h}{10\,\mathrm{m}}\right)^{1/2}\ \mathrm{km/h}$.

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. So wird ein Tsunami als Auslöser für die biblische Sintflut vermutet. 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 Seebeben 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.

Nicht nur die Anrainerstaaten der Pazifikküste sind von Tsunamis betroffen. Auch an den europäischen Küsten treten diese Riesenwellen 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 werden durch die starken Strömungen ins Meer gespült. Andere 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 werden mitgerissen und von Gegenständen, die im Wasser mit treiben, oder solchen, die fix bleiben (z. B. Felsen, Steinmauern), verletzt.
• Verschüttet werden in Gebäuden, die unter dem Druck des Wassers zusammenbrechen.

Außer den unmittelbaren Folgen für die betroffenen Menschen gibt es bei großen Tsunamis auch erhebliche Spätfolgen:

• Hunger, Durst: Eine zerstörte Infrastruktur beeinträchtigt die Grundversorgung mit sauberem Wasser und Nahrungsmitteln.
• Armut: Die breite Zerstörung beraubt viele Menschen ihrer Lebensgrundlagen und Erwerbsmittel.
• Nach dem Tsunami überwältigt die Menschen der Schock. Wer der Flut entkommen ist, wird die seelischen Wunden nicht mehr los (Belastungsstörung).
• Temporäre oder langanhaltende Beeinträchtigungen der Landwirtschaft in den überschwemmten Gebieten durch Versalzung der Böden.

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 (Richterskala) 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.

Ein „natürliches“ Frühwarnsystem stellt die einheimische Tierwelt dar. Werden Tiere unnatürlich stark unruhig, droht Gefahr. Dies zeigte sich z. B. auf Inselstaaten, wo sich etwa Elefanten rechtzeitig vor dem Eintreffen von Tsunamis auf höher gelegene Gebiete zurückzogen. Das erste sichtbare Anzeichen einer kommenden Riesenwelle ist der Rückzug des Meeres von der Küste.

Bei allen Frühwarnsystemen bleibt natürlich 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 von einem Tsunami betroffen ist, sollte man unbedingt folgende Sicherheitsmaßnahmen beachten:

• 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

Die größten Tsunamis

Großer Tsunami von 2004 beim Auftreffen auf die maledivische Küste

21. Jahrhundert

• 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.
• 17. Juli 2006: Ein Seebeben vor der indonesischen Insel Java löste einen Tsunami aus, durch den über 700 Menschen ums Leben kamen.
• 26. Dezember 2004: Durch ein Seebeben im Indischen Ozean (3° 33' Nord, 95° 8' Ost) vor der Insel Sumatra, das eine Magnitude um 9,3 auf der Richterskala hatte – das drittstärkste je gemessene Beben –, ereignete sich eine der bisher schlimmsten Tsunamikatastrophen der Geschichte. Mindestens 231.000 Menschen in 8 asiatischen Ländern wurden getötet. Die Flutwelle drang mehrere tausend Kilometer bis nach Ost- und Südostafrika vor und forderte dort weitere Opfer.
• 21. Mai 2003: Ein Seebeben vor Algerien tötete mehr als 2.000 Menschen und löste einen kleinen Tsunami aus, der auf Mallorca und Ibiza zu lokalen Überschwemmungen führte.

20. Jahrhundert

• 17. Juli 1998: An der Nordküste von Papua-Neuguinea wurden 2000 Menschen von einer Flutwelle getötet, die von einem Beben ausgelöst wurde.
• 2. September 1992: An der Pazifikküste von Nicaragua wurden etwa 180 Menschen von einer zehn Meter hohen Flutwelle getötet, die von einem Beben 120 km vor der Küste ausgelöst wurde.
• 16. August 1976: Ein Tsunami im Morogolf forderte auf den Philippinen mehr als 5.000 Menschenleben.
• 27. März 1964: Am Karfreitag löste das Karfreitagsbeben vor Alaska an der gesamten Westküste der USA eine Flutwelle aus und forderte zahlreiche Opfer
• 22. Mai 1960: Das Erdbeben von Valdivia erzeugte eine elf Meter hohe Welle im Pazifik, die in Chile 1000 Menschen tötete. Auf Hawaii kamen 61 Menschen ums Leben, doch konnte durch ein erstes Warnsystem der Ort Hilo rechtzeitig evakuiert werden.
• 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.^[2]
• 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.
• 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.
• 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 entstanden.
• 18. November 1929, der Neufundlandbank-Tsunami forderte 28 Tote und mehr als 10.000 Obdachlose
• 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).
• 31. Januar 1906: Die Küsten Kolumbiens und Ecuadors wurden von einer verheerenden Flutwelle überschwemmt, 500 bis 1500 Menschen kamen ums Leben.
• 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.

19. Jahrhundert

• 15. Juni 1896: Der so genannte Saraiko-Tsunami, eine Wasserwand von 23 m Höhe, überraschte Japan während religiöser Feierlichkeiten, 26.000 Menschen ertranken.
• 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.
• 27. August 1883: Nach der Detonation des Vulkans Krakatau entstand ein großer Tsunami, der im nahen Umkreis 40 m hohe Flutwellen auslöste, durch die ungefähr 36.000 Menschen starben. Selbst an der Küste Großbritanniens stieg der Meeresspiegel um etwa einen halben Meter. Eine von der Vulkanexplosion verursachte Luftdruckwelle umkreiste siebenmal die Erde und löste im 8.000 km entfernten Lake Taupo in Neuseeland einen Mikrotsunami aus.

Großbrand und Tsunami in Lissabon 1755

18. Jahrhundert

• 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.
• 28. Oktober 1746: Ein Erdbeben mit anschließendem Tsunami zerstörte die peruanische Hafenstadt Callao. Von den rund 5000 Bewohnern überlebten nur etwa 200.

17. Jahrhundert

• 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. November 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.^[3]

Antike und Prähistorie

• 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.^[4]
• 373 v. Chr.: Erdbeben und Flutwelle zerstörten das 2 km von der Küste gelegene Helike restlos.^[5] Die Katastrophe wurde von mehreren antiken Geographen beschrieben^[6] und könnte einer Theorie zufolge den Zeitzeugen Plato zum Mythos von Atlantis angeregt haben.
• 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.^[7][8][9]
• 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.^[10][8]
• 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.
• 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 8000 Jahren vor der norwegischen Küste. Solche Tsunamis können durch Ablagerungen von so genannten Tsunamiten und Felsproben rekonstruiert werden.
• zwischen 25000 und 5000 v.Chr.: Storegga-Ereignis; der Abbruch einer Fläche von der Größe Islands (in drei Schüben) vom Kontinentalabhang vor Norwegen muss einem Tsunami gewaltigen Ausmaßes verursacht haben.

Siehe auch

• Katastrophenschutz
• Katastrophenvorsorge
• Meteotsunami
• Beckenschwingung

Einzelnachweise

1. ↑ Manuel Martin-Neira & Christopher Buck : A Tsunami Early-Warning System – The Paris Concept. ESA Bulletin Nr. 124, November 2005, S. 50–55 (pdf; 800 kB)
2. ↑ Biggest Tsunami: Lituya Bay Tsunami.
3. ↑ Tsunami und Tanzverbot 1601. Staatsarchiv Luzern
4. ↑ Gavin Kelly: Ammianus and the Great Tsunami. in: The Journal of Roman Studies, Bd. 94, S. 141-167 (141), 2004
5. ↑ Strabo, Geographie. 8.7.2
6. ↑ The Lost Cities of Ancient Helike: Principal Ancient Sources.
7. ↑ Thukydides: A History of the Peloponnesian War. 3.89.1-5
8. ↑ ^{a b} T. C. Smid: Tsunamis' in Greek Literature. Greece & Rome, 2. Ser., Bd. 17, Nr. 1 (April 1970), S. 100-104
9. ↑ John Antonopoulos: The Tsunami of 426 BC in the Maliakos Gulf, Eastern Greece., Natural Hazards, Bd. 5 (1992), S. 83-93
10. ↑ Herodot: The Histories, 8.129

Literatur

Bücher:

• Lew Dawidowitsch Landau und Jewgeni Michailowitsch Lifschitz: Theoretische Physik Bd. VI: Hydrodynamik. Paragraph 12: Theorie der Schwerewellen
• Boris Levin, Mikhail Nosov: Physics of tsunamis. Springer, Dordrecht 2009, ISBN 978-1-4020-8855-1
• Kristy F. Tiampo: Earthquakes: simulations, sources and tsunamis. Birkhäuser, Basel 2008, ISBN 978-3-7643-8756-3

Aufsätze:

• Erwin Lausch: Tsunami: Wenn das Meer aus heiterem Himmel tobt. GEO 4/1997, S. 74
• Angelo Rubino: Anregung und Ausbreitung von Tsunami-Wellen, die durch untermeerische Erdrutsche verursacht werden. Universität Hamburg, Institut für Meereskunde, 1994
• G. Margaritondo: Explaining the physics of tsunamis to undergraduate and non-physics students. European Journal of Physics 26, 401–407 (2005)
• Pascal Bernard: Tsunamis im Mittelmeer? Spektrum der Wissenschaft, April 2005, S. 34–41 (2005), ISSN 0170-2971

Weblinks

• Hintergrundinformationen über Erdbeben, Tsunamis und Vulkane
• Tsunamis (mit vielen Links)
• Einfaches Tsunami-Experiment
• Bergsturz-Tsunami auf der Vulkaninsel Stromboli
• Tsunami-Frühwarnsysteme der UNESCO-IOC - Deutsche UNESCO-Kommission
• Vermeidbarer Tod - Vor Flutwellen lässt sich warnen Über den aktuellen Stand von Tsunami-Frühwarnsystemen, DIE ZEIT, 20. Juli 2006