Das ist meine Zusammenfassung zur Dynamik der Tsunamis,..
...die aus Diskussionen mit Kollegen entstand, die mich "als Physikerin" zu
dem Thema befragten.
Die Darstellung ist sehr vereinfacht, da Hydrodynamik generell sehr kompliziert
ist, und die Bewegung von Wasserwellen insbesondere.
Diese Zusammenfassung entstand kurz vor einem Urlaub auf einer Insel, die schon seit einigen Jahren ein Tsunami-Kandidat ist: La Palma.
Eine Internet-Suche nach "La Palma" und "Tsunami" liefert
Sensationslüsternes, aber auch die Orginalpapers. Ich habe mir auch
wissenschaftliche Arbeiten angesehen: Es wird modelliert, wie der Tsunami beim
"Auseinanderbrechen" La Palmas entstehende Tsunami aussehen würde. Unklar ist
aber, wie hoch die Wahrscheinlichkeit wirklich ist.
Tsunamis sind Wellen, die eher mit der Schockfront einer Überschallwelle als mit
den üblichen oberflächlichen "klassischen Meereswellen" verglichen werden
können.
Trotzdem ist ein Tsunami eine Welle im allgemeinsten Sinn: eine eher "Puls-förmige"
Störung, die sich vom Zentrum weg radial ausbreitet. Im Zentrum befindet sich
das Erdbebenzenturm, an dem sich ein Teil der Erdkruste plötzlich um - im
konkreten Fall - ca. 10 Meter nach unten bewegt. 10 m scheinen nicht viel zu
sein. Mit der Bewegung vom "10 Metern Wasser" ist aber eine enorme Änderung in
ihre potentiellen Energie (Energie "aufgrund von Höhe") über der Erdoberfläche
verbunden. Diese Energie wird nun in Bewegungsengergei (kinetische Energie)
umgesetzt wird. Das ist grob vergleichbar damit, dass beim Loslassen eines
Pendels potentielle in kinetische Energie umgesetzt wird.
Im Unterschied zu den "windgetriebenen" Wellen an der Wassseroberfläche läuft
bei einem Tsumani ein "Störungspuls" oder eine "Schockfront" vom Zentrum weg,
der sich von der Meeresoberfläche bis zum Boden erstreckt. Man kann sich das wie
einen hohlen Zylinder vorstellen, dessen Wanddicke den Bereich darstellt, der
gerade von der Störung erfasst wird (wie die berühmte Subraumverzerrung in den
Science Fiction Filmen, die sich nach der intergalaktischen Explosion im Weltall
ausbreitet).
Wichtig: Nicht bestimmte Wasserteilchen laufen vom Zentrum nach außen, sondern
eine bestimmter Bereich des Wassers wird "gestört", gibt seine Energie an
benachbarte Bereiche weiter und ist dann wieder "in Ruhe". Hier strömt
"Energie", nicht einzelne Teilchen (so als ob man am Ende eines Seiles oder
einer Peitsche kurz eine Störung aufprägt, die sich dann zum anderen Ende
läuft).
Nur so können die hohen Geschwindigkeiten von einigen 100 km/h wirklich erklärt
werden. Auf dem offenen Meer ist die Geschwindigkeit eines Tsunamis in etwa
konstant und nur von der Meerestiefe abhängig (das ergibt sich aus der
freigesetzten Energie). Da sich die Welle zylindrisch vom Zentrum wegbewegt und
damit der "Störungring" ständig wächst, wird sie geringfügig niedriger. Sehr
hoch ist sie aber ohnehin nicht - auch in wenigen Metern Höhenunterschied steckt
viel Energie. Dir Breite dieses Ringes ist übrigens relativ groß - tatsächlich
ist der Bereich der "rasenden Front" eher breit als hoch.
Nahe am Ufer wirkt sich dann aus, dass die Geschwindkeit von der Wassertiefe
abhängt - und diese wird schnell geringer. Die Wellen werden langsamer, die
Energie muss aber "irgendwo hin", deswegen türmen sich die Wellen auf. Die
weiter aus dem Wasser ragenden Bereiche sind "noch schneller" und überholen die
"unteren Bereiche" - deswegen "fällt die Front" vorne über und bricht.
Detaillierte Einführung zu Hydrodynamik und Wellen inkl. der Berechnung der
Geschwindigkeit von Wellen im Tsunami:
http://www.tphys.physik.uni-tuebingen.de/muether/physik1/skript/07-01.pdf
