Egy földrengés és szökőár anatómiája (3. rész)
(Rovat: Katasztrófák ellen - 2011.04.01 07:15.)

Japánban az épületeket úgy tervezték és építették, hogy ellenálljanak a nagyobb földrengéseknek is. A mostani katasztrófa legnagyobb részét a rengés által keltett szökőár és az általa magával sodort törmelékek okozták.

A szökőár

A 2011. március 11-i japán M=9.0 földrengés kivételesen nagy szökőárat hozott létre a szigetországban, amely végighaladt az egész Csendes-óceánon. Japánban nagyobb földrengések hatására a szökőár időről időre előforduló esemény. A cunami (szökőár) szó eredete is japán, kikötői hullámot jelent. A szökőárat elvben bármi okozhatja, ami a vizet tartalmazó medencét (óceán, tó, fjord stb.) hirtelen nagymértékben megváltoztatja. Ennek oka igen sokféle lehet. A leggyakoribb a földrengés, de hasonlóan szökőárat okozhat meteorit-becsapódás, víz alatti nagyerejű vulkánkitörés vagy földcsuszamlás. Ez utóbbi okozta például az eddig ismert legmagasabb szökőárat, ami 500 métert meghaladó árhullámot okozott. 1958 július 9-én Alaszkában egy fjordban történt, egy hatalmas hegyomlás után, ami kiszorította a vizet és átlökte a fjord másik oldalára, majd ki a fjord vonalában az óceán felé. (Az eseményről részletesen itt lehet olvasni.) Ez mégis egy helyi locsi-pocsi volt a japán földrengés során kb 500-600 km hosszban elindított hatalmas víztömeghez képest!

A szökőár valószínűsége, a veszély mértéke a legtöbb esetben előrejelezhető. Ezt földrengés-megfigyelésből, valamint víz alatti nyomásmérő, kommunikációs állomás és műholdas kapcsolat együttesével lehet valószínűsíteni. A tengeri szökőár-megfigyelés egyszerűsített komponenseit a következő vázlatos kép mutatja. A csendes-óceáni szökőárfigyelő hálózat bójáinak elhelyezkedését pedig az alatta levő ábra szemlélteti az amerikai NOAA intézet térképe alapján. Az első szökőárjelző rendszert a Csendes-óceánban 1964-ben állították szolgálatba.

A képek forrása.

„Szaladjon a legközelebbi dombra most!” – mondta a japán szökőár-előrejelző rendszer hangosbemondója az érintett települések utcáin. Miért kéne szaladni, miért most? Az események időzítéséhez – mindamellett, hogy természetesen az adott helytől milyen messze van a földrengés, a szökőár forrása – a következőket fontos tudni. A földrengéshullám első komponense kb. 18 000–28 000 km/óra sebességgel halad, a pusztítóbb felszíni hullámok kissé lassabban. Az elektromágneses hullám közel 300 000 km/másodperccel terjed, a szökőár pedig nyílt tengeren átlagosan kb. 800 km/órával, parthoz közel kb. 60 km/órával halad. Így érthetjük meg, hogy pl. Tokióban – kb. 300-400 km-re az epicentrumtól – kb. 30 másodperccel az érezhető földrengéshullámok megérkezése előtt a TV már bemondta a figyelmeztetést, hogy földrengéshullám közeledik! Igen figyelemre méltó logisztika, hogy a földrengés kipattanásától, valójában annak első észlelésétől a TV bemondásig csak kb. 1 perc telhetett el. A szökőár viszont lassabban terjed, mint a földrengéshullám, de még mindig olyan gyors, mint egy utasszállító repülőgép. A Japán Meteorológiai Ügynökség az első szökőár-figyelmeztetését már 3 perccel a földrengés kipattanása után kiadta! Az első szökőár-hullámfront szárazföldi beérkezéséig csak percek teltek el sajnos az epicentrum parthoz való közelsége miatt. A maximumok megérkezéséig viszont még a közeli japán partokhoz is már 20 perc, sőt akár egy óra vagy több is eltelt. Így a riasztás után sokaknak a figyelmeztető rendszernek köszönhetően lehetősége volt a menekülésre, többen tudtak is élni vele. Rengeteg életet mentett meg a szökőárra figyelmeztető rendszer.

A technológiai lehetőségek közül Japánban mindent bevetnek az azonnali szökőár-előrejelzés érdekében. Több mint 300 földrengésjelző állomás van műholdas valós idejű kapcsolatban a központtal. Így válik lehetővé, hogy a Japán Meteorológiai Ügynökség 3 perccel a földrengés bekövetkezte után már kiadta az első szökőár-figyelmeztetést, 14:49 perckor (bal oldali ábra). Az első várható érkezési időkről és a becsült magasságokról pedig 1 perccel később, 14:50-kor már tájékoztatták a lakosságot (jobb oldali ábra). Az alábbi ábrák a kiadott tényleges szökőár-előrejelzések egy részét mutatják.

A bal oldali és a jobb oldali kép forrása.

Szökőár veszélye esetén Japánban minden TV program azonnal, automatikusan átvált a figyelmeztetésre, sőt néhol hordozható rádióvevőt osztanak ki, ami automatikusan bekapcsol vész esetén és instrukciókkal látja el az embereket. Mindemellett az utcán is hangosbeszélők figyelmeztetik a lakosságot.

Előre jelezni a szökőár pontos méretét viszont sajnos nagyon nehéz feladat, azonnal kellene ismerni nem csupán a földrengés pontos méretét, hanem a pontos fészekmechanizmusát is (milyen mértékű és kiterjedésű, irányú vetőmozgás – feltolódás, alábukás, oldalelmozdulás – keletkezett a mélyben) és számos más körülményt is: az aktuális apály-dagály helyzetet, a part pontos morfológiáját és a relatív geometriai viszonyokat stb. A földrengés fészkében lezajló esemény szintén meghatározó jellegű arra vonatkozólag, hogy emelkedő vagy visszahúzódó vízszinttel indul a szökőár hullámainak megérkezése. Az utóbbira a 2004-es szumátrai rengés esetén több példát láttunk, s emberek menekültek meg azért, mert tudták, hogy ez egy szökőár előjele lehet. A japán földrengés esetén többnyire azonban elöntés, azaz tengerszint-emelkedés jelentkezett már az első beérkezéskor, így ilyen jel nem volt. Figyelembe véve az ismert tényezőket, látványos szökőár-szimulációk készültek. Az első videó a Tokiói Egyetem egy helyi, az alatta levő kép pedig az amerikai NOAA munkája alapján az egész óceánra kiterjedő szökőár-szimuláció, illetve előrejelzés. Az utóbbi ábra színskála alapján mutatja a szökőárhullám magasságát centiméterben.

Az animáció itt megtekinthető.

A szökőár dinamikájához hozzátartozó lényeges elem, hogy a parthoz érve, amint sekélyedik az óceáni medence, a hullám amplitúdója többszörösére nő. A csökkenő mélység az érkező egész víztömegre érvényes hullámot összenyomja, belekényszeríti a sekélyebb részbe, s így a hullám magassága, amplitúdója sokszorosára emelkedik. Ami a nyílt tengeren 30 cm magas, több száz kilométer hullámhosszú, alig érezhető jelenség, az partot érve több szakaszban jelentkezik, akár 30 méter magas áradat is lehet a megnövekedő amplitúdó miatt. Ezt a jelenséget az alábbi ábra szemlélteti, de az előbb bemutatott konkrét japán szimuláción is jól megfigyelhető, és térben mutatja be a jelenséget.

A kép forrása.

A megfigyelt szökőár-magasságról kaphatunk felvilágosítást a Japán Meteorológiai Ügynökségtől, de a valóság ettől bizonyosan nagyban különbözik. Az esemény váratlanul hatalmas volta miatt valójában ezeket mérni sok helyen nem is tudták. Megjegyzendő, hogy számos helyszíni beszámoló és megfigyelés 15 méteres és még nagyobb szökőárról tanúskodik. Egy 5 emeletes kórházépületnek csak a teteje látszott ki a víz alól. Tarou városkánál a víz átlépte a 10 m magas védőfalat és mögötte is teljes pusztulást hagyott maga után. Ez volt a szökőárral szemben legjobban védett, világszinten példaértékű városka, melynek védelmi rendszerét 30 évig építették. A 2 km hosszú védőfal X alakja miatt dupla gát volt a város előtt, de a szökőár átlépte még a második 10 méter magas védőfalat is! A helyi megfigyelés 14-15 méter magas víztömegről szólt, ami nem átcsapott, hanem átömlött és teljesen betakarta a gátakat. Ebben az évszázadban harmadszor pusztította el a várost a szökőár, pedig példa nélküli védelmet építettek.

A látványos pusztítás ellenére Japán a földrengések és szökőárak tekintetében messze a legfelkészültebb ország a világon. A tudományos ismeretek, a japán nép páratlan fegyelmezettsége, tudatossága, felkészültsége, valamint a megfigyelési és előrejelző rendszereik fejlettsége miatt a katasztrofális pusztítás ellenére a számok nem elsősorban az odaveszettekről, hanem a megmenekültek számáról beszélnek igazán!

Dr. Grenerczy Gyula
FÖMI Kozmikus Geodéziai Obszervatórium
MTA-BME Fizikai Geodézia és Geodinamikai Kutatócsoport