Цунамі як різновид катастрофічних хвиль

2.7. Інші різновиди морських хвиль

Поряд з власне вітровими хвилями та їхніми різновидами існують хвилі іншого типу – катастрофічні, які можуть спричиняти великі лиха і руйнування у прибережних зонах. До таких хвиль зачислюють цунамі, штормові нагони і зсувні хвилі.
Слово цунамі (tsunami: tsu – гавань, бухта і nami – хвиля) запозичено з японської і приблизно означає – високий рівень води в гавані, бухті (хвиля гавані, бухти). Японці використовують цей термін для визначення штормової хвилі, що наганяє води як у бухту, так і на відкритий берег. Головна причина утворення цунамі – сейсмічна. Виникають вони в результаті імпульсних тектонічних рухів океанічного дна вздовж глибоководних тектонічних жолобів або ж виверження підводних вулканів. При землетрусах утворюються розломи поверхні земної кори – тріщини, і як наслідок – зсуви, скиди і насуви, що, відповідно, зумовлюють різке опускання або ж підняття морського дна. При цьому дно раптово перестає втримувати стовп води, що лежить над ним, а в товщі води відбувається миттєва зміна об’єму і тиску, що супроводжується зміщенням та коливанням по вертикалі всієї маси водної товщі, які породжують серію хвиль.
Ділянки морського дна, що зазнають імпульсивних піднять та опускань, здебільшого, мають видовжену форму, отож максимальна енергія хвиль спрямована перпендикулярно до осі їхнього контуру. Цим пояснюється, що хвилі цунамі, спричинені землетрусами, поширюючись, біля одних ділянок узбережжя можуть мати різну висоту і, відповідно, завдавати різних катастрофічних руйнувань. Отже, цунамі – гравітаційні хвилі великої довжини, що виникають унаслідок раптового або пульсуючого вертикального зміщення стовпа води при підводних землетрусах чи вулканічних вибухах на дні Світового океану.
Хвилі цунамі мають висоту від десятків сантиметрів до 30-35 м і навіть більше, довжину – від 20 до 600 км, швидкість поширення – сотні кілометрів на годину. Період таких хвиль – від 2 до 40 хв., хоч спостерігаються й більші періоди (табл. 2.1). Залежно від причини виникнення хвилі накочуються на берег поодинці або ж групами; тоді підйоми води чергуються з періодами її пониження. Період між двома накочуваннями хвиль цунамі на берег завжди доволі тривалий, але найчастіше коливається у межах 10-30 хв. Цунамі можуть підходити до берега, маючи круту фронтальну поверхню, подібно до бору (сильної припливної течії), або ж можуть підніматися як звичайні припливні хвилі. Перші хвилі цунамі можуть бути не дуже високими. Якщо хвиля накочується на берег улоговиною, то вода від берега відкочується в бік моря.

Таблиця 2.1. Порівняльні характеристики максимальних параметрів вітрових хвиль і хвиль цунамі

Унаслідок дуже великої довжини і малої крутості ці хвилі з надводного положення у відкритому океані майже непомітні. Наприклад, знімки, зроблені супутниками, які перебували 26 грудня 2004 р. над Індійським океаном, зафіксували, що максимальна висота цунамі у відкритому океані не перевищувала 50 сантиметрів. Висота хвилі збільшується тільки за сповільнення швидкості при підході на мілководдя, наближення до берега або ж під час проходження через вузькі гирлоподібні затоки, хоч біля вершини заток вона переважно незначна. На висоту хвилі цунамі впливають і обриси берегів. Біля віддалених мисів, оточених великими глибинами, за дослідженнями Ф. Шепарда, висота хвилі незначна. Висота хвилі також суттєво зменшується за наявності прибережних перешкод типу коралових рифів.
Хвилі цунамі охоплюють океан по всій його глибині. їхня енергія у тисячі разів перевищує енергію найпотужніших штормів. Цунамі здатні долати значні простори океану, зберігаючи в собі руйнівну енергію, щоб неподалік від берега на мілководді піднятися на значну висоту. Дослідженнями засвідчено, що хвилі цунамі, огинаючи округлі острови правильної форми, не втрачають своєї енергії, проте значно послаблюють її поблизу островів витягнутої форми і кутастих обрисів.
Повені, спричинені хвилею цунамі, дуже часто зумовлюють зміни берегової лінії. їхній вплив на берегові схили відбувається за значно вищих рівнів води, ніж у випадку зі звичайними хвилями. До того ж, хвиля цунамі, володіючи великою енергією, може приносити на узбережжя і прибережні рівнини великі брили порід та інший уламковий матеріал, залишаючи їх тут у вигляді хаотичних накопичень.
Цунамі виникають здебільшого в Тихому океані, що пояснюється його сейсмічністю і вулканізмом: 99% хвиль цунамі породжуються підводними землетрусами. Не всі цунамі катастрофічні, лише приблизно кожне четверте-п’яте. Руйнівного впливу цунамі зазнають найчастіше береги Камчатки, Курильських, Японських, Гавайських, Алеутських та інших островів. Наприклад, великий чилійський землетрус потужністю 9,5 бала у 1960 р. був найпотужнішим з усіх відомих землетрусів, він трапився неподалік від південного побережжя центрального Чилі й став причиною одного з найбільших руйнівних цунамі XX століття. Цунамі пронеслося по всьому Тихому океану, хвилі сягали 25 метрів заввишки. Хвилі підводного землетрусу потужністю 9,2 бала 1964 р. сягали 11 метрів заввишки, а землетрусу 1998 р. (Папуа-Нова Гвінея) у 7,1 бала – 12 метрів заввишки. Хоча землетрус був недостатньо потужним, щоб спричиняти цунамі, вважається, що внаслідок цього відбувся зсув землі під водою, який, своєю чергою, «спровокував» цунамі. Землетрус 2004 р. потужністю 9 балів в Індійському океані спричинив смертоносне цунамі 26 грудня 2004 р. висотою 20 м, яке стало причиною смерті 160 тис. осіб (і це є найбільш смертоносне цунамі за всю історію людства). Люди гинули як в безпосередній близькості від епіцентру землетрусу в Індонезії, Таїланді й на північно-західному узбережжі Малайзії, так і за тисячі кілометрів від епіцентру – в Республіці Бангладеш, в Індії, Шрі-Ланці, на Мальдівських островах, і навіть в Сомалі та Кенії, що розташовані у Східній Африці (а це дуже далеко від епіцентру). На відміну від Тихого океану, останнє руйнівне цунамі висотою 35 м в Індійському океані сталося ще 1883 року після виверження вулкана Кракатау. З метою запобігання згубної дії цунамі організовано службу цунамі спочатку в Японії, потім у США та інших країнах.