6. fejezet - A világóceán hullámmozgásai II.

Viharhullámok, szökőárhullámok (cunamik) és állóhullámok (seiche)

Tartalom

6.1. Viharhullámok (storm surges)
6.2. Szökőárhullámok (cunamik, ang. tsunamis)
6.2.1. Hatásmechanizmusuk, jelenségtanuk
6.2.2. Intenzitásuk és energiájuk mérőszámai
6.2.3. Szeizmikus tektonikus (tele)cunamik
6.2.4. A 2004-es Indiai-óceáni Szökőár (the 2004 Indian Ocean Tsunami)
6.2.5. A 2011-es Tōhoku Földrengés és Szökőár, vagy Nagy Kelet-japáni Földrengés
6.2.6. Vulkánkitörések által okozott cunamik
6.2.7. Szeizmikus csuszamlásos megacunamik
6.2.8. Az előrejelzés és riasztás lehetőségei és módszerei
6.3. Állóhullámok (seiche-k)
6.3.1. Tavak vízingása
6.3.2. Tengerek és tengeröblök vízingása

A következő részben az óceán azon hullámzásaival foglalkozunk, amelyek fizikai természete közel van a szél keltette hullámokéhoz, azaz ugyanúgy felületi gravitációs hullámok. Az ebben a fejezetben ismertetendő mozgásformák közül a viharhullámok és az állóhullámok egyaránt rokonságban vannak a szél keltette hullámokkal, ugyanis részben a szél energiája hozza létre őket. A cunamik csak fizikailag rokonai a szél keltette hullámoknak, mert szeizmikus erők által létrehozott hullámok, amelyek a tengerfenékről, mint hullámforrástól felfelé terjednek, azaz a hatásnak közvetlenül kitett vízfelület a tengerfenéken van.

6.1. Viharhullámok (storm surges)

A viharhullám, amelyet magyarul gyakran – és részben jogosan, részben tévesen – vihardagálynak is neveznek, olyan óriás-hullám jellegű vízszint-kiemelkedés, amelyet részben egy alacsony nyomású légköri képződménynek a tengerfelszínre gyakorolt „szívóereje”, részben pedig tartósan a part felé fújó szél hatása idéz elő. A viharhullámokat a trópusi és szubtrópusi térségekben alapvetően a trópusi ciklonok, míg a magasabb földrajzi szélességeken a gyorsan fejlődő és áthelyeződő mély (középpontjukban 970 hPa-nál kisebb felszíni légnyomású) mérsékelt övi ciklonok, az ún. viharciklonok hozzák létre. A viharhullám kialakulásában szerepet játszanak a tengerfenék domborzati viszonyai is. Általában sekély vízben jönnek létre, mivel ezt a vízréteget kis inerciája miatt könnyen felduzzasztja a nyomáskülönbség és a szél együttes emelő ereje. Gyakoribbak a nagy folyótorkolatokban, ahol a vihar okozta esőzések árhulláma is hozzáadódik az eredeti hullámhoz. Végül a vihardagály kifejezés azért terjedt el a viharhullámokra, mert a gravitációs dagályhatás (lásd később) is szerepet játszik kialakulásukban. Látjuk tehát, hogy számos fizikai erőhatás és más tényező együttes megléte szükséges e hullámok kialakulásához, amelyek a trópusokon a trópusi ciklonok partot érésének, „partra szállásának” (landfall) rendszeres kísérő jelenségei, és így a partvidék elárasztásával rendszeresen pusztítanak, míg a mérsékelt övekben viszonylag ritkábban fordulnak elő, de akkor pusztításuk – szintén az elöntés által – majdnem mindig kivételes nagyságrendű.

Mint fentebb említettük, a viharhullámok felépülésében és az általuk okozott pusztításban jelentős tényező az, hogy milyen nagyságú az érintett helyen a tengerjárás (az apály és dagály különbsége), valamint hogy apály, vagy dagály idején érik-e el a partot. Ezért magasságukat is a normális (asztronomikus) dagály értékekhez viszonyítva szokták megadni egyes alkalmazásokban. Az Egyesült Államokban a Nemzeti Hurrikán Központ által a trópusi ciklonok időszakában kiadott előrejelzésekben a viharhullám-magasság (surge) a normális (előrejelzett asztronomikus) dagályhoz viszonyított vízszintet, míg a vihardagály (storm tide) magasság a dagály és viharhullám együttes magasságát jelenti a standard geodetikus tengerszinthez viszonyítva (6.1. ábra). Egyébként éppen a vihardagály az, amely a legtöbb áldozatot szedi egy trópusi ciklon átvonulása alkalmával.

A képen a normál és a vihardagály magassága látható az átlagos tengerszinthez viszonyítva

6.1. ábra. Normál és vihardagály (1 láb=0,3 m) (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/Surge-en.svg)

A viharhullámok (mind az általuk követelt emberáldozatok, mind pedig az okozott anyagi kár tekintetében) a cunamikkal vetélkedő igen pusztító természeti képződmények. Fizikájukról említettük, hogy a két legfontosabb, őket kialakító összetevő a szélvihar torlóhulláma és az alacsony légnyomásból származó nyomáshullám, melyeknek összeadódása egy trópusi ciklon esetében az alábbi sematikus ábrán (6.2. ábra) látható. A mérsékelt övi ciklonok által kialakított viharhullámok esetében a nyomáshullám és a szélhullám aránya épp ellentétes: az előbbi jóval nagyobb.

Trópusi ciklon által kialakított viharhullám vázlata.

6.2. ábra. Trópusi ciklon által kialakított viharhullám vázlata (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/42/Storm_surge_graphic.svg)

Sok esetben, elsősorban a mérsékelt övekben, ahol jóval nagyobb a tengerjárás, a gravitációs dagályhullám is jelentős lehet. Ezek együttesen határozzák meg a hullám pusztító erejét. Mégis talán a legfontosabb tényezők az általuk okozott pusztításban a tengerpart és a part mögötti szárazföld adottságai. Emiatt vannak a világnak olyan tájai, illetve országai, ahol a viharhullámok okozta áradások különösen nagy veszélyt jelentenek. Ezek mindenütt lapos, hosszú sekély tengerszakaszt határoló iszapos, vagy homokpartok, amelyek a parttól beljebb is nagy kiterjedésű síkságokban illetve mélyföldekben folytatódnak. A pusztítást természetesen befolyásolja, illetve növeli a sebezhetőség (nagy népsűrűség, rossz minőségű épületek és infrastruktúra).

A pusztítási és emberáldozat-listákat magasan vezető térség a Bengáli-öböl, ezen belül Banglades, ahol a trópusi viharok és ciklonok pusztítanak rendszeresen. Itt szinte minden kockázati tényező együtt van a Gangesz delta-torkolatával együtt. Ezen kívül is a kelet-ázsiai térség a legveszélyeztetettebb, s csak ezek után következik a Karibi-térség. A feljegyzett 30 legpusztítóbb (leghalálosabb) trópusi viharhullám listáját az alábbiakban mutatjuk be a Weather Underground webhely alapján (6.1. táblázat).

Rangsor:

A legnagyobb pusztítás neve / térsége:

Év:

Óceán területe:

Halálesetek:

1.

Nagy Bhola Ciklon, Banglades

1970

Bengáli-öböl

500 000

2.

Hooghly River Ciklon, India és Banglades

1737

Bengáli-öböl

300 000

3.

Haiphong Tájfun, Vietnam

1881

Csendes-óceán nyugati része

300 000

3.

Coringa, India

1839

Bengáli-öböl

300 000

5.

Backerganj Ciklon, Banglades

1584

Bengáli-öböl

200 000

6.

Nagy Backerganj Ciklon, Banglades

1876

Bengáli-öböl

200 000

7.

Chittagong, Banglades

1897

Bengáli-öböl

175 000

8.

Szuper Tájfun Nina, Kína

1975

Csendes-óceán nyugati része

171 000

9.

02B Ciklon , Banglades

1991

Bengáli-öböl

140 000

9.

Nargis Ciklon, Mianmar

2008

Bengáli-öböl

140 000

11.

Nagy Bombay Ciklon, India

1882

Arab-tenger

100 000

12.

Hakata-öböl Tájfun, Japán

1281

Csendes-óceán nyugati része

65 000

13.

Calcutta, India

1864

Bengáli-öböl

60 000

14.

Swatow tájfun, Kína

1922

Csendes-óceán nyugati része

60 000

15.

Barisal, Banglades

1822

Bengáli-öböl

50 000

15.

Sunderbans partok, Banglades

1699

Bengáli-öböl

50 000

15.

India

1833

Bengáli-öböl

50 000

15.

India

1854

Bengáli-öböl

50 000

19.

Bengal Ciklon, Calcutta, India

1942

Bengáli-öböl

40 000

19.

Banglades

1912

Bengáli-öböl

40 000

19.

Banglades

1919

Bengáli-öböl

40 000

22.

Canton, Kína

1862

Csendes-óceán nyugati része

37 000

23.

Backerganj (Barisal), Banglades

1767

Bengáli-öböl

30 000

24.

Barisal, Banglades

1831

Bengáli-öböl

22 000

25.

Nagy Hurrikán, Kis-Antillák szigetek

1780

Atlanti-óceán

22 000

26.

Devi Taluk, Délkelet India

1977

Bengáli-öböl

20 000

26.

Nagy Coringa Ciklon, India

1789

Bengáli-öböl

20 000

28.

Banglades

1965 (május 11)

Bengáli-öböl

19 279

29.

Nagasaki Tájfun, Japán

1828

Csendes-óceán nyugati része

15 000

30.

Banglades

1965 (május 31)

Bengáli-öböl

12 000

6.1. táblázat. A feljegyzett 30 legpusztítóbb trópusi viharhullám

A nagy gyilkos ciklonok miatti halálesetek száma nagyon bizonytalan, különösen az 1900 előtti időszakban. A fenti sorrend így egy kissé bizonytalan. Az információk forrása: Banglapedia, Wikipedia, Anwar Ali: „Climate change impacts and adaptation assessment in Bangladesh” és David Longshore: Encyclopedia of Hurricanes, Typhoons, and Cyclones (1999).

Az európai térségben – ugyanúgy, mint Ázsiában Banglades – a listát egyértelműen Hollandia vezeti (6.3. ábra). Itt is majdnem minden tényező együtt van, azzal a kivétellel, hogy a hollandok már évszázadok óta mindent elkövetnek a kockázat csökkentésére. Ha nem így lenne, a térség még sokkal veszélyesebb lenne. Ezt az is mutatja, hogy ez az egyetlen hely a világon, ahol a tenger a történelmi időkben, pontosan 1287 egy végzetes éjszakáján (Luca napjának éjjelén) 5000 négyzetkilométernyi szárazföldet „kebelezett be” véglegesen: ekkor keletkezett a sósvizű Zuiderzee beltenger, melynek lecsapolása, a területek visszanyerése azóta is tart. A nevezetes hollandiai viharok és áradások listája az elmúlt 1200 évben a Wikipédia alapján (6.2. táblázat):

838. december 26.: Északnyugat-Hollandia nagy részét elárasztotta egy vihar. Az árvízi katasztrófához a megfelelő védőgátak hiánya is hozzájárult. A halottak száma a Troyes-i Prudentius püspök szerint 2437.

1014. szeptember 28.: Hollandia részben lezárt partvonalán először keletkezett rés. Walcheren szigete meglehetősen nagy kárt szenvedett el. Évekbe telt mire az emberek élete visszatérhetett a régi kerékvágásba. A szászországi Quedlinburg apátság krónikája szerint több ezer ember vesztette életét.

1042. november 2.: Az Annales Blandiniensis (Gent) említ egy árvizet, mely valószínűleg csak a flamand tengerpartot érintette, különösképpen az Yser folyó torkolatát.

1134: A Zwin megnyílik, csatornaként összekötve Brugge-t (ma Belgium) az Északi-tengerrel.

1163: Hollandiában ebben az évben számos árvíz előfordult. Ezek a Maas-folyó mentén védőgátszakadást okoztak. Ennek következményeként az öreg Rajna torkolata Katwijk-nél, amely már szinte teljesen feltöltődött, teljesen bezárult az árvíz által szállított üledék következtében.

1170: Első mindenszentek árvíz (Allerheiligenvloed). Észak-Hollandia nagy része és a Zuiderzee területe elárasztódott. Egy csatornát kinyitottak az Északi-tengertől az édesvizű Flavo-tóhoz (Almere-tóhoz), és ez alakult a sósvizű Zuiderzee-vé. Az árvíz kiterjedt az Északi-tengerre, a Zuiderzee-re és Waddenzee-re. Két fontos tényező okozta a tenger kiterjedését: az első a tenger területének növekedése, a második a nagy tőzeges területek jelenléte, melyeket könnyen elmosott a víz.

1196: Szent Miklós árvíz (Sint-Nicolaasvloed): Észak-Hollandia nagy része és a Zuiderzee területe elárasztódott. Amely területeket az 1170-es vihar árvíz kikezdett, ez a vihar tovább pusztította, nagy tőzeges területeket elmosva. A vihar eredményeképpen a tőzeges területek elpusztultak Nyugat-Fríziában és a Waddenzee és az Almere-tó (amelyből a Zuiderzee keletkezett), megnagyobbodott.

1212: Észak-Hollandiában hozzávetőlegesen 60 000 halottat követelő árvíz pusztított.

1214: Vihar-árvíz, mely egész Hollandia területét érintette. Nagy erózió a tőzeges területeken.

1219. január 16.: Szent Marcellus árvíz (Sint-Marcellusvloed). Észak-Hollandia nagy része és a Zuiderzee területe elárasztódott, körülbelül 36 000 embert megölve. Ez volt 50 év alatt a negyedik nagy árvíz. Óriási következményei voltak a két belső tenger: a Zuiderzee és a Waddenzee fejlődésére Hollandiában.

1248. november 20., december 28., és 1249. február 4.: Észak-Hollandia árvízi területei, a tengerparti dűnék elárasztódtak (valószínűleg Callantsoog-nál). Árvíz volt a Frízföldön és Groningenben is.

1277: Árvíz öntötte el Reiderland-ot.

1280: Észak-Hollandia nagy része elárasztódott. Ez az árvíz hozta létre a Lauwerszee-t.

1282: Egy vihar betört a tengerparti dűnéken keresztül Texel környékén és beengedte a tengervizet elönteni a mai Waddenzee és IJsselmeer területét.

1287 december 14: Szent Luca árvíz.

1362: Grote Mandrenke lecsap januárban, „nagy fulladást” okozva. A hurrikán erősségű szél óriási hullámokkal egy hatalmas beltengert faragott Hollandiába, legalább 25 000 lakost megölve. A sós tenger 60 plébániát nyelt el. A vihar Angliában is az infrastruktúra megsemmisülésével járt.

1404: Első Szent Erzsébet árvíz.

1421. november 18.: Második Szent Erzsébet árvíz.

1530: Szent Félix árvíz (Sint-Felixvloed).

1570. november 1.: Második mindenszentek árvíz (Allerheiligenvloed).

1675: Ez az árvíz legfőképpen Észak-Hollandiát érintette. Elárasztotta Terschelling egy részét, Stavoren és Hindeloopenthe környékét, Kampen közelében Mastenbroek-et, a Schagen és Den Helder közötti részt, Észak-Hollandiát Alkmaar-tól keletre, Amsterdam környékét, Haarlemmermeer nagyon nagy részét.

Az 1703-as Nagy Vihar. Ez a vihar olyan pusztító árvizet okozott, mely több ezer ember halálát követelte. Bár nincsenek korabeli szélmérési adatok, de rengeteg beszámoló és naplóbejegyzés teszi egyértelművé, hogy ez a vihar rendkívül súlyos volt. A vihar éjszaka érte el csúcspontját, hatalmas károkat okozva, beleértve számos gát megrongálását is. Ez volt a legerősebb kb. 500 km-es körzetben, érintve Wales, Közép- és Dél-Anglia, az Északi-tenger, Németalföld és Észak-Németország területeit. Sokan hatalmas viharhullámról beszéltek. A tengerészek tornádóról számoltak be. Más források egy szörnyű viharról írtak, és ez utóbbiak jól egyeztek is egymással. Rengeteg villámot figyeltek meg az égen. Az angol újságíró és író, Daniel Defoe (a Robinson Crusoe szerzője) írta ezzel kapcsolatban, hogy „a legszörnyűbb vihar, amit a világ valaha látott”. Defoe szerint a vihar annyira rettenetes volt, hogy nincs az a toll, amivel le lehetne írni a történteket. A vihar már két hete tartott, és még akkor nem érte el a csúcspontját. Frízföld déli részét teljesen elöntötte az árvíz, a számos gát megrongálódása miatt. Egy zeelandi kapitány egy levelet írt a Zeelandi Tengernagyi Hivatalnak, melyben arról számolt be, hogy nem tudták állni a vihart. A holland flottát is súlyos csapásként érte, azonban a brit flottát érintette a legkeményebben. Hadihajók tucatjai voltak akkor tengeren, az angliai partoknál, ahol több ezren vesztették életüket. A meteorológusok megpróbálták rekonstruálni a vihart. 1703. december elején Skandinávia felett magas volt a légnyomás, azonban a Vizcayai-öbölben, az Egyesült Királyság délnyugati részén volt két depresszió. Az első alacsony nyomású térség az Északi-tenger felett alakult ki, a második Skóciában. A ráadás azonban az volt, hogy egy újabb jelent meg Írországban is. Ez fokozatosan növelte a vihar erősségét, valamint kiterjedését Angliából a keletebbi területekre. A viharos szél a depresszió déli oldalán fújt, Dél-Angliában, ahol már hurrikán erejű szél alakult ki, . A barométerek mutatói drasztikusan visszaestek: a számítások szerint a légnyomás 950 hPa-ra csökkent, ami ritkának és igen alacsonynak számít Angliában. Egy erőteljes anticiklon, mely hirtelen érkezett, hatalmas légnyomás-különbségeket okozott, ezzel alakítva ki ezt a hatalmas erejű, pusztító vihart.

1717. december 24-25. éjjel: Karácsonyi árvíz (Kerstvloed).

1820. január 23.: Ez az árvíz elárasztotta Alblasserwaard nagy részét, számos gát beszakadt. Január 26-án a Linge folyó és a Steenenhoek és Gorinchem közötti csatorna zsilipe az események során e csapás hatására összeroskadt. Kb. 1300 km²-nyi terület került víz alá a szerencsétlenség hatására.

1825. február 3-tól 5-ig: Groningen, Frízföld és Overijssel tartományok komoly gátszakadások miatt elárasztódtak, melynek eredményeképpen több mint 800 ember vesztette életét. 1825. február 17-én a kormány felállított egy segélyező bizottságot, hogy támogatást nyújtson az árvízi katasztrófa miatt. A bizottság kimutatását a nemzeti archívumban tartják Hágában. Az árvíz emlékére megjelentették a „Gedenkboek van Neerlands watersnood in februari 1825” című könyvet (magyarul: Az 1825. februári holland árvíz katasztrófájának emlékére).

1836: Két viharciklon vezérelte árvíz a Haarlemmermeer tó mellett: Az egyik novemberben elérte Amszterdam kapuját, a másik karácsony napján elárasztotta Leyden-t. 1840 májusában ennek eredményeképpen az emberek elkezdték lecsapolni és visszakövetelni a Haarlemmermeer-t.

1916. január 13. és 14.: Zuiderzee környékén árvízi katasztrófa. Egy tucatnyi helyen áttörtek a védőgátak. Később munkálatok kezdődtek a Zuiderzeewerk-en és megkezdődött az árvízi viharszolgálat megalakítása.

1953. január 31.-február 1. éjszaka: Északi-tengeri árvíz.

6.2. táblázat. A nevezetes hollandiai viharok és árvizek

Hollandián kívül a viharhullámok szempontjából az Északi-tenger közeli lapályos partvidékei veszélyeztetettek, melyek elsősorban Németországhoz, Dániához és Nagy-Britanniához tartoznak.

A térkép a viharhullámok által leggyakrabban sújtott területeket tünteti fel Északnyugat-Európában

6.3. ábra. A viharhullámok által leggyakrabban sújtott területek Északnyugat-Európában, elsősorban Hollandiában és Belgiumban

Végezetül említsünk meg néhányat a közelmúlt nevezetes európai és észak-amerikai viharhullámai közül:

A XX. század legnagyobb viharhullámának az 1953-as Északi-tengeri áradást tartják, amely kb. 2000 áldozatot követelt Hollandiában és Angliában. Ez egy kombinált vihar- és gravitációs árapály-hullám volt, amely a vízszintet 5,6 m-rel emelte meg a normál tengerszint fölé.

Németország történetének egyik legnagyobb viharhulláma az 1962-es Északi-tengeri áradás volt, amelynek nevezetessége, hogy voltaképpen a Balti-tengert, és azon belül is a német partokat érintette a legnagyobb mértékben. Összesen körülbelül 60 000 ember otthona semmisült meg és a halottak száma Hamburgban elérte a 315-öt.

A közelmúlt egyik legnevezetesebb extratropikus vihara az 1991-es Halloween-vihar volt, amely egy trópusi ciklon és egy mérsékelt övi depresszió keverékeként Kanada atlanti partvidékén végzett nagy pusztítást, az eddig legészakabbra partot ért trópusi ciklonként.

Viharhullám szempontjából a 2005-ös Katrina hurrikán (6.4. ábra) is a rekord-döntő események közé sorolható az USA délkeleti partvidékén. 2005-ben az USA-ban az egyik a legnagyobb feljegyzett viharhullám kialakította a Katrina-hurrikánt, amely egy 7,6 méteres viharhullámot hozott létre a Szent-Luis-öböl környékén, Mississippiben, Waveland közösségekben, St. Louis-öbölben, Diamondhead-nél, és Pass Christian-nál, Pass Christian-nál 8,5 méteres viharhullámmal.

A Katrina-hurrikán műholdfelvételei

6.4. ábra. A Katrina-hurrikán műholdképei (Forrás: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Katrina_2nd_landfall.jpg; http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a4/Hurricane_Katrina_August_28_2005_NASA.jpg/465px-Hurricane_Katrina_August_28_2005_NASA.jpg)