TSUNAMI Risikovurdering for danske, færøske og ... - dmi.dk

1 TSUNAMI Risikovurdering for danske, f r ske og gr nlandske farvande DMI - Teknisk Rapport no. 05-08 Erik Buch, DMI Jesper Batholdy, Geografisk Institut, KU, S ren Gregersen, GEUS, Marianne Grauert, Geografisk Institut, KU, Aksel Wall e Hansen, Niels Bohr Institutet, KU Niels H jerslev, Niels Bohr Institutet, KU Christian Laustrup, Kystdirektoratet Steen Lomholt, GEUS, Nicolai Kliem, DMI Jacob Woge Nielsen, DMI Gunver Krarup Pedersen Geologisk Institut, KU Torben Risbo, Niels Bohr Institutet, KU Carl Christian Tscherning, Niels Bohr Institutet, KU Marts 2005 Forfattere/Authors: Erik Buch, DMI; Jesper Batholdy, Geografisk Institut, KU; S ren Gregersen, GEUS; Marianne Grauert, Geografisk Institut, KU; Aksel Wall e Hansen, Niels Bohr Institutet, KU; Niels H jerslev, Niels Bohr Institutet, KU; Christian Laustrup, Kystdirektoratet; Steen Lomholt, GEUS; Nicolai Kliem, DMI; Jacob Woge Nielsen, DMI; Gunver Krarup Pedersen Geologisk Institut, KU; Torben Risbo, Niels Bohr Institutet, KU.

2 Carl Christian Tscherning, Niels Bohr Institutet, KU. Copyright: Danish Meteorological Institute 2005 Danish Meteorological Institute Lyngbyvej 100 DK-2100 Copenhagen Phone: 39 15 75 00 Telefax: 39 27 10 80 E-mail: Internet: You may freely copy and extract from the publication when mention DMI as source. Det er tilladt at kopiere og uddrage fra publikationen med kildeangivelse. ISSN nr. 0906-897X (print) ISSN nr. 1399-1388 (online) 2 Indhold 1. Indledning 3 2. Hvad er en TSUNAMI Karakteristiske egenskaber ved tsunamier Registrerede tsunamier 4 4 6 3. rsag til tsunamier, som kan ramme kyster i Danmark, F r erne og Gr nland Udl sende processer Geologisk ramme, Atlanterhavet Nedslag af asteroider Forhold p Gr nland som kan udl se tsunamier Forhold p F r erne som kan udl se tsunamier Forhold i Danmark som kan udl se tsunamier Frekvens af tsunamier i Nordatlanten Opsummering og konklusion 8 8 9 13 14 14 14 15 16 4.

3 Tsunamiudbredelse Udbredelsestider B lgeh jder 17 17 17 5. Effekt p danske kyster Valg af beregningsscenarier Beregningsmetoder Beregningsresultater Konsekvenser 21 21 21 22 22 6. Varsling af tsunamier ved danske, f r ske og gr nlandske kyster TSUNAMI varslingssystem TSUNAMI varsling i Nordatlanten 25 26 28 7. Eksempler p tsunamier i Nordatlanten og i rigsf llesskabets farvande Storegga skreddet Jordsk lv ved Lissabon 1. nov. 1755 Bjergskred ved Kals , F r erne Vaigat b lgen Jyllands vestkyst Meteorologisk dannede flodb lger 31 31 32 33 34 35 36 8. Sammenfatning og konklusion 37 Referencer 39 Appendix 1 42 31. Indledning Den 26. december 2004 blev naturf nomenet en TSUNAMI pludselig meget kendt og meget n rv rende for mennesker overalt p jorden, men naturligvis f rst og fremmest for befolkningen i landene omkring det Indiske Ocean, som blev ramt af den TSUNAMI der blev udl st af et unders isk jordsk lv ved Sumatra.

4 Denne TSUNAMI for rsagede helt ufattelige tab af menneskeliv og materielle v rdier, og delagde livsgrundlaget for millioner af mennesker i de ber rte lande. Katastrofens omfang bevirkede selvsagt stor mediem ssig fokus p f nomenet TSUNAMI dannelse, udbredelse, b lgeh jde ved kyst, del ggende virkning etc. og is r blev opm rksomheden koncentreret omkring muligheden for at varsle ankomsten af en TSUNAMI i s god tid at befolkningen kan evakueres fra udsatte omr der. Undervejs i denne debat blev sp rgsm let om risikoen for danske kyster og dermed n dvendigheden af et dansk varslingssystem rejst. Da Danmarks Meteorologiske Institut (DMI) har ansvaret for varsling af en r kke marine forhold i danske, f r ske og gr nlandske farvande f lte vi et ansvar for at belyse disse forhold. Samtidig m tte vi ogs erkende at vi ikke alene besad den n dvendige ekspertise til at belyse emnet grundigt, hvorfor kolleger p f lgende institutioner: Danmarks og Gr nlands Geologiske Unders gelser (GEUS) K benhavn Universitet o Geografisk Institut o Geologisk Institut o Niels Bohr Institutet Kystdirektoratet blev kontaktet med anmodning om assistance, og denne er blevet ydet med stor velvillighed og entusiasme.

5 Den nedsatte ekspertgruppe besluttede at den centrale opgave bestod i at besvare f lgende fire sp rgsm l: 1. Forekommer der naturf nomener i det nordatlantiske omr de, som potentielt kan udl se TSUNAMI -lignende b lger og hvor forekommer de i s fald rent geografisk? 2. Hvordan vil en TSUNAMI -lignende b lge med oprindelse i Nordatlanten udbrede sig; kan den n Rigsf llesskabets kyster og med hvilken styrke vil den i s fald ankomme? 3. Hvilke potentielle konsekvenser kan TSUNAMI -lignende b lger af forskellig styrke f for kystomr derne i Rigsf llesskabet? 4. Hvad er de tekniske og videnskabelige muligheder for registrering og varsling af TSUNAMI -lignende b lger i Nordatlanten? N rv rende rapport afspejler resultatet af ekspertgruppens analyser og data bearbejdning, og repr senterer dermed vores nuv rende viden om risikoen for at rigsf llesskabets kyster kan blive ramt af en TSUNAMI , samt hvor del ggende disse forventes at kunne blive.

6 42. Hvad er en TSUNAMI En TSUNAMI tilh rer klassen af s kaldte progressive (fremadskridende) lange b lger, der generelt er karakteriseret ved at have en lang b lgel ngde i forhold til vanddybden og en lille b lgeh jde. Derved ligner tsunamierne i hovedtr k tidevandsb lgerne, men med den vigtige forskel at tsunamierne, i mods tning til tidevandsb lgerne, ikke p virkes i v sentlig grad af corioliskraften, da deres periode er mellem 5 og 60 minutter. En TSUNAMI kaldes dog ofte fejlagtigt for en tidal wave . Karakteristiske egenskaber ved tsunamier Lange b lger har flere vigtige fysiske egenskaber, som er f lles for dem alle: Udbredelseshastigheden c (m/s) eller den s kaldte fasehastighed er alene bestemt af vanddybden, H og tyngdeaccelerationen g og givet ved formlen c= gH, hvilket for en dybde p 4000 m. giver en hastighed p 715 km/time; ved 40 m dybde (Nords en) er hastigheden reduceret til 71,5 km/time, og t t p kysten ved 10 m er hastigheden 35 km/time.

7 Den samlede energi i en flodb lge, E, udg res i praksis alene af den potentielle energi og den kinetiske energi for bev gelse i hele vands jlen, som i gennemsnit er lige store, og begge de to energier er proportionale med kvadratet p b lgeamplituden som er den maksimale h jde over det s dvanlige uforstyrrede havniveau. Det indeb rer at den samlede b lgeenergi kun i ringe grad mindskes som f lge af gnidningskr fter virkende p b lgen, s lange b lger kan bev ge sig over meget store afstande. Den gennemsnitlige mekaniske energistr m for rsaget af lange b lger er givet ved produktet energien og b lgens fasehastighed (E x c). Lange b lger udbreder sig som ringb lger hvis havbunden er helt flad og har konstant dybde. I praksis vil lange b lger f lge den hurtigste rute, hvilket ikke n dvendigvis er den korteste vej, idet den hurtigste rute alene bestemmes af dybdeforholdene givet ved formlen ovenfor.

8 Lange b lger bevarer i praksis deres b lgeform over store geografiske afstande, s l nge vandybden er b de stor og konstant. B lger med s danne fysiske egenskaber er dispersionsfri. Det indeb rer for et s kaldt b lgetog, dvs. en gruppe af forskellige b lger, at de enkelte b lger i b lgetoget bev ger sig p samme m de ude i de frie oceaniske vandmasser, s l nge vanddybden ikke ndrer sig i nogen v sentlig grad. Dette betyder at b lgeenergien bevares samlet t t p b lgefronten. I mods tning hertil er korte b lger dispersive, s ledes at fronten efterh nden spredes mere og mere ud. B lgel ngden (L), som er afstanden fra b lgetop til b lgetop, mindskes n r de lange b lger bev ger sig fra dybt vand ind p lavere vand, eksempelvis fra oceanet ind p shelfen (vanddybder typisk under 200 meter), medens den lange b lges svingningstid (T) forbliver u ndret.

9 Svingningstiden er defineret som den tid der g r mellem passagen af to b lgetoppe. Ud fra ovenn vnte kan det vises at forholdet c/L er konstant uafh ngig af vanddybden for enhver lang b lge. En lang b lges amplitude ges n r den bev ger sig fra dybt vand ind p lavt vand, og gningen er omvendt proportional med den fjerde rod af vanddybden. Denne fysiske sammenh ng kan udledes ved at antage, at de lange b lgers gennemsnitlige mekaniske energistr m ikke ndrer sig med vanddybden. 5 Vandtrykket under de lange b lger m lt ved havbunden er bestemt af v gten af vands jlen fra havbund til havoverflade. Dette er en karakteristisk egenskab ved de lange b lger. For korte b lgers vedkommende, eksempelvis de vinddrevne b lger, kan man ikke registrere vandtryks ndringer ved havbunden. Denne vigtige forskel p de lange og de korte b lger bevirker, at man kan registrere de lange b lger p havet ved simpelthen at m le vandtryks ndringerne nede ved havbunden.

10 Det er da ogs en af de anvendte m leteknikker til registrering af tsunamier i dag. En TSUNAMI opf rer sig kun som en lang b lge ude p oceanet, ved kontinentalskr nten samt ude over shelfens dybeste dele p vanddybder omkring 200 m. T t p land ved lave vanddybder er tsunamien ikke en lang b lge. For det f rste er amplituden t t p kysten ikke lille taget i forhold til vanddybden og for det andet s spiller gnidningskr fterne her en stor rolle. I det kystn re havmilj er tsunamib lgerne dispersive (hvor b lgeformen netop ikke er bevaret), hvilket her indeb rer, at de enkelte b lger i b lgetoget skaber et s kaldt bjerg af vand, der som en mur l ber ind mod kysten. Udefra kommende b lger med lange b lgel ngder indhenter s at sige de mere langsomme b lger med sm b lgel ngder t t p land. Det indeb rer, at amplituderne ges kraftigt, og man taler her om de s kaldte grundt vandseffekter, hvor det er den gennemsnitlige str m af vandmasser bevares men ikke den gennemsnitlige str m af potentiel og kinetisk energi.