معمای سونامی حل شد!

[Rez@ee]

یک سونامی معمولاً شامل چند موج است و در بعضی موارد، اولین موج بلندترین یا مخرب‌ترین موج نیست. شبیه سازی رایانه ای که در تاریخ 25 شهریور در Physical Review Letters منتشر شد، توضیح می‌دهد چرا امواج ثانویه نسبت به موج اولیه می‌توانند ساحل را بیشتر بشویند. اگر هر موج درست بعد از پسروی موج قبلی به ساحل برسد، این موج‌ها می‌توانند با اثر تشدید، تقویت شوند. یافته های جدید می‌تواند روش‌هایی که دولتها برای آمادگی و هشدار در برابر سونامی به کار می‌برند را تغییر دهد. هنگامی که امواج آب به ساحل می خورند، حد اکثر ارتفاع عمودی که سطح آب بدان می رسد، «اوج»¹ نامیده می شود. پژوهشگران معادلات استانداردی برای مدل سازی امواج بزرگ دارند، اما شبیه سازی تاکنون از بازتولید مقادیر «اوج» بیشینه بر اساس سونامی های واقعی ناتوان بوده؛ همانند سونامی ساحل جنوبی جاوا در 25 خرداد 1385. پژوهشگران «اوج» اضافی را به اثرات موضعی، مانند زمین لغزه زیرآبی نسبت دادند، اما گروهی به هدایت فردریک دیاس(Frederic Dias) در دانشگاه کالج دوبلین مظنون بودند که عامل دیگری در کار است.

دیاس می گوید:«قبلا، هنگامی که افراد مسئله اوجرا مطالعه می کردند، تنها یک موج را در نظر می‌گرفتند که از ساحل بالا می‌رفت و باز می گشت.» به جای یک تاج موج غول آسا، سونامی در‌واقع مجموعه‌ای از فراز و فرودها است. سونامی ها در اقیانوس عمیق، معمولاً توسط زمین‌لرزه های زیرآبی ایجاد می شوند. درآب عمیق، یک سونامی دامنه کمی دارد و اغلب بدون آشکارسازی از قایق ها عبور می کند. اما همین که به ساحل نزدیک می شود، سونامی کند شده و در حالی که بسامدش ثابت می ماند، ارتفاع امواج زیاد می شود.
دیاس و همکارانش فکر کردند این امواج می‌توانند با ساحل به طریقی برهمکنش کنند که آخرین موج رسیده تقویت شود. بعد از اینکه اولین موج به ساحل می خورد، برمی‌گردد و آب به زیر سطح عادی دریا کشیده می شود. سطح آب همانند فنری فشرده، حاوی انرژی پتانسیل است. این انرژی باعث می‌شود آب به بالای سطح دریا باز گردد و دیگر امواج را نیز با خود به بالا ببرد. اما اگر موج بعدی در زمان درست برسد-درست بعد از اینکه آب دوباره بالا آمد-خیز انرژی دیگری دریافت کرده و «اوج» آن افزوده می شود. موج سوم، در ادامه این فرایند، ممکن است «اوج» بالاتری داشته باشد. این شرایط تشدید تنها هنگامی رخ می‌دهد که بسامد موج‌ها با آهنگ بازگشتشان منطبق شود که بستگی به شیب ساحل دارد.
برای آزمون این ایده، گروه ابتدا «اوج» را برای ساحل کاملاً هموار شبیه سازی کرد. هنگامی که بسامد موج ورودی با شیب ساحل تطبیق یافت، برای تندترین شیب تقویتی تا 60 برابر را مشاهده کردند؛ بسیار بیش از حد انتظار.
سپس، پژوهشگران ویژگی‌های آب‌های زیرین² سواحل شبیه سازی شده را تغییر دادند؛ یعنی به ساحل پستی و بلندی افزودند که می‌توانست بر تشدید اثر بگذارد. آن‌ها با استفاده از عمق سنجی های واقعی از محل، سونامی یی را شبیه سازی کردند که جزیره های منتاوای (Mentawai) را در 28 مهر 1389 ویران کرد. دیاس می گوید: «شگفت آن بود که وقتی به سمت عمق سنجی واقعی‌تر می رویم، احتمال تشدید از بین نمی رود.» در واقع، آن‌ها فهمیدند که شواهد بیشتری برای تشدید وجود دارد. اگرچه عامل تقویت «اوج» به اندازه حالت ساحلِ هموار نبود، با استفاده از عمق سنجی جزایر منتاوای، امکان تشدیدهایی در چندین طول موج سونامی دیده شد.
پاول میلوسکی(Paul Milewsky) از دانشگاه ویسکانزین در مدیسون می گوید:«فکر می‌کنم آن‌ها واقعاً به نکته جالبی رسیده اند.» او به یافته هایی اشاره می‌کند که می‌تواند به جامعه علمی کمک کند تا به رهیافتی واقعی‌تر در آمادگی در برابر سونامی برسند. زیرا می توان از اثرات تشدید، هشدارهایی در مورد «اوج» بالا به «مناطق خطرخیز» فرستاد. میلوسکی می‌گوید یافته ها می‌تواند در مورد سوالاتی همچون فرسایش و دینامیک امواج ساحلی به کار رود.

پینوشت:

1. run-up
2. این کار را «عمق سنجی» یا bathymetry می نامند.

منبع:
Tsunami Puzzle Explained,6 September 2011

Physical Review Focus