Söker efter tsunami

 

9 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor [3145]

Fråga:
Jag ska skriva specialarbete om vågor på havet. Hur de uppstår, växer och hur de bryter på olika ställe. Det är väldigt svårt att hitta information kring detta ämne och jag undrar om ni vet var jag kan leta fakta någonstans!
/Jesper P, Rönne, Ängelholm

Svar:
Du kan börja med att slå i Nationalencyklopedin på följande ord: våg (havsvågor), hav (vågor) och tsunami
/KS

Se även fråga 999 och fråga 814

*

Kraft-Rörelse [3196]

Fråga:
Jag arbetar med mitt specialarbete som handlar om tsunamis, jättevågor. Jag har lite problem med att hitta information om hur man räknar ut hur hög en våg kommer att bli vid land, hur man räknar ut dess hastighet och hur hastighetsförändringen påverkas av djupet (dvs, hur man räknar ut att de färdas långsammare då de kommer in på grundare vatten). Dessutom är jag nyfiken på hur man gör när man beräknar hur långt in på land vågen kommer att räcka, och hur bottenstrukturens formation påverkar detta. Jag skulle vara tacksam om ni antingen kunde redogöra för hur man beräknar sådant och enligt vilka principer en liknande våg fungerar eller om ni vet någon bra sida där de mer matematiskt går in på dessa enorma vågors beteende.
/Per J, Spg, Filipstad

Svar:
Hastigheten för denna typ av vågor är proportionell mot ( g * d )0.5 , där g är tyngdaccelerationen och d är djupet. När vågorna närmar sig land minskar hastigheten och våglängden. Våghöjden ökar. Mera detaljer kan du få här: Tsunamis och under länk 1 nedan.

I Scientific American, maj 1999, finns en bra artikel om tsunami. Där får man veta att ordet är japanskt och betyder hamnvåg. Den märks knappast ute på djuphavet, men kan bli förödande när den når land. 
/KS

1 http://www.shell.linux.se/mmz/eq/tsunami.html

*

Ljud-Ljus-Vågor [12747]

Fråga:
Det sägs att var 7:e havsvåg är större (har en större amplitud?) än de övriga havsvågorna. Är det riktigt? Och om det stämmer under vilka villkor gäller detta? Finns det någon web-sida eller bok som beskriver fenomenet?
/Tzuwqe A

Svar:
Tsuwqe! Det är helt riktigt att sjöfolk under hundratals år har observerat ett flertal olika "reguljära" vågmönster - de kallas ofta för "episodic waves" på engelska. Oftast i samband med stormar på öppet hav har man iakttagit att var sjunde eller var nionde våg har dels haft en högre våghöjd än de andra, dels haft en ovanligt bred vågfront. Ett annat fenomen är s.k. "three sisters waves" - tre vågor i rad med tydligt högre våghöjd än andra, men som tycks utbreda sig i en helt annan riktning.

Vad dessa regelbundenheter beror på är dock fortfarande oklart, och det finns t.om. "vågexperter" som hävdar att effekten inte är verklig!

Vågrörelser till havs är mycket komplicerade, och många faktorer spelar in på våghöjden - vattendjup och vattentemperatur, bottnens "jämnhet" (i grundare vatten), vindens och havsströmmars styrka och riktning, osv. Därtill kommer att flera olika vågsystem, var och ett med egen frekvens och typisk amplitud, överlagras på varandra, och man får interferens som gör det svårt att särskilja dem.

Av speciellt intresse är mycket kraftiga vågor av olika typ som har visat sig vara farliga för människor. Ett specialfall är tsunamis, som härrör från jordbävningar. Tsunamis har mycket låg amplitud när de rör sig över oceanerna, men när de närmar sig land kan de nå katastrofala våghöjder. "Monstervågor ("rogue waves" på engelska) däremot, uppstår oftast på öppet hav, där de kan slå sönder även stora fartyg.

Läs mer: sök på webben efter "episodic waves", "rogue waves" och "tsunami". Mer information om världshaven i allmänhet och vågor i synnerhet hittar du under länk 1 (kapitel 9 i läroboken "World's Ocean" som finns gratis på internet).



/Margareta H

Nyckelord: tsunami [5]; monstervåg [4];

1 http://www.saddleback.edu/faculty/jvalencic/ocean/textbook/chap9/chap9.html

*

Blandat [13637]

Fråga:
Hur pass stort meteornedslag motsvarar jordbävningen i Asien på Annandagen?
/Anna B, Gävle

Svar:
Vad gäller energiutvecklingen i nedslaget går det att bestämma ganska väl med programmet Earth Impact Effects Program . En 3 km:s järnmeteorit med hastigheten 20 km/s skulle ge en effekt motsvarande ett jordskalv av styrkan 9 på richterskalan. Detta motsvarar c:a 5,000,000 megaton TNT. En stor vätebomb är på 10 megaton TNT.

Vad gäller tsunami-effekten är det omöjligt att jämföra. Hur energin överföres till vattnet för att bilda en tsunami varierar mycket med förhållandena. Länken nedan beskriver en simulering av ett meteoritnedslag i havet.
/Peter E

Nyckelord: tsunami [5]; meteorit [18];

1 http://sherpa.sandia.gov/planet-impact/comet/

*

Ljud-Ljus-Vågor [13640]

Fråga:
Hur uppstår monstervågor och tsunamis?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Kan du beskriva hur monstervågor och tsunamis uppstår?
/Sven P, Stockholm

Svar:
Det finns väl i dag knappast någon svensk som inte på något sätt påverkats av den förfärliga katastrofen runt Indiska Oceanen. Jag har därför lagt ner lite tid på att studera fenomenet tsunamis och skriva en sammanfattning av i första hand de fysikaliska aspekterna.

För det första skall vi skilja på monstervågor och tsunamis. Monstervågor är exceptionellt höga vågor ute på havet. Vi har behandlat monstervågor i ett par frågor tidigare, se monstervåg .

Jag är ingalunda någon expert på tsunamis, och eftersom de är ganska ovanliga så är kunskapen även bland experter begränsad. Det påstås t.ex. att det före tsunamin den 26 december 2004 inte fanns bra rörliga bilder på en aktiv tsunami!

Vågorna som svepte in på kusterna runt Indiska Oceanen på morgonen den 26 december 2004 kallas tsunami (uttalas su-na-mi). Tsunami är ett japanskt ord bildat av tsu (hamn) och nami (våg). Det är alltså en våg som ger sig tillkänna på grunt vatten, t.ex. i en hamn. Ute på djupt vatten är tsunamin nästan inte märkbar - vågens höjd kan vara någon meter och våglängden flera hundra km.

Vad orsakar tsunamis?

Tsunamis orsakas av jordbävningar, jordskred, vulkanutbrott eller meteoritnedslag som påverkar vattnet och sätter igång en serie vågor som kan färdas tusentals km. En förenklad analogi är de ringar som uppstår i en vattenyta när man kastar i en sten.


Uppkomst genom jordskalv

Bilden ovan visar hur en jordbävning i gränsen mellan två kontinentalplattor ger upphov till en våg som fortplantas i alla riktningar. Lika lite som man kan förutsäga jordskalv kan man säkert säga om ett jordskalv under vattenytan kommer att orsaka en tsunami. Det beror helt på jordskalvets geometri. Förutsättningen för en tsunami är en kraftig rörelse som ger upphov till vertikal förflyttning av stora vattenmassor.

Utbredning och energiinnehåll

En tsunami är vad som kallas 'shallow-water wave' (grunt-vatten våg) eftersom förhållandet mellan vattendjupet (upp till 5-10 km i oceanerna) och våglängden (flera 100 km) är litet.

Vågens hastighet ges av

v = (g*d)1/2

där g är tyngaccelerationen och d är djupet. För ett typiskt oceandjup på 5000 m blir hastigheten 220 m/s eller 800 km/t, alltså ungefär hastigheten av en jumbojet.

Låt oss göra en grov uppskattning av energiinnehållet i en tsunami. Om havsdjupet är 5000 m och förkastningshöjden 10 m blir ändringen i potentiell energi per m2: g*m*h = 10*5000*1*1*1000*10 = 5*108 J. Detta motsvarar effekten för ett kärnkraftverk om det utvecklas på en sekund. Eftersom förkastningsförskjutningen sker över en sträcka på flera 10-tals km och är kanske 100 meter bred, kan man se att enorma energimängder är involverade. En förkastning på 10km*100m skulle innehålla energin 5*1014 J. Detta är anledningen till att tsunamis kan orsaka så stora skador.

Utbredningen på öppna havet är ganska lätt att förutsäga, men varierande havsdjup kan - eftersom utbredningshastigheten varierar med djupet - fokusera och defokusera vågorna precis som en lins kan fokusera ljus - se datorsimuleringen längre ner. Observera att perioden hos vågen (typiskt 10-60 minuter) är konstant; den minskande utbredningshastigheten när djupet blir mindre gör därmed att våglängden blir mindre (hastigheten = våglängden*frekvensen).

När en tsunami närmar sig land och det blir grundare, minskar alltså vågens hastighet. Enligt ovanstående blir hastigheten vid djupet 100 m 30 m/s eller 110 km/t. Hastigheten minskar först i framkanten så de bakre delarna tvingas upp och vågen blir högre. Energimässigt kan man se detta som att den kinetetiska energin delvis övergår i potentiell energi.

Verkningar

Vågen kan bli mer än 10 m hög nära stranden. Som vanliga vågor kommer tsunami-vågen att "bryta" när den blir riktigt grunt (när vattendjupet är ungefär lika med vågens höjd), och i detta läget är den en fara för båtar. Innan vågen bryter klarar sig båtar i allmänhet utmärkt - de bara följer med vågen.


Våglängden som funktion av djupet

I ovanstående figur ser man att vågens höjd ökar nära stranden. Man kan också lägga märke till att det i de flesta fall är en vågdal som är det första som träffar stranden. Detta kan utgöra en varning: om du ser att strandlinjen dras ut till havs mycket snabbt, kan det vara en tsunami på väg, och du skall snabbt ta dig inåt land så högt upp du kan komma.

Det är framför allt två saker som skiljer en tsunami-våg från en vanlig havsvåg.

För det första är hela vattenmassan från ytan till botten involverad i en tsunami-våg. En havsvåg berör endast ytskiktet. Tsunamin kan alltså innehålla mycket mer energi.

För det andra är våglängden mycket lång - även nära stranden är den åtskilliga km. Detta betyder att en tsunami-våg har mycket större förmåga att nå långt upp på land. En vanlig våg följs ju mycket tätt av en vågdal, som när den första vågen bromsas upp hinns den upp av nästa vågdal som tvingar den att vända. En tsunami har så lång våglängd att effekten blir mer som en översvämning - vattnet bara fortsätter framåt. Eftersom våglängden är så lång mosvarar tsunamin närmast en mycket snabb (sekunder) höjning av havsnivån på kanske 10 m under 10-60 minuter. På så lång tid kan vågen hinna långt inåt land.

Varningssystem


Varningssystem i Stilla Havet

I Stilla Havet finns sedan många år ett varningsnätverk med detektorer spridda över hela oceanen, se bilden ovan och International Tsunami Information Center . I första hand detekterar man jordbävningar med seismografer spridda över hela området.


Mätstation för tsunamivarning

När en undervattensjordbävning med styrkan överstigande 6.5 på richterskalan detekteras gör man mätningar med automatiska tidvattensmätare, se bilden ovan och DART Mooring System , nära epicentrum för jordbävningen.


Tidvattensmätning från Indien (från National Institute of Oceanography)

Tidvattensmätarna kan detektera små ändringar i havsnivån, se exemplet ovan. Data skickas från en boj via en satellit till en central som bearbetar data, gör förutsägelser och skickar ut en varning.

Kommentar till mätningen ovan: Mätningen är gjord med ett landbaserat system. Man ser tydligt den sinusformade kurvan för ebb och flod. Klockan 0905 lokal tid den 26 syns verkningarna av tsunamin. Den röda pilen indikerar tidpunkten för jordbävningen. (Jordbävningen inträffade 07:58:53 lokal tid i Sumatra - avvikelsen beror på att Indisk och Sumatra tid skiljer sig från varandra med 1.5 timmar.) Mätningen kunde inte användas för att varna befolkningen - det var redan för sent eftersom mätstationen ligger vid den Indiska kusten. Dessutom fanns ingen etablerad snabb procedur för varning.


Stora tsunamis

I rapporteringen av tsunamin av den 26 december 2004 har det sagts att anledningen till att det inte finns något varningssytem i Indiska Oceanen är att det är sällsynt med skadliga tsunamis. I ovanstående tabell kan man se att detta helt enkelt inte är sant. Speciellt Indonesien och närliggande öar har vid flera tillfällen drabbats mycket hårt. En anledning till detta är säkert att Indonesien är fattigt och tättbefolkat - många människor bor i enkla hus nära havet. Man har även, bland annat på Sumatra, skapat land med vallar (det holländska inflytandet?). Dessa områden ligger ofta under havsnivå, och eftersom vallarna förstörs av tsunamin, kommer landet att översvämmas.

Eftersom flera av länderna runt Indiska Oceanen är mycket beroende av turism från rika länder, så kommer det säkert snart byggas upp ett förvarningssystem liknande det som finns i Stilla Havet. Att lägga ut ett antal mätstationer är inte särskilt svårt eller dyrt, men ett varningssystem kräver också en infrastruktur av kommunikation, information, åtgärdsberedskap och övningar.


Datorsimulering av tsunami

Bilden ovan på 2004 års tsunami är från Vasily V. Titov, Tsunami Inundation Mapping Efforts, National Oceanic and Atmospheric Administration . Den är resultatet av en beräkning som tar hänsyn till inflytandet av havsdjup och öar. Observera hur vågorna bromsas upp och bryts av grunda områden kring ögrupper bland annat i riktning mot Madagaskar.

Mer information

Se länk 1 för sidor med information om tsunamis. I SMHIs frågelåda finns också en mycket bra artikel på svenska: Tsunami . Se 2004_Indian_Ocean_earthquake och Jordbävningen_i_Indiska_oceanen_2004 för omfattande information om den stora jordbävningen/tsunamin utanför Sumatra den 26 december 2004. Bilderna är från Tsunami glossary och National Institute of Oceanography (tidvattenmätning). Länk 2 är till en detaljerad artikel om tsunamin i Thailand 2004.

Video om tsunamis från National Geographic:

http://video.nationalgeographic.com/video/101-videos/tsunami-101
/Peter E

Nyckelord: tsunami [5];

1 http://fragelada.fysik.org/links/search.asp?keyword=tsunami
2 http://www.agu.org/pubs/crossref/2009/2009JC005516.shtml

*

Energi [17784]

Fråga:
Varför måste en avstängd reaktor kylas?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Kärnkraften fungerar ju genom att värma vatten. Ändå blir uttjänt material för varmt. Varför kan man inte använda kärnmaterial tills dess att det inte ger någon värme längre? Det uttjänta material som nu verkar bli för varmt i Japan borde ju kunna användas en tid till, tills det inte "har mer att ge". Avfallet verkar tas ur drift för tidigt. Varför verkar avfallet tas ur bruk för tidigt??
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Thomas! Ja, det kan tyckas vara slöseri, men det är det inte av två skäl.

1 Om man snabbstoppar en reaktor genom att köra in styrstavarna helt stoppas kärnklyvningen omedelbart, men det utvecklas c:a 7% av maxeffekten i form av radioaktivt sönderfall hos, framför allt, fissionsprodukterna, se Decay_heat#Power_reactors_in_shutdown . Detta är inte tillräckligt för att köra turbinerna på ett effektivt sätt.

2 Den verkliga förlusten blir mycket mindre än 7% dels för att reaktorer normalt inte snabbstoppas utan tas ner långsamt så att en del av sönderfallsenergin tas om hand - de flesta av restprodukterna har halveringstider under ett dygn. Framför allt så körs ju reaktorn åtskilliga månader mellan stoppen, och det är bara de långlivade och sist producerade restprodukterna som inte kommer till användning.

Man skulle kanske kunna använda restenergin för uppvärmning, men eftersom säkerheten är den viktigaste aspekten har man såvitt jag vet inte gjort försök med att utnyttja restvärmet - det skulle helt enkelt inte vara ekonomiskt lönsamt.

När det gäller att experimentera med kärnkraftverk är ju Tjernobyl ett avskräckande exempel. Experimentet som gick snett där hade visserligen bara indirekt att göra med restvärmet. Kylningen av en snabbstoppad reaktor kräver ju pumpar som kräver elektricitet. Om man inte kan få el utifrån, så måste man utnyttja dieselgeneratorer. Det tar emellertid c:a en minut att starta dessa. Man har alltså ett gap på en minut när man inte kan kyla härden. Idén var då att utnyttja rotationsenergin hos turbinerna för att producera reservkraft under en kort stund (reaktorn förutsättes snabbstoppad, så turbinerna snurrar för fullt). Det var när man mitt i natten försökte utföra detta experiment som allt gick förfärligt fel, se Chernobyl_disaster#The_attempted_experiment .

Problemen vi ser i Fukushima efter jordbävningen och tsunamin är just beroende på att resevgeneratorerna förstördes av tsunamin, det gick inte att få ström utifrån och intagen för kylvatten var fulla med bråte. Man kunde alltså inte kyla reaktorhärdana och ännu värre inte en bassäng med relativt nyuttaget kärnbränsle (SFP i nedanstående figur från Wikimedia Commons). Anledningen till att det uttagna kärnbränslet är det största problemet är att det inte är inneslutet lika bra som reaktorhärdarna. Se vidare 2011_Japanese_nuclear_accidents



/Peter E

Nyckelord: Tjernobyl [11]; kärnenergi [18]; kärnkraftsavfall [11]; Fukushima [5];

*

Energi [17804]

Fråga:
Hej! Hur giftigt är avfallet från ett kärnkraftverk jämfört med de ämnen som är "input", dvs bränslet (uran oftast)? Om avfallet späddes ut till den koncentration som råder där uranet bryts, skulle det, avfallet, vara giftigare än materialet som togs upp ur gruvan?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
För det första låt oss inte använda begreppen giftigt eller, ännu värre, smitta när det gäller radioaktivitet. Låt oss använda begreppen skadeverkan hos joniserande strålning och kontaminering av radioaktiva nuklider.

Din fråga är teoretiskt intressant men mycket hypotetisk eftersom det aldrig skulle vara politiskt gångbart att med flit sprida ut kärnavfallet som du antyder. Vad resultatet kan ge är en känsla för hur begränsade utsläpp i havet blandas med hela havsvolymen (som i samband med jordbävningen/tsunamin 2011 vid en reaktor i Fukushima, Japan) och blir helt insignifikanta.

Med hjälp av kalkylatorn under länk 1 kan man beräkna aktiviteten hos avfallet. Om vi har en reaktor med elektrisk effekt 1GW som körts under ett år går det åt 32 ton bränsle och aktiviteten blir som i nedanstående figur. Efter ett år är alltså aktiviteten hos det förbrukade bränslet c:a 3*1018 Bq.

Låt oss först jämföra detta med aktiviteten hos uranet innan vi laddade reaktorn. Enligt kalkylatorn Uranium Decay är aktiviteten hos 32 ton uran c:a 6*1012 Bq. Förhållandet mellan aktiviteterna är alltså 0.5*106. Det utbrända kärnbränslet har alltså mycket högre aktivitet än det ursprungliga uranet - man måste späda det i förhållandet 1 till 1/2 miljon för att få samma specifika aktivitet.

Vad blir aktiviteten om vi skulle lösa avfallsproblemet genom att dumpa avfallet i oceanerna? Oceanerna har enligt länk 2 en volym på

1.3*109 km3 = 1.3*1018 m3

och vi förutsätter (orealistiskt) perfekt blandning.

Aktiviteten skulle då bli

3*1018/1.3*1018 m3 = 2.3 Bq/m3

vilket är ett mycket litet värde. Anledningen är förstås att haven innehåller väldigt mycket vatten!

Se vidare Spent_nuclear_fuel . The WISE Uranium Project Calculators innehåller flera mycket användbara kalkylatorer där man endast behöver specificera ett värde och klicka på Calculate.

Kommentar till figuren nedan

Figuren innehåller förutom den röda kurvan (som var den vi ville ha) även t.ex. en blå kurva som avser aktiviteten hos det utarmade uranet som blev över vid anrikningen. Det kan tyckas konstigt att denna vid c:a 10000 år börjar öka. Detta är inget fel utan det kan förklaras med att uran sönderfaller till bly via en lång kedja av sönderfall som har mycket kortare halveringstid än uran (se fråga 13744 ). Det finns alltså fler nuklider som kan sönderfalla upp till några miljarder år då mängden uran börjar minska.

Se även fråga 19974 .



/Peter E

Nyckelord: kärnkraftsavfall [11]; Fukushima [5];

1 http://www.wise-uranium.org/nfca.html
2 http://hypertextbook.com/facts/2001/SyedQadri.shtml

*

Universum-Solen-Planeterna [18235]

Fråga:
Friktion mellan tidvattnet och tidjorden bromsar ner jordens rotation och ökar därmed rotationstiden med 0,000 000 02 sekunder per dygn. Resultatet blir att om hundra år ökar ett dygn med 0,00073 sekunder.I medeltal är dagarna om hundra år 0,000 36 sekunder längre än idag (fel i tidräkningen 13 sekunder per hundra år). Min fråga är följande: Hur ska man göra för att räkna ut hur långt ett dygn blir om 200år, 300år osv? Finns det någon formel man kan använda sig av om man vill sammanställa en tabell?
/Lenh D, Mälardalens högskola, Eskilstuna

Svar:
Vi är inte så insatta i detta ganska komplexa ämne, och det finns utmärkt dokumentation i Wikipedia: Length_of_day och Tidal_acceleration . Se fråga 13056 för hur månens tidvattenseffekt orsakar uppbromsning av jorden.

Jag vet inte var dina värden på ändringen i dygnets längd kommer ifrån. Enligt Wikipedia är ökningen i dygnets längd 20 mikrosekunder per år.

Sedan finns det även tillfälliga ändringar beroende på landhöjningen efter istiden. Även tillfälliga händelser som jordbävningen 2004 (som orsakade Tsunamin i Indiska Oceanen) kan påverka dygnets längd (3 mikrosekunder). Orsaken till dessa förändringar i dygnets längd är att jordens tröghetsmoment ändras, varvid rotationshastigheten ändras för att rörelsemängdsmomentet skall vara konstant.

Eftersom ändringen i månens avstånd är c:a 4 m per århundrade (4 cm/år) kan du för åtskilliga hundra år använda ett linjärt samband, dvs 2 ms/100 år ger 4 ms/200 år osv.
/Peter E

Nyckelord: tidvatten [13]; rörelsemängdsmoment [13];

*

Ljud-Ljus-Vågor [18428]

Fråga:
Hej, om en sten slängs ner i vatten blir det cirkulära vattenvågor runt den plats stenen landade. Vågornas amplitud minskar sedan med radien av cirkeln. Hur beror amplituden på avståndet?
/Emma P, Lundellskaskolan, Uppsala

Svar:
Emma! Dämpning i amplitud hos en ytvåg är en ganska komplicerad process. Såvitt jag vet finns det inget enkelt uttryck, men dämpningen beror av bland annat vätskans viskositet (ger "friktion"), om det finns något på ytan (t.ex. olja, "gjuta olja på vågorna") och vattendjupet.

Det finns exempel på vågor för vilka amplituden ökar, t.ex. en tsunami som kommer in på grunt vatten (våglängden minskar varvid amplituden ökar).

Se även länk 1 och Mechanical_wave .
/Peter E

Nyckelord: friktion [48]; tsunami [5];

1 http://www.nyteknik.se/popular_teknik/kaianders/article221268.ece

*

Sök efter    

Skriv de ord du vill söka på i sökfältet ovan och klicka på sökknappen. Uteslut ord genom att sätta - (minus) före ordet. Ordgrupper definieras med hjälp av "...". Sökningar är oberoende av stora och små bokstäver.

Exempel:

helium "kalle anka"
Sök på 'helium' och ordgruppen 'kalle anka'
orgelpipa
Sök på 'orgelpipa'
orgel -gitarr
Sök på 'orgel' men inte 'gitarr'

 


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.