Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Tsunami kan skylle ind over USA's storbyer når som helst

En potent jordskælvszone har alle ingredienser til at udløse et jordskælv og sende en tsunami ind over hele USA’s vestkyst. Mens myndigheder lægger beredskabsplaner, er forskere på sporet af en ny metode, der kan forudsige skælvet.

Shutterstock

Geologernes instrumenter slår ud og viser, at en ultrasvag underjordisk rumlen er begyndt nær millionbyen Seattle. Forskerne slår ikke alarm, men noterer med sindsro den seismiske hændelse. De umærkelige rystelser er nemlig helt ufarlige og har været ventet i mere end et år.

Rystelserne stammer fra et fænomen kaldet “krybende jordskælv”. De opstår, når to af Jordens gigantiske skorpeplader presses mod hinanden, og energien i de komprimerede klipper stille og roligt slippes løs over flere uger og måneder. Men en dag vil de to plader passere hinanden i ét pludseligt ryk og slippe deres ufattelige kræfter fri på bare få minutter i et gigantisk jordskælv.

Skælvet vil få havbunden 100 kilometer ud for den amerikanske vestkyst til at falde med op til to meter og sende en tsunami mod de forsvarsløse byer ud til havet med op mod 800 km/t. En halv time efter skælvet vil en 20 meter høj mur af vand gå i land og lægge hele vestkysten i ruiner.

Cascadia jordskælvszone
© Claus Lunau

Oplagret energi udløses i et voldsomt ryk

Ud for USA’s vestkyst presses to kontinentalplader mod hinanden, og når energien bliver stor nok, vil de bevæge sig i et voldsomt ryk.

  • Stillehavspladen
    © Claus Lunau

    Stillehavsplade går mod nordvest

    Stillehavspladen bevæger sig mod nordvest – parallelt med det nordamerikanske kontinent.

  • Ny havbund opstår
    © Claus Lunau

    Ny havbund opstår

    Den mindre Juan de Fuca-plade bevæger sig imidlertid den anden vej og skilles derfor fra Stillehavspladen. Mellem de to plader er der en spredningsryg, hvor der opstår ny havbund.

  • Juan de Fuca-pladen
    © Claus Lunau

    Tung plade presser sig under USA

    Juan de Fuca-pladen bevæger sig mod USA’s landmasse. Pladen består af tung oceanskorpe, og derfor presses den ned under den relativt lettere Nordamerikanske Plade.

  • Den nordamerikanske plade
    © Claus Lunau

    Nordamerikansk plade trykkes sammen

    Den Nordamerikanske Plade bevæger sig modsat af Juan de Fuca-pladen. Den store friktion mellem pladerne gør, at klippemassen komprimeres.

  • Subduktionszone
    © Claus Lunau

    Bevægelse udløses i ryk

    Når energien i den komprimerede klippe bliver for stor, overvinder den friktionen og bevæger sig i et voldsomt ryk, som skaber jordskælv på overfladen.

Det er dette skrækscenarie, geologerne arbejder på at forudse. Ved at lytte intensivt til de ufarlige rystelser håber de at finde et mønster i de krybende jordskælv, der kan afsløre, hvornår det store skælv vil komme.

Hav og land skaber megaskælv

Jordens skorpe består af syv store plader af klippe samt flere mindre plader. De stive plader i skorpen “driver” rundt oven på kappen, som er nærmere Jordens indre og derfor varmere og blødere. Enkelte steder rammer pladerne ind i hinanden.

Hvis sammenstødet sker mellem en tung plade af oceanskorpe og en af de lettere kontinentalplader, der udgør landmasserne, vil oceanpladen mase sig ind under landpladen og danne en såkaldt subduktionszone, hvor de kraftigste jordskælv på Jorden opstår.

Da det kun er plader af oceanskorpe, der kan synke under andre plader, ligger subduktionszoner næsten altid under havet. Det betyder også, at jordskælv udløst af subduktionszoner oftest medfører tsunamier, som er ét af klodens mest dødelige naturfænomener.

Det var fx en subduktionszone, som forårsagede tsunamien i Sydøstasien i 2004, der kostede 230.000 mennesker livet, og gjorde hændelsen til den mest dødbringende naturkatastrofe i mange årtier. Det var også en subduktionszone, der i 2011 forårsagede tsunamien i Japan, hvor bølgen blandt andet fik en atomreaktor i Fukushimadistriktet til at nedsmelte.

Jorden har 15 store subduktionszoner, som nøje overvåges af geologer verden over. I Stillehavet godt 100 km ud for det nordvestlige USA løber den 1000 km lange subduktionszone Cascadia, som strækker sig fra det nordlige Californien forbi delstaterne Oregon og Washington og helt op til den canadiske kyst.

Men for bare 50 år siden vidste ingen, at Cascadia-forkastningen eksisterede. Af samme årsag er ingen af byerne langs kysten bygget til at modstå den katastrofe, der lurer under havet.

Cascadia forklarer mystisk tsunami

Indtil 1970 har den langstrakte Cascadia-forkastning holdt sig skjult, fordi den ikke har produceret et regulært jordskælv i flere århundreder. Den eneste aktivitet har været de krybende jordskælv, som kun kan opdages ved nøje analyser af seismiske data og ultrapræcise GPS-målinger.

Forskernes undersøgelser har vist, at de svage rystelser ved det nordvestlige USA vender tilbage med nøjagtigt 14 måneders mellemrum og kan vare i op til en måned ad gangen. Årsagen skal findes i havbundens bevægelser.

I løbet af den 14 måneder lange periode bevæger oceanpladen sig omkring ti millimeter mod øst, for pludseligt over den følgende måned at bevæge sig cirka fem millimeter tilbage mod vest. Det er under bevægelsen mod vest, at forskere opfanger de små rystelser og samtidig kan se på ultrapræcise GPS-målinger, hvordan landmassen forskydes forsvindende lidt.

Krybende jordskælv kan blive varslingsværktøj

1 / 4
1234
GPS-satellit kan varsle om kæmpeskælv

Forskere kan opdage et kommende kæmpeskælv før tid ved at lytte til ultrasvage rystelser fra undergrunden.

© Claus Lunau

De rolige rystelser vil en dag udvikle sig til et regulært jordskælv, men fordi sådan et aldrig har været observeret ved Cascadia, har et af forskernes store spørgsmål været, hvor voldsomme jordskælv forkastningen kan producere.

Det fandt seismologen Kenji Satake og hans kolleger ud af i 1996, da det japanske forskerhold gennemgik sit hjemlands historiske tsunamioptegnelser.

Japan oplever jævnligt jordskælv og tsunamier, som er dokumenteret mere end 1400 år tilbage i tiden. I optegnelserne er hver kæmpebølge matchet med en tilhørende rystelse. Satake og hans kolleger var især interesserede i en tsunami fra d. 27. januar 1700, som ifølge optegnelserne var skyllet ind over Japan, uden at nogen havde bemærket et jordskælv.

I folkemunde var bølgen derfor kendt som “den forældreløse”. Satake mistænkte Cascadia-forkastningen på den anden side af Stillehavet, og formodningen blev hurtigt bekræftet af forskernes øvrige data.

Konklusionen blev, at et jordskælv ved Cascadia-forkastningen ud for den nordvestamerikanske kyst i januar 1700 måtte have skabt en bølge, der i løbet af cirka 11 timer krydsede Stillehavet og gik i land på den japanske kyst. Her havde bølgen stadig energi nok til at udrette væsentlig skade, hvilket tydede på, at Cascadia kan udløse enormt kraftige jordskælv.

En mur af vand går verden rundt

Et kraftigt jordskælv under havet ud for det nordvestlige USA kan få kysten til at falde med to meter. Bevægelsen vil sætte en gigantisk bølge i bevægelse.

  • Long Beach Peninsula
    © Claus Lunau

    Halvø ender under 20 meter vand

    20 minutter efter jordskælvet: Intet sted på USA’s vestkyst er mere udsat end ferieparadiset Long Beach Peninsula i staten Washington. Den godt 40 km lange halvø er kun forbundet med fastlandet længst mod syd og er komplet ubeskyttet mod bølgen fra Stillehavet, som vil ramme halvøen bare 20 minutter efter jordskælvet. Dermed bliver det så godt som umuligt at slippe derfra i tide, inden bølgen ankommer og sætter hele området under 20 meter vand.

  • USA's vestkyst
    © Claus Lunau

    USA’s vestkyst står for skud

    30 minutter efter jordskælvet: Cirka 30 minutter efter jordskælvet hamrer tsunamien ind i det meste af USA’s vestkyst. På åbent hav er bølgen først en halv til en hel meter høj, men efterhånden som den nærmer sig kysten, bremses den og bliver presset sammen, så den bliver højere og højere. Den typiske bølge bliver ifølge det amerikanske vejrinstitut NOAA 10-12 meter høj. Bølgerne vil fortsætte i flere timer og gøre redningsarbejdet besværligt og farligt.

  • Bølgen udbredes på tværs af Stillehavet
    © Claus Lunau

    Bølgen løber oceanet rundt

    15 timer efter jordskælvet: Et stort jordskælv overfører så meget energi til havet, at en tsunami uden problemer har kræfter nok til at rejse på tværs af klodens største ocean. Bølgen hamrer mod Asien med 800 km/t og er stadig i stand til at forvolde skade, når den ankommer efter op mod 15 timers overfart. NOAA’s
    simulationer viser, at fx Japan, Filippinerne og Indonesien vil opleve store bølger i kølvandet på et Cascadia-jordskælv.

Jordskælv er gået 77 år over tiden

Siden koblingen af tsunamien i Japan i 1700 og rystelser ud for USA har amerikanske geo­loger boret sig ned gennem havbunden og fundet flere spor af, hvordan Cascadia tidligere har opført sig.

Hver gang de oparbejdede spændinger i en subduktionszone udløses under store jordskælv, skrider store mængder af ler, sand og grus ned ad den skrænt under havet, der udgør det synlige skel mellem kontinental- og oceanpladen.

Sedimenterne fra skælvet lægger sig i et lag på havbunden, der adskiller sig markant fra de øvrige lag af finere partikler. Ved at tælle de afvigende lag kan forskerne se, hvor mange jordskælv regionen har oplevet gennem tiderne, og datering af lagene afslører, hvor ofte det sker.

Geologen Brian Atwater fra United States Geological Survey har undersøgt havbundsprøver fra de sidste 10.000 år og fundet 41 lag af nedskredet materiale i borekernerne. Dermed kan forskerne udregne, at jordskælv fra Cascadia gennemsnitligt forekommer med 243 års mellemrum. Med det seneste skælv dateret til januar 1700 er det næste mulige kæmpeskælv nu 77 år forsinket.

Inde på land i det nordvestlige USA er der også spor efter tsunamien fra 1700. Her har Brian Atwater kortlagt store områder, hvor træer er druknet i saltvand og i dag står som nøgne, døde stammer. Andre steder har han fundet lag af sand, som er skyllet mange kilometer ind i landet fra kysten.

Spøgelsesskov i delstaten Washington

De såkaldte spøgelsesskove langs USA’s vestkyst består af døde træer, der blev oversvømmet under det seneste Cascadia-jordskælv.

© Alamy/Imageselect

På baggrund af skaderne på naturen for snart 320 år siden og de historiske kilder om bølgens højde i Japan er det muligt at anslå styrken af skælvet dengang.

Det bedste bud på skælvets styrke er mellem 8,7 og 9,2 på den såkaldte moment magnitude-skala. Det er geologernes nye skala til bedømmelse af jordskælv, som mere præcist end sin forgænger, richterskalaen, afslører, hvor meget energi et jordskælv frigiver. Et skælv med styrke 9 er højt på top-10-listen over alle tiders største jordskælv.

Én million bygninger smadres

Den reelle effekt af et nyt Cascadia-skælv med styrke 9 er muligt af fastslå ved hjælp afcomputersimulationer.

Derfor udførte geofysikeren Erin Wirth fra University of Washington 50 forskellige simulationer af, hvordan skælvet kan udvikle sig. I nogle tilfælde placerede Wirth det såkaldte hypocenter – det underjordiske punkt i subduktionszonen, hvor skælvet udspringer fra – tæt på fx Seattle, og i andre lå det langt fra. Hun skruede også på, hvilke dele af forkastningen der var mest aktive ved skælvet.

Med de små forskelle i startbetingelserne opstod 50 forskellige kæmpeskælv, som viste, hvilke områder der under alle omstændigheder bliver ramt, og hvilke der slipper nådigere.

Rustet Harley-Davidson-motorcykel

Mere end et år efter tsunamien i Japan i 2011 skyllede en japansk container med en korroderet Harley-Davidson-motorcykel i land i Canada.

© Harley-Davidson Museum

Intet overlever saltvandets ødelæggelser

De enorme kræfter fra den bølge, der udløses af Cascadia-jordskælvet, vil med ét omdanne tusinder af huse til pindebrænde og kaste biler rundt så let som ingenting. Bølgens råstyrke er én ting, men de massive ødelæggelser bliver kun forstærket af havvandets særlige kemiske egenskaber.

Den afgørende forskel på en tsunami og andre oversvømmelser er, at havvand leder elektrisk strøm mere effektivt end ferskvand. Denne egenskab betyder, at metaloverflader vil ruste og korrodere fem gange hurtigere end normalt, fordi udvekslingen af elektroner sker langt hurtigere, når de har været i kontakt med saltvand.

Elektriske installationer overalt vil også kortslutte, fordi saltvandet leder strøm mellem komponenter, der burde være isoleret fra hinanden.

Wirths simulationer viser blandt andet, at hvis hypocenteret ligger lige under Seattle eller en af de andre storbyer i regionen, vil jordskælvet udbrede sig væk fra byen, så den slipper nogenlunde nådigt. Ligger hypocenteret derimod et stykke væk, så bevægelsen langs forkastningen har retning mod byen, kan det gå helt galt.

I alle scenarierne er der dog områder i delstaterne Washington og Oregon, som bliver så hårdt ramt, at de i praksis lægges i ruiner. Men præcis hvor det bliver, er stadig uvist.

Mens effekten af rystelserne kan være meget svære at forudsige præcist, så er det nemmere med tsunamien. Beregninger udført ved Washington State Department of Natural Resources i foråret 2018 viser, at den mur af vand, der rejser sig fra havet, vil være op mod 30 meter høj visse steder og skylle flere kilometer ind i landet.

Den amerikanske beredskabsstyrelse FEMA har også forsøgt at anslå ødelæggelserne af et stort Cascadia-skælv og en efterfølgende tsunami. De anslår, at omtrent en million bygninger bliver enten totalt ødelagt eller voldsomt beskadiget. Det samme gælder halvdelen af alle motorvejsbroer, to tredjedele af jernbanestrækningerne og to tredjedele af alle hospitaler.

Saltvandsdråbe på metaloverflade

Når saltvand rammer jern, frigives jern-ioner (Fe+) og elektroner (e-). Elektronerne reagerer med ilt og vand og danner hydroxid-ioner (OH-). De to ioner danner jernhydroxid (Fe(OH)2) , der udfældes i vandet.

Claus Lunau
Saltvandsdråbe på metaloverflade

Jernhydroxiden (Fe(OH)2) reagerer med ilt (O2) fra luften omkring dråben og sætter sig på overfladen som rust. I saltvand går processen fem gange hurtigere end i ferskvand som fx regn.

Claus Lunau
Saltvandsdråbe på metaloverflade

Rustdannelsen skaber også korrosion af metallets overflade. Den ødelæggende effekt opstår, fordi jernet mister atomer i form af de frie ioner (Fe+), som bindes i rusten.

Claus Lunau

Krybende skælv sladrer om næste katastrofe

Forskningen viser altså, at det næste skælv fra Cascadia er lige oppe over, og at konsekvenserne var massive, sidste gang det skete.

Derfor koncentrerer forskerne sig nu om, hvornår det næste vil ske. Statistikken siger, at det kan ske enten i morgen eller om op til hundrede år. Den usikkerhed er umulig at planlægge efter både for myndigheder og befolkning, men måske er der hjælp på vej.

Efter skælvet og tsunamien i Japan den 11. marts 2011, der kostede op mod 16.000 livet, undersøgte forskerne ældre data fra forkastningen. Her var det åbenlyst, at den havde gjort sine intentioner klart i ugerne op til katastrofen.

I februar samme år krøb to dybe og langsomme rystelser frem langs subduktionszonen mod præcis det punkt, hvor den eksplosive udladning af seismisk energi en måned senere udløste katastrofen.

Teorien er, at de langsomme bevægelser reducerer friktionen mellem de to sider af forkastningen i de nedre dele af subduktionszonen. Og da det er den samlede friktion i hele forkastningen, som forhindrer et jordskælv, øger de krybende jordskælv dermed risikoen for de rigtige jordskælv.

Tsunamivarsel er nyt for amerikanerne

Tsunamier er sjældne i USA, og befolkningen er slet ikke vant til at forberede sig på denne type katastrofe. Det er derfor afgørende, at varslingssystemerne når ud til så mange som muligt og giver befolkningen klar besked.

Den indsigt har fået et hold japanske og amerikanske forskere til i fællesskab at kigge 28 års japanske jordskælvsdata igennem.

Deres første resultater tyder på, at ultralangsomme rystelser langs subduktionszoner accelererer, i månederne og ugerne før det rigtige jordskælv rammer, og at den acceleration kan afsløres med GPS-målinger på jordoverfladen.

Men hver eneste subduktionszone har sin egen personlighed, og ingen ved, præcis hvad de skal kigge efter. Ændrer de krybende skælv pludselig rytme, forsvinder eller noget helt tredje, så er der ingen tvivl om, at forskerne vil se det som en kraftig advarsel om en nært forestående katastrofe.

Dermed kan de krybende jordskælv være nøglen, der i fremtiden åbner døren for en langt mere præcis og brugbar varsling af gigantiske jordskælv.

Læs også:

Tsunami rammer land
Tsunami

Du har kun få minutter til at flygte fra vandmasserne

10 minutter
Tsunami

Tsunami brød julefreden

1 minut
Tsunami

Spørg os: Er det muligt at advare mod tsunamier?

1 minut

Log ind

Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!

Nulstil adgangskode

Indtast din email-adresse for at modtage en email med anvisninger til, hvordan du nulstiller din adgangskode.
Ugyldig e-mailadresse

Tjek din email

Vi har sendt en email til med instruktioner om, hvordan du nulstiller din adgangskode. Hvis du ikke modtager emailen, bør du tjekke dit spamfilter.

Angiv ny adgangskode.

Du skal nu angive din nye adgangskode. Adgangskoden skal være på minimum 6 tegn. Når du har oprettet din adgangskode, vil du blive bedt om at logge ind.

Adgangskode er påkrævet
Vis Skjul