Fiktiv tsunami

Tsunami kan drabba USA:s storstäder när som helst

En potent jordskalvszon riskerar att utlösa ett skalv som kan få en tsunami att välla in över USA:s västkust. Medan myndigheterna gör upp beredskapsplaner arbetar ­forskarna med en ny ­metod som kommer att förutsäga jordskalv.

Getty Images

Geologernas instrument visar att en ultrasvag underjordisk rörelse har påbörjats utanför miljon­staden Seattle. Forskarna slår inte larm utan noterar bara den seismiska händelsen. De omärkliga skakningarna är ofarliga och har varit väntade i över ett år.

Skakningarna härrör från ett fenomen som kallas ”smygande” jordskalv. Dessa uppstår när två av jordens enorma tektoniska plattor pressas mot varandra och energin i den komprimerade berggrunden lugnt avges under veckor eller månader. En vacker dag kommer emellertid de två plattorna att passera varandra med ett plötsligt ryck och frigöra sina ofantliga krafter i ett enormt jordskalv som pågår under några få minuter.

Skalvet kommer att få havsbotten tio mil utanför den amerikanska västkusten att sjunka upp till två meter och sända en ­tsunami i närmare 800 kilometer i timmen mot försvarslösa städer längs kusten. En halvtimme efter skalvet kommer en 20 meter hög mur av vatten att nå land och lägga hela västkusten i ruiner.

Cascadia jordskalvszon

Lagrad energi utlöses med våldsam kraft

Utanför USA:s västkust trycks två kontinentalplattor mot varandra. När energin byggs upp tillräckligt mycket kommer de att röra sig med ett häftigt ryck.

  • Stillahavsplattan

    Stillahavsplattan rör sig åt nordväst

    Stillahavsplattan rör sig åt nordväst, parallellt med den ­nordamerikanska ­kontinenten.

  • Ny havsbotten uppstår

    Ny havsbotten uppstår

    Den mindre Juan de Fuca-plattan rör sig emellertid åt andra hållet och skiljs därför från Stillahavsplattan. Mellan de två plattorna finns en spridningsrygg där det bildas ny havsbotten.

  • Juan de Fuca-plattan

    Tung platta pressas ned under USA

    Juan de Fuca-plattan rör sig mot USA:s landmassa. Plattan utgörs av tunga havsskorpor, så den pressas ner under den lättare nordamerikanska plattan.

  • Den nordamerikanska plattan

    Nordamerikansk platta trycks ihop

    Nordamerikanska kontinentalplattan rör sig bort från Juan de Fuca-plattan. Den höga friktionen mellan plattorna gör att berggrunden pressas samman.

  • Subduktionszon

    Rörelse blir till kraftigt ryck

    När energin i den hoptryckta berggrunden blir för hög övervinner den friktionen och rör sig med ett häftigt ryck, vilket skapar ett jordskalv på ytan.

Det är det här skräckscenariot som geologerna försöker förutse. Genom att uppmärksamt lyssna på de ofarliga skakningarna hoppas de hitta ett mönster i de smygande jordskalven som kan avslöja det stora skalvet.

Hav och land skapar megaskalv

Jordens skorpa består av sju stora plattor av berg samt flera mindre plattor. Skorpans stela plattor ”flyter” på manteln, som befinner sig närmare jordens inre och därför är varm och mjuk. På vissa ställen kolliderar plattorna.

Om kollisionen sker mellan en tung platta med havsskorpor och en av de lättare kontinentalplattorna – som utgör landmassorna – pressas havsplattan in under landplattan och bildar en så kallad subduktionszon, där de allra kraftigaste jordskalven uppstår.

Eftersom enbart plattor av havsskorpor kan sjunka ner under andra plattor ligger subduktionszoner i princip alltid under havet. Det innebär också att jordskalv utlösta av subduktionszoner oftast resulterar i tsunamier, ett av planetens dödligaste naturfenomen.

Det var en subduktionszon som orsakade tsunamin i Sydostasien år 2004, som kostade 230 000 människor livet, den mest dödsbringande naturkatastrofen på flera årtionden. Det var även en subduktionszon som år 2011 orsakade tsunamin i Japan, där vågen bland annat ledde till att ett kärnkraftverk i distriktet Fukushima drabbades av en härdsmälta.

Jorden har 15 stora subduktions­zoner som noga övervakas av geologer runt­om i världen. I Stilla havet, drygt tio mil utanför nordvästra USA, sträcker sig den hundra mil långa subduktionszonen Cascadia från norra Kalifornien, förbi delstaterna Oregon och Washington, ända upp till den kanadensiska kusten.

För bara 50 år sedan visste emellertid ingen att Cascadia­förkastningen existerade. Därför är ingen av städerna längs kusten byggd för att kunna motstå katastrofen som lurar under havet.

Cascadia förklarar mystisk tsunami

Den långsträckta Cascadiaförkastningen höll sig dold till år 1970, eftersom den inte hade gett upphov till något jordskalv på hundratals år. Den enda aktiviteten har varit smygande jordskalv, som bara kan upptäckas genom noggranna analyser av seismiska data och mycket exakta gps-mätningar.

Forskarnas studier har visat att de svaga skakningarna vid nordvästra USA uppstår med exakt 14 månaders mellanrum och att de kan vara i upp till en månad i taget. Orsaken står att finna i havsbottens rörelser.

Under den 14 månader långa perioden rör sig havsplattan cirka tio millimeter österut för att under den följande månaden plötsligt röra sig cirka fem millimeter tillbaka västerut. Det är under rörelsen västerut som forskarna registrerar de små skakningarna och samtidigt – med hjälp av ultra-exakta gps-mätningar – kan se att landmassan förskjuts en aning.

Smygande jordskalv kan ­fungera som varningssignal

1 / 4

undefined

1234
Gps-satellit kan varna om megaskalv

Forskarna kan förvarna om ett jätteskalv genom att lyssna på ultrasvaga skakningar i marken.

© Claus Lunau

De lugna skakningarna kommer en dag att utvecklas till ett regelrätt jordskalv, men eftersom något sådant aldrig har observerats vid Cascadia har en av forskarnas stora frågor varit hur kraftiga jordskalv förkastningen kan ge upphov till.

Det kom den japanske seismologen Kenji Satake och hans kollegor fram till år 1996, då de skärskådade sitt hemlands historia av tsunamier.

Japan upplever emellanåt jordskalv och tsunamier, och de har dokumenterats drygt 1 400 år tillbaka i tiden. I registren matchas varje jättevåg av ett föregående skalv. Kenji Satake och hans kollegor var extra intresserade av en tsunami som drabbade Japan den 27 januari år 1700. Enligt uppgift kom den nämligen utan att någon känt ett jordskalv.

I folkmun kallades därför vågen för ”den föräldralösa”. Kenji Satake misstänkte Cascadiaförkastningen på andra sidan Stilla havet, och hans aningar bekräftades snart av forskarnas övriga data.

Slutsatsen blev att ett skalv vid Cascadiaförkastningen utanför den nordvästamerikanska kusten i januari år 1700 måste ha skapat en våg som korsade Stilla havet på cirka elva timmar och nådde Japans kust. Där hade vågen fortfarande tillräckligt mycket energi för att vålla stora skador, vilket tyder på att Cascadia kan utlösa mycket kraftiga jordskalv.

En mur av vatten går jorden runt

Ett kraftigt jordskalv under havet utanför nordvästra USA kan få kusten att sjunka två meter. Rörelsen sätter en enorm våg i rörelse.

  • Long Beach Peninsula

    Halvö läggs under 20 meter vatten

    20 minuter efter jordskalvet: Ingen plats på USA:s ­västkust är mer utsatt än semesterparadiset Long Beach Peninsula i delstaten Washington. Den drygt fyra mil långa halvöns enda fastlandsförbindelse, längst i söder, är helt oskyddad mot vågen från Stilla havet som kommer att träffa halvön blott 20 minuter efter skalvet. Det blir i princip omöjligt att ta sig därifrån i tid innan vågen sätter hela området under 20 meter vatten.

  • USA:s västkust

    USA:S västkust drabbas hårt

    30 minuter efter jordskalvet: Cirka en halvtimme efter jordskalvet når tsunamin större delen av USA:s västkust. På öppet hav är vågen först mellan en halv och en meter hög men efter hand som den närmar sig kusten bromsas den upp och trycks ihop, vilket får vågen att växa. Enligt det amerikanska vetenskapliga organet NOAA blir en genomsnittsvåg tio–tolv meter hög. Under ett antal timmar väller fler vågor in vilket gör räddningsarbetet svårt och farligt.

  • Vågen breder ut sig tvärs över Stilla havet

    Vågen når hela Stilla havet

    15 timmar efter jordskalvet: Ett stort jordskalv överför så mycket energi till havet att en tsunami har tillräckligt med kraft för att färdas tvärs över planetens största hav. Vågen slår mot Asien i 800 kilometer i timmen och kan fortfarande vålla skada när den kommer fram efter cirka femton timmar. NOAA:s simulationer visar att exempelvis Japan, Filippinerna och Indonesien kommer att drabbas av stora vågor i kölvattnet på ett Cascadiaskalv.

Jordskalv är 76 år försenat

Sedan kopplingen mellan tsunamin i Japan år 1700 och skalvet utanför USA gjordes har amerikanska geologer borrat i havsbotten och hittat flera spår av hur Cascadia tidigare har betett sig.

Varje gång spänningarna i en subduktionszon utlöses i form av jordskalv rasar stora mängder lera, sand och grus nedför den sluttning under havsytan som utgör den synliga skiljelinjen mellan kontinental- och havsplattan.

Sediment från skalvet lägger sig i ett lager på botten som skiljer sig markant från övriga lager med finare partiklar. Genom att räkna de avvikande lagren kan forskarna se hur många jordskalv regionen har upplevt genom tiderna. Datering av lagren visar hur ofta det sker.

Geologen Brian Atwater vid United States Geological Survey i USA har studerat bottenprover från de senaste 10 000 åren och hittat 41 lager av rasmaterial i borrkärnorna. Därmed kan forskarna räkna ut att jordskalv från Cascadia i genomsnitt inträffar med 243 års mellanrum. Eftersom det senaste skalvet inträffade i januari år 1700 är nästa jätteskalv nu 76 år försenat.

Även inne på land i nordvästra USA finns spår efter tsunamin år 1700. Där har Brian Atwater kartlagt stora områden där träd drunknat i saltvatten och i dag står som nakna, döda stammar. På andra håll har han hittat lager av sand som spolats flera kilometer in i landet från kusten.

Spökskog i delstaten Washington

De så kallade spökskogarna längs USA:s västkust består av döda träd somöversvämmades under det senaste Cascadiaskalvet.

© Alamy/Imageselect

Mot bakgrund av skadorna på naturen för snart 320 år sedan och de historiska källorna om vågens höjd i Japan är det möjligt att uppskatta styrkan i det gamla skalvet.

Forskarna tror att det låg någonstans mellan 8,7 och 9,2 på den så kallade momentmagnitudskalan, geologernas nya skala för mätning av jordskalv som på ett mer exakt sätt än föregångaren richterskalan visar hur mycket energi ett jordskalv friger. Ett skalv med styrka 9 ligger högt på topp tio-listan över alla tiders jordskalv.

En miljon byggnader krossas

Den reella effekten av ett nytt Cascadia-skalv med styrka 9 kan fastslås med hjälp av datorsimulationer.

Geofysikern Erin Wirth vid University of Washington i USA har gjort 50 simulationer av hur skalvet kan utvecklas. I vissa fall placerades det så kallade hypocentrumet, den underjordiska punkten i subduktionszonen från vilken skalvet utgår, nära exempelvis Seattle, medan det i andra fall förlades långt därifrån. Hon experimenterade även med vilka delar av förkastningen som var mest aktiva i skalvet.

Med dessa små skillnader i förutsättningar uppstod femtio olika skalv, som visade vilka områden som kommer att drabbas under alla omständigheter och vilka som i vissa fall klarar sig något bättre.

Rustig Harley-Davidson-motorcykel

Ett drygt år efter tsunamin i Japan år 2011 spolades en japansk container med en rostig ­Harley-Davidson i land i Kanada.

© Harley-Davidson Museum

Allt förstörs av ­saltvattnets kemi

De enorma krafterna från den våg som utlöses av Cascadiaskalvet kommer i ett slag att krossa tusentals hus och släpa med sig bilar i sitt svall. Vågens råstyrka är en sak, men den enorma förödelsen förstärks av havsvattnets kemiska egenskaper.

Den avgörande skillnaden mellan en tsunami och andra översvämningar är att havsvatten leder elektrisk ström på ett mer effektivt sätt än sötvatten. Det innebär att metallytor rostar och korroderar fem gånger snabbare än normalt, eftersom utväxlingen av elektroner sker betydligt snabbare när de har varit i kontakt med saltvatten.

Alla elektriska installationer kommer dessutom att kortslutas eftersom saltvattnet leder ström mellan komponenter som normalt är isolerade från varandra.

Erin Wirths simulationer visar bland annat att om hypocentrum ligger rakt under Seattle eller någon annan storstad i regionen så kommer jordskalvet att spridas bort från staden, vilket gör att den klarar sig relativt bra. Det kan däremot gå illa om hypocentrum i stället ligger en bit bort, så att rörelsen längs förkastningen riktas mot staden.

I samtliga scenarion finns områden i delstaterna Washington och Oregon som drabbas så hårt att de närmast läggs i ruiner, men exakt vilka är fortfarande oklart.

Effekterna av skalvet är svåra att förutsäga, men vi vet mer om tsunamin. Beräkningar vid Washington State Department of Natural Resources, USA, på våren 2018 visar att det på vissa håll lär resa sig en uppemot 30 meter hög mur av vatten. Vågen kommer att nå flera kilometer in i landet.

Även den amerikanska myndigheten Fema har försökt beräkna ödeläggelsen av ett stort Cascadiaskalv och en därpå följande tsunami. De tror att omkring en miljon byggnader kommer att antingen totalförstöras eller skadas kraftigt. Det samma gäller hälften av alla motorvägsbroar samt två tredjedelar av järnvägarna och sjukhusen.

Saltvattendroppe på metallyta

När saltvatten möter järn friges järnjoner (Fe+) och elektroner (e-). Elektronerna reagerar med syre och vatten och bildar hydroxidjoner (OH-). Dessa två joner bildar järnhydroxid (Fe(OH)2) som fälls ut i vattnet.

Claus Lunau
Saltvattendroppe på metallyta

Järnhydroxiden (Fe(OH)2) reagerar med syre (O2) i luften kring droppen och sätter sig på ytan som rost. I saltvatten går processen fem gånger snabbare än i sötvatten från exempelvis regn.

Claus Lunau
Saltvattendroppe på metallyta

Rostbildningen skapar även korrosion på metallens yta. Den ödeläggande effekten uppstår eftersom järnet förlorar atomer i form av de fria joner (Fe+) som binds i rosten.

Claus Lunau

Rörelser avslöjar nästa skalv

Forskningen visar alltså att nästa skalv från Cascadia är nära förestående och att konsekvenserna var omfattande senast det hände.

Därför fokuserar forskarna nu på när nästa skalv kommer att inträffa. Statistiken säger att det kan ske antingen i morgon eller om upp till hundra år. En sådan osäkerhet är omöjlig att planera utifrån, både för myndigheterna och regionens invånare. Men kanske finns det snart hjälp att få.

Efter skalvet och tsunamin i Japan den 11 mars 2011, som ledde till att närmare 16 000 personer miste livet, gick forskarna igenom äldre data från förkastningen. Det var uppenbart att det faktiskt funnits förvarningar veckorna före katastrofen.

I februari samma år smög sig två djupa, långsamma skakningar fram längs subduktionszonen mot exakt den punkt där den explosiva urladdningen av seismisk energi en månad senare orsakade katastrofen.

Forskarnas teori är att de långsamma rörelserna minskar friktionen mellan de två sidorna av förkastningen i subduktionszonens nedre delar. De smygande jordskalven ökar risken för riktiga jordskalv eftersom det är den sammanlagda friktionen i hela förkastningen som hindrar ett jordskalv.

Tsunamivarningar är något nytt i USA

Tsunamier är sällsynta i USA, så landets invånare är inte vana vid att förbereda sig inför denna typ av naturkatastrof. Därför är det viktigt att varningssystemen når ut till så många som möjligt och ger klara besked åt befolkningen.

Tsunamivarningsskylt i USA

Skyltar visar folk rätt

När vågen närmar sig har invånarna på vissa håll bara en kvart på sig att sätta sig i säkerhet. Myndigheterna har satt ut tusentals skyltar längs kusten som visar riktningen mot höga punkter i terrängen så att det inte ska uppstå någon förvirring.

Tsunami-siren i USA

Sirener på stranden

Längs hela Cascadiakusten finns sirener som varnar för tsunamier. Sirenerna utlöses via satelliter, men de kan vara svåra att höra i en bil eller inomhus så de används främst för att varna badande människor vid stranden.

Tsunami-varning på mobiltelefon

Ny mobiltjänst räddar fler

När katastrofen hotar får alla mobiltelefoner som är anslutna till master i det berörda området ett larm som lägger sig framför alla andra appar. De första erfarenheterna visar att 42 procent av befolkningen på så sätt varnas direkt.

Den insikten har fått en grupp japanska och amerikanska forskare att studera 28 år av japanska jordskalvsdata.

De första resultaten tyder på att de extremt långsamma skakningarna längs subduktionszonerna accelererar under månaderna och veckorna före skalvet och att accelerationen kan mätas av gps-enheter på ytan. Alla subduktionszoner är dock unika, så ingen vet exakt vad man ska leta efter.

Om de smygande skalven plötsligt ändrar rytm eller försvinner kommer forskarna att se det som en förvarning om en nära förestående katastrof.

Därmed kan de smygande jordskalven bli den nyckel som öppnar för ett mer exakt och användbart varningssystem för stora jordskalv.

Läs också:

Tsunami

Tsunamin avbröt julfriden

0 minuter
Tsunami

Fråga oss: Är det möjligt att varna för tsunamier?

1 minut
Tsunami

Tsunami utplånade Nordens Atlantis

1 minut
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!