Kuvitteellinen tsunami

Tsunami voi pyyhkäistä USA:n suurkaupunkien yli milloin tahansa

Pohjois-Amerikan Tyynenmeren puolen maanjäristysvyöhykkeellä on kaikki ainekset tsunamille, joka voi jyrätä USA:n länsirannikon. Samalla kun viranomaiset varautuvat pahimpaan tutkijat etsivät keinoa ennustaa järistys.

Getty Images

Maanjäristys Seattlen miljoonakaupungin alla Yhdysvaltojen luoteiskolkassa voidaan useimmiten vain merkitä tiedoksi huolestumatta. Tälläkin kertaa geologien mittauslaitteiden rekisteröimä järistys oli heikko ja täysin vaaraton. Itse asiassa sitä oli odotettu jo yli vuosi.

Heikot maanalaiset värähtelyt johtuvat ilmiöstä, jota kutsutaan hiipiviksi maanjäristyksiksi. Niitä tapahtuu, kun maankuoren laatat painuvat päin toisiaan ja niiden kivimassaan varastoitunut energia vapautuu vähitellen viikkojen tai kuukausien aikana. Ennen pitkää rauha kuitenkin loppuu, ja laatat nytkähtävät parissa minuutissa sellaisella voimalla, että maanpinnalla seurauksena on tuhoisa maanjäristys.

Kun seuraava iso rytinä tulee, merenpohja sadan kilometrin päässä Pohjois-Amerikan länsirannikosta romahtaa jopa kaksi metriä. Se saa aikaan tsunamin, joka syöksyy kohti rannikon kaupunkeja 800 kilometrin tuntivauhtia. Puoli tuntia maanjäristyksen jälkeen rantaan iskee 20 metriä korkea vesimuuri, joka jättää jälkeensä pelkkiä raunioita.

Cascadian maanjäristysvyöhyke

Laatoissa piilee tuhoisaa energiaa

Pohjois-Amerikan länsirannikon edustalla kaksi maankuoren laattaa painuu päin toisiaan. Kun paine kasvaa liian suureksi, laatat liikahtavat rajusti.

  • Tyynenmeren laatta

    Tyynenmeren laatta siirtyy luoteeseen

    Tyynenmeren laatta liikkuu luoteeseen eli samaan suuntaan kuin Pohjois-Amerikan manner.

  • Uutta merenpohjaa syntyy

    Uutta merenpohjaa syntyy

    Juan de Fucan laatta liikkuu eri suuntaan kuin Tyynenmeren laatta. Laattojen välissä on erkanemisvyöhyke, jossa syntyy uutta merenpohjaa Maan sisuksista purkautuvasta magmasta.

  • Juan de Fucan laatta

    Raskas laatta painuu Yhdysvaltojen alle

    Juan de Fucan laatta liikkuu kohti Pohjois-Amerikan mannerta. Juan de Fucan laatta on raskasta merenpohjaa, ja siksi se painuu kevyemmän Pohjois-Amerikan mannerlaatan alle.

  • Pohjois-Amerikan laatta

    Pohjois-Amerikan laatta puristuu kokoon

    Pohjois-Amerikan laatta liikkuu päin Juan de Fucan laattaa. Laattojen välinen kova kitka puristaa maankuoren kivimassoja kokoon.

  • Subduktiovyöhyke

    Liike vapautuu järistyksenä

    Kun puristuneen kivimassan energia kasvaa suuremmaksi kuin kitka, energia vapautuu liikahduksena, joka synnyttää maanjäristyksen.

Toistaiseksi kyseessä on kauhuskenaario. Yhdysvaltalaisgeologien tehtävänä on ennustaa jättiläisjäristys ajoissa, jotta siihen voidaan varautua. He uskovat löytäneensä vaarattomista hiipivistä järistyksistä toistuvan kuvion, joka kertoo, milloin iso rytinä on tulossa.

Meri ja maankuori tekevät tuhoa

Maapallon kuori koostuu seitsemästä suuresta laatasta ja isommasta joukosta pienempiä laattoja. Laatat ovat jäykkää kiviainesta, ja ne ikään kuin kelluvat sulasta kiviaineesta koostuvan Maan vaipan päällä. Vaippa on liikkeessä, ja maankuoren laatat liikkuvat sen mukana.

Paikoin laatat törmäävät toisiinsa. Jos törmäävistä laatoista toinen on merenpohjan laatta ja toinen mannerlaatta, merenpohjan laatta painuu mannerlaatan alle, koska merenpohjan laatan kiviaines on raskaampaa kuin mannerlaatan. Vajoamis­kohtaan muodostuu niin sanottu subduktiovyöhyke. Rajuimmat maanjäristykset tapahtuvat juuri näillä alueilla.

Koska vain merenpohjan laatat painuvat naapurilaattojen alle, subduktiovyöhykkeet sijaitsevat melkein aina merenpohjassa. Siksi subduktiovyöhykkeillä syntyvät järistykset aiheuttavat useimmiten tsunamin. Tsunami on hyökyaalto, joka muodostuu, jos laattojen törmäyksessä merenpohja romahtaa ja meri on alueella hyvin syvä.

Vuonna 2004 Intian valtameressä Indonesian edustan subduktiovyöhykkeessä tapahtunut maanjäristys synnytti tsunamin, joka vei 230 000 ihmisen hengen. Se oli tuhoisin luonnonkatastrofi vuosikymmeniin. Tsunami, joka aiheutti muun muassa Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden Japanissa 2011, sai niin ikään alkunsa subduktiovyöhykkeen maanjäristyksestä.

Maapallolla on 15 merkittävää subduktiovyöhykettä, joita geologit pitävät silmällä jatkuvasti. Yksi niistä on niin sanottu Cascadian siirros Tyynessämeressä noin sadan kilometrin päässä Pohjois-Amerikan länsirannikosta. Se on noin tuhannen kilometrin pituinen alue, joka ulottuu Pohjois-Kaliforniasta Oregonin ja Washingtonin osavaltioiden ohi Kanadan rannikolle asti.

Vielä lähes 50 vuotta sitten ei tiedetty, että Cascadian siirros on edes olemassa. Siksi rannikon suurkaupunkeja ei ole rakennettu kestämään mereltä tulevaa tuhoa.

Cascadia selitti orvon tsunamin

Cascadian siirroksen olemassaoloa ei havaittu ennen vuotta 1970, koska se ei ollut aiheuttanut varsinaista maanjäristystä satoihin vuosiin. Se on tuottanut vain hiipiviä järistyksiä, joita nykyään pystytään havainnoimaan seismisillä mittauksilla ja satelliittiseurannalla.

Havainnoinnin perusteella tiedetään nyt, että hiipivät järistykset toistuvat Yhdysvaltojen luoteisosissa 14 kuukauden välein ja ne voivat jatkua jopa kuukauden yhteen menoon.

14 kuukauden välijakson aikana merenpohjan laatta liikkuu noin kymmenen millimetriä itään päin. Sitten se yhtäkkiä kuukauden ajan peruuttaa noin viisi millimetriä takaisin länteen. Hiipivät hiljaiset tärähdykset syntyvät juuri peruutusvaiheessa. Samalla satelliitit rekisteröivät pienen muutoksen laatan sijainnissa.

Hiipivät järistykset varoittavat tuhosta

1 / 4

undefined

1234
GPS-satelliitti voi varoittaa jättimäisistä järistyksistä

Syntymässä olevat rajut maanjäristykset voidaan ehkä havaita ajoissa seuraamalla Maan sisuksen heikkoja värähdyksiä.

© Claus Lunau

Jonain päivänä hiipivät tärähdykset tuottavat varsinaisen maanjäristyksen, mutta koska sinä aikana, kun Cascadian siirros on tunnettu, sellaista ei ole tapahtunut, tutkijoilla ei varmuutta siitä, miten voimakas tuleva järistys voi olla.

Osviittaa siitä kuitenkin saatiin Tyynenmeren toiselta puolelta, kun japanilainen seismologi Kenji Satake kollegoineen alkoi vuonna 1996 tutkia oman maansa tsunamihistoriaa.

Maanjäristykset ja tsunamit koettelevat Japania toistuvasti. Niitä on merkitty historiankirjoihin yli 1 400 vuoden ajalta. Sataken tutkijaryhmää kiinnosti erityisesti 27. tammikuuta 1700 Japanin rannikkoa runnellut tsunami, koska siihen ei tuntunut liittyvän maanjäristystä. Kansantarinoissa sitä kutsuttiinkin orvoksi tsunamiksi.

Satake epäili, että tsunamin syynä oli voinut olla maanjäristys Tyynenmeren toisella laidalla Cascadian siirroksessa. Epäily osoittautui oikeaksi.

Pohjois-Amerikan länsirannikolla tammikuussa 1700 tapahtunut maanjäristys synnytti hyökyaallon, joka ylitti Tyynenmeren 11 tunnissa ja iski Japanin rannikolle. Tsunami teki Japanissa niin pahaa jälkeä, että Cascadian siirroksessa tapahtuneen järistyksen on täytynyt olla todella raju.

Maanjäristys tuntuu kaikilla rannoilla

Raju maanjäristys merenpohjassa USA:n luoteisrannikon edustalla saa rannikon vajoamaan kaksi metriä ja synnyttää valtavan hyökyaallon.

  • Long Beach Peninsula

    Niemi jää 20 metrin syvyyteen

    20 minuuttia järistyksen jälkeen: Maanjäristysaltein paikka USA:n länsirannikolla on Long Beach Peninsula Washingtonin osavaltiossa. 40 kilometriä pitkä niemi on kiinni mantereessa vain ohuella kannaksella eteläpäästään. Se on täysin suojaton Tyyneltämereltä tulevia tsunameja vastaan. Tsunami osuu niemimaahan 20 minuuttia järistyksen jälkeen. Niemi jää 20-metrisen vesimassan alle. Aikaa asukkaiden evakuoimiseen ei juuri ole.

  • USA:n länsirannikko

    Tsunami iskee USA:n rannikolle

    30 minuuttia järistyksen jälkeen: Noin 30 minuuttia järistyksen jälkeen tsunami huuhtoo lähes koko USA:n länsirannikkoa. Avomerellä aalto on 0,5–1,5 metriä korkea, mutta lähellä rantaa sen vauhti hidastuu ja se painuu kokoon niin, että se kasvaa korkeammaksi. USA:n sään- ja merentutkimuslaitos NOAA on laskenut, että rantaan osuessaan hyökyaallot ovat 10–12-metrisiä. Aaltoja voi tulla useita tunteja, mikä vaikeuttaa pelastustöitä.

  • Aalto leviää Tyynenmeren halki

    Aallot kulkevat läpi valtameren

    15 tuntia järistyksen jälkeen: Voimakkaassa maanjäristyksessä mereen siirtyy niin paljon energiaa, että tsunamiaalto pystyy helposti kulkemaan Tyynenmeren poikki. Osuessaan Aasian-puoleiseen rantaan 15 tunnin kuluttua järistyksestä sen nopeus on yhä 800 kilometriä tunnissa ja se voi tehdä pahaa jälkeä. NOAA:n mukaan Cascadian siirroksessa tapahtuvan järistyksen aallot tuntuisivat muun muassa Japanissa, Flippiineillä ja Indonesiassa.

Katastrofi on 76 vuotta myöhässä

Sen jälkeen kun Japanin vuoden 1700 tsunami paljastui Cascadian siirroksen tekosiksi, yhdysvaltalaisgeologit ovat tehneet porauksia merenpohjassa ja löytäneet lisää merkkejä Cascadian rajusta menneisyydestä.

Aina kun subduktiovyöhykkeeseen patoutuneet jännitteet purkautuvat varsinaisena maanjäristyksenä, vajoaa suuria määriä savea, hiekkaa ja soraa merenpohjan laatan ja mannerlaatan väliin.

Niiden kerrostumat on helppo erottaa merenpohjan muista kerrostumista. Laskemalla, miten monta poikkeavaa kerrosta merenpohjassa on, voidaan päätellä, miten monta suurta maanjäristystä alueella on ollut. Määrittämällä kerrostumien iät voidaan laskea, miten usein järistyksiä on tapahtunut.

Brian Atwater Yhdysvaltojen geologisesta tutkimuslaitoksesta USGS:stä on tutkinut merenpohjasta otettuja näytteitä, joista vanhimmat ovat 10 000 vuoden takaa. Hän on löytänyt niistä merkkejä 41 maanjäristyksestä. Niistä voidaan päätellä, että Cascadian siirroksessa tapahtuu maanjäristyksiä keskimäärin 243 vuoden välein. Viimeisin järistys on kuitenkin vuodelta 1700, joten tilastojen mukaan alueella olisi pitänyt järistä jo 76 vuotta sitten.

Myös Yhdysvaltojen rannikolla on jälkiä vuoden 1700 tsunamista. Atwater on kartoittanut laajoja alueita, missä puut ovat aikoinaan olleet meriveden peitossa ja jäljellä on nykyisin vain lahoja runkoja. Myös merenpohjan hiekkaa on löydetty kilometrien päästä rannasta.

Aavemetsää Washingtonin osavaltiossa

Yhdysvaltojen länsirannikon niin sanotut aavemetsät koostuvat puista, jotka tuhoutuivat tulvissa Cascadian siirroksen edellisen maanjäristyksen jälkeen.

© Alamy/Imageselect

Luonnossa olevien jälkien ja Japanissa muistiin kirjattujen tietojen perusteella voidaan arvioida, miten raju järistys Cascadian siirrosta ravisteli 319 vuotta sitten.

Tulokseksi on saatu 8,7–9,2 niin sanotulla momenttimagnitudiasteikolla. Se on uusi asteikko, joka antaa varsinkin suurten maanjäristysten voimakkuudesta tarkemman arvion kuin vanha Richterin asteikko. Momenttimagnitudi perustuu maanjäristyksessä vapautuvan energian määrään. Järistys, jonka magnitudi on 9, sijoittuu kymmenen rajuimman tunnetun maanjäristyksen joukkoon.

Miljoona rakennusta murskaksi

Tulevan järistyksen seurauksia voidaan arvioida tietokonemallien avulla. Washingtonin yliopiston geofyysikko Erin Wirth on tutkinut 50 eri tietokonemallilla, miten järistys voi edetä. Lähtökohtia muuttamalla Wirth loi Cascadian siirroksen alueelle 50 erilaista mahdollista maanjäristystä, joiden magnitudi on 9.

Osassa järistyskeskus oli lähellä Seattlea, toisissa kaukana siitä. Myös järistyksen syntykohta siirroksessa vaihteli eri malleissa. Näin saatiin kuva siitä, mitkä alueet ovat pahimmassa vaarassa ja missä selvitään pienemmillä tuhoilla.

Ruostunut Harley-Davidson-moottoripyörä

Yli vuosi Japanin vuoden 2011 tsunamin jälkeen Kanadan rannikolle ajautui rahtikontti, jossa oli moottoripyörä. Merivesi oli tehnyt pahaa jälkeä.

© Harley-Davidson Museum

Suola lisää hyökyaallon hävitysvoimaa

Cascadian siirroksessa tapahtuvan maanjäristyksen synnyttämä tsunami tuhoaisi pelkällä liike-energiallaan tuhansia taloja ja paiskoisi autoja kuin risuja. Tuhot eivät kuitenkaan jäisi siihen. Meriveden ominaisuudet pahentaisivat hävitystä entisestään.

Kun hyökyaalto nostaa meren kuivalle maalle, lisätuhoa saa aikaan meri­veden suola. Suolan vuoksi merivesi johtaa sähköä paremmin kuin makea vesi. Sähkönjohtokyky saa sen ruostuttamaan ja syövyttämään metallipintoja viisi kertaa niin nopeasti kuin makea vesi, koska suola saa metalliatomit luovuttamaan elektronejaan nopeammin.

Sähkölaitteissa syntyy oikosulkuja, kun suolainen vesi johtaa sähköä niidenkin komponenttien välillä, joiden pitäisi olla eristetty toisistaan.

Wirthin mallit osoittavat muun muassa, että jos järistyskeskus on Seattlen tai muun suurkaupungin alla, pahimmat tuhot ovat kaupungin ulkopuolella. Jos taas järistyskeskus on kaupungin ulkopuolella ja järistys kulkee siirrosta pitkin kohti kaupunkia, syntyy pahaa jälkeä. Kaikissa malleissa pahimmat tuhot osuivat Washingtonin ja Oregonin osavaltioiden puolelle. Aivan tarkkaa aluetta ei osata sanoa.

Maanjäristyksen seurauksia ei voida tarkkaan ennustaa, mutta tsunamin mittojen arviointi on helpompaa.

Washingtonin osavaltion luonnonvaraministeriössä keväällä 2018 tehdyn arvion mukaan tsunamin synnyttämä hyökyaalto olisi paikoin 30 metriä korkea ja yltäisi kilometrien päähän sisämaahan.

Myös USA:n liittovaltion hätävalmiusvirasto FEMA on yrittänyt arvioida järistyksen ja sitä seuraavan tsunamin tuhoja. Sen mukaan ainakin miljoona rakennusta murskautuisi kokonaan tai vaurioituisi pahasti. Hävitys koskisi myös kaikkia alueen moottoritiesiltoja, kahta kolmasosaa rautateistä ja kahta kolmasosaa sairaaloista.

Suolavesipisaroita metallipinnalla

Kun suolavesi osuu rautaan, vapautuu rautaioneja (Fe+) ja elektroneja (e-). Elektronit reagoivat hapen ja veden kanssa ja muodostavat hydroksidi-ioneja (OH-). Ioneista syntyy rautahydroksidia (Fe(OH)2).

Claus Lunau
Suolavesipisaroita metallipinnalla

Rautahydroksidi (Fe(OH)2) reagoi ilman (O2) hapen kanssa ja asettuu raudan pinnalle ruosteena. Suolaisessa vedessä ruostuminen tapahtuu viisi kertaa niin nopeasti kuin makeassa vedessä.

Claus Lunau
Suolavesipisaroita metallipinnalla

Ruoste saa aikaan korroosiota eli metallipinnan syöpymistä. Korroosio syntyy, kun rauta menettää atomeja ioneina (Fe+), jotka sitoutuvat ruosteeseen.

Claus Lunau

Hiipivä järistys vihjaa tuhosta

Tutkimusten mukaan Cascadian siirroksessa voi rytistä piankin ja viimeksi seuraukset olivat katastrofaaliset.

Nyt yritetään selvittää seuraavan järistyksen ajankohta. Tilastojen mukaan se voi olla yhtä hyvin huomenna kuin sadan vuoden kuluttua. Onneksi tutkijoilla alkaa olla keinoja hieman tarkempaankin ajanmääritykseen.

Japania riepottelivat 11. maaliskuuta 2011 maanjäristys ja tsunami, jotka vaativat lähes 16 000 ihmisen hengen. Järistyksen jälkeen tutkijat analysoivat seismografisia tietoja ja huomasivat, että niistä oli selvästi havaittavissa kuvio, joka ennakoi järistystä. Jo helmikuussa siirrosta pitkin eteni kaksi matalataajuista hidasta järistystä kohti pistettä, jossa energia kuukautta myöhemmin purkautui räjähdysmäisesti.

Teorian mukaan hitaasti etenevät liikkeet vähentävät kitkaa siirroksen reunoilla subduktiovyöhykkeen alaosissa. Koska juuri kitka estää laattoja liikahtamasta, hiipivät järistykset lisäävät varsinaisen maanjäristyksen todennäköisyyttä.

Tsunamivaroitukset ovat uutta USA:ssa

Tsunameja esiintyy Pohjois-Amerikassa harvoin, eikä niihin ole totuttu varautumaan. Siksi varoitusjärjestelmät pyritään tekemään sellaisiksi, että ne tavoittavat mahdollisimman monet. Viesti kulkee niin perinteisellä tavalla kuin digitaalisestikin.

Tsunami-varoituskyltti USA:ssa

Kyltti ohjaa oikealle tielle

Kun tsunami on todettu, joillakin alueilla asukkailla on vain 15 minuuttia aikaa ehtiä turvaan. Sekaannuksen välttämiseksi USA:n länsirannikolle on pystytetty kylttejä, jotka osoittavat, mistä suunnasta löytyy korkeita maaston kohtia.

Tsunami-sireeni USA:ssa

Äänimerkki kuuluu rannalla

Cascadian siirroksen kohdalla rannikolla on sireenejä, jotka antavat satelliitin ohjauksesta äänimerkin. Hälytys ei kuitenkaan kuulu autoihin tai sisätiloihin, joten siitä on apua lähinnä aivan rannan tuntumassa.

Tsunami-varoitus älypuhelimessa

Varoitus tekstiviestillä

Kun tsunami on havaittu, kaikki vaaravyöhykkeen puhelinmastot lähettävät alueensa matkapuhelimiin tekstiviestin, joka näkyy mahdollisten avoimien sovellusten päällä. Näin tavoitetaan arviolta 42 prosenttia alueen asukkaista.

Japanilaiset ja yhdysvaltalaiset tutkijat ovat testanneet teoriaa tutkimalla tietoja Japanin maanjäristyksistä 28 vuoden ajalta.

Näyttää siltä, että pitkittäin subduktiovyöhykkeessä kulkevat hiipivät järistykset kiihtyvät varsinaista maanjäristystä edeltävinä viikkoina ja kuukausina ja kiihtyminen on havaittavissa satelliittimittauksilla.

Subduktiovyöhykkeet ovat kuitenkin erilaisia, eikä kukaan tiedä, mitkä erot ovat merkittäviä.

Varmana pidetään kuitenkin sitä, että jos hiipivät järistykset äkkiä muuttavat tahtiaan, katoavat kokonaan tai tapahtuu muuta odottamatonta, todennäköisesti merenpohjassa kohta ryskyy rajusti.

Lue myös:

Tsunami

Kysy meiltä: Voidaanko tsunameista varoittaa?

1 minuuttia
Tsunami

Tsunami rikkoi joulurauhan

0 minuuttia
Tsunami

Ranta kuivuu ennen tsunamin iskua

0 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!