Tsunami: hoe ontstaat een tsunami?

Wat een tsunami is

Het woord "tsunami" komt uit het Japans en betekent letterlijk "haven-golf". Dat is treffend: vissers die op open zee niets merkten, vonden bij thuiskomst hun haven verwoest. Een tsunami is een reeks zeer lange golven die wordt veroorzaakt door een plotselinge verplaatsing van een grote watermassa. Verreweg de meeste tsunami's worden veroorzaakt door een onderzeese aardbeving — een zeebeving — maar ook een vulkaanuitbarsting, een onderzeese aardverschuiving of een meteorietinslag kan er een opwekken.

Het is belangrijk om een tsunami te onderscheiden van een gewone golf. Windgolven zitten alleen aan de oppervlakte en hebben golflengtes van enkele tot tientallen meters. Een tsunami heeft golflengtes van tientallen tot honderden kilometers en zet de hele waterkolom in beweging, van het oppervlak tot de bodem. Daardoor draagt een tsunami onvergelijkbaar veel meer energie en water met zich mee.

Het mechanisme: verticale verplaatsing

De motor achter de meeste tsunami's is een aardbeving langs een breuk waar de zeebodem verticaal verspringt. Dit gebeurt vooral in subductiezones, waar de ene tektonische plaat onder de andere wegduikt (zie platentektoniek). De bovenliggende plaat raakt vastgehaakt, bouwt jarenlang spanning op en schiet dan plotseling omhoog of omlaag. Hoe die breuken precies werken, lees je op de pagina over breuken en verschuivingen.

Wanneer de zeebodem over een gebied van honderden kilometers enkele meters omhoogkomt, tilt hij de complete waterkolom mee op. De zwaartekracht trekt dat opgetilde water weer omlaag, en de massa verspreidt zich naar alle kanten als een golf. Het is dus de verticale beweging die telt: een beving waarbij platen alleen horizontaal langs elkaar schuiven, verplaatst nauwelijks water en wekt zelden een grote tsunami op.

Snelheid en golfhoogte: diep tegenover ondiep

De snelheid van een tsunami hangt af van de waterdiepte: hoe dieper het water, hoe sneller de golf. In de open oceaan, waar het water vier kilometer diep kan zijn, haalt een tsunami ongeveer 800 km/u — vergelijkbaar met een verkeersvliegtuig. Daar is de golf maar enkele decimeters hoog en zo lang dat schepen op zee hem niet eens merken.

Natuurkundig is de snelheid eenvoudig te benaderen: de wortel van de zwaartekrachtversnelling maal de waterdiepte (v = √(g × d)). Bij 4.000 meter diepte komt dat neer op ruim 700 km/u, bij 5.000 meter op bijna 800 km/u. Bij 10 meter diepte is het nog maar zo'n 35 km/u. Een tsunami steekt een hele oceaan daardoor in minder dan een etmaal over: de tsunami van Chili in 1960 bereikte Hawaï na ongeveer 15 uur en Japan na bijna een dag. Maar ook “langzaam” is aan land nog altijd sneller dan je kunt rennen.

Naarmate de golf de kust nadert en het water ondieper wordt, remt de voorkant af terwijl de achterkant doorstuwt. De energie die over een diepe, lange golf was verdeeld, wordt samengeperst in een veel kleiner volume. Het gevolg: het water stapelt zich op en de golfhoogte kan oplopen tot 30 meter of meer. Vaak trekt het zeewater eerst opvallend ver terug — een natuurlijk waarschuwingssignaal dat de tsunami eraan komt.

De fases van een tsunami, stap voor stap

Wie zoekt naar “de 7 fases van een tsunami”, vindt verschillende lijstjes. Een officieel model met een vast aantal fases bestaat niet: wetenschappers onderscheiden meestal drie hoofdfases — ontstaan, voortplanting en overstroming — en schoolboeken en websites splitsen die verschillend op, in vijf, zes of zeven stappen. Hieronder staat de volgorde van aanleiding tot nasleep, opgedeeld in zeven stappen.

1. De aanleiding. Meestal een zware zeebeving in een subductiezone, soms een onderzeese aardverschuiving, een vulkaanuitbarsting of (zeer zelden) een meteorietinslag.
2. Het ontstaan. De zeebodem verspringt binnen seconden tot minuten verticaal over een gebied van soms honderden kilometers. De waterkolom erboven wordt opgetild of zakt mee en de zwaartekracht zet het water in beweging.
3. De voortplanting over open zee. De golven verspreiden zich naar alle kanten, met honderden kilometers per uur. Ze zijn laag (vaak minder dan een meter) maar extreem lang: tientallen tot honderden kilometers van top tot top.
4. De opbouw bij de kust. In ondiep water remt de golf af en wordt hij korter en hoger. Komt eerst het golfdal aan, dan trekt de zee opvallend ver terug en valt de bodem droog: een belangrijk waarschuwingsteken.
5. De overstroming. Het water stroomt het land op, vaak als een snel stijgende vloed of een kolkende muur van water vol puin, en dringt via havens en rivieren landinwaarts.
6. De terugstroming en volgende golven. Het water stroomt met grote kracht terug naar zee en sleurt mensen en puin mee. Daarna volgen nieuwe golven, soms uren lang; de eerste is lang niet altijd de hoogste.
7. De nasleep. Verwoeste kustzones, verzilt land, beschadigde infrastructuur en soms rampen in de rampen, zoals bij de kerncentrale van Fukushima in 2011. Pas als de autoriteiten het sein veilig geven, is het gevaar voorbij.

Hoe ziet een tsunami er echt uit?

Het beeld van een gigantische, omkrullende surfgolf klopt meestal niet. Omdat een tsunami zo’n enorme golflengte heeft, lijkt hij aan de kust vaak meer op een vloed die in sneltreinvaart opkomt en minutenlang blijft doorstromen. Soms vormt zich een brekend front, een soort muur van schuimend water; in andere gevallen stijgt het water zonder duidelijke golf, maar onstuitbaar. Video’s van 2004 en 2011 laten vooral zwart, modderig water zien dat auto’s, bomen en huizen meeneemt.

Een tweede typisch beeld is de terugtrekkende zee: het strand wordt in korte tijd tientallen tot honderden meters breder, vissen blijven op het droge achter. Dat gebeurt wanneer het golfdal vóór de golftop aankomt. Wie dat ziet, heeft vaak nog maar enkele minuten om naar hoger gelegen grond te gaan.

Hoe ver komt het water landinwaarts?

Dat hangt af van de hoogte van de tsunami en vooral van het landschap. Aan een steile kust blijft het water dicht bij zee, maar wel tot grote hoogte: de opgelopen waterhoogte (de run-up) bij Tohoku in 2011 kwam op sommige plekken boven de 35 meter. In vlakke, laaggelegen kustvlaktes kan het water juist kilometers ver het land in stromen; bij Banda Aceh in 2004 en in de vlakte rond Sendai in 2011 stond land tot enkele kilometers van de kust onder water. Langs rivieren en kanalen dringt een tsunami vaak nog verder door. In een stad zelf remmen gebouwen het water wat af, maar kanaliseren ze het ook door straten, waar het met grote kracht stroomt.

Historische voorbeelden: 2004 en 2011

Twee gebeurtenissen tonen de vernietigende kracht van een tsunami. Op 26 december 2004 vond voor de kust van Sumatra een megathrust-beving plaats met een momentmagnitude rond Mw 9,1. De breuk scheurde over ruim duizend kilometer open en tilde de zeebodem meters omhoog. De tsunami die volgde, raakte landen rond de hele Indische Oceaan en kostte volgens het USGS ruim 227.000 mensen het leven — een van de dodelijkste natuurrampen in de moderne geschiedenis.

Op 11 maart 2011 trof een megathrust-beving van Mw 9,0–9,1 de noordoostkust van Japan, de Tohoku-beving. De tsunami bereikte op sommige plaatsen meer dan 30 meter hoogte, overspoelde kustplaatsen en veroorzaakte de kernramp bij Fukushima. Beide rampen waren het gevolg van bevingen in subductiezones, het type plaatsgrens dat je ook terugziet langs de Ring of Fire. Ze staan bovenaan elke lijst van de zwaarste bevingen ooit.

Waarschuwingssystemen

Omdat een tsunami in diep water nauwelijks zichtbaar is maar wel uren onderweg kan zijn naar verre kusten, is vroegtijdige waarschuwing levensreddend. Het Pacific Tsunami Warning System, gecoördineerd door het Pacific Tsunami Warning Center van de Amerikaanse dienst NOAA, waarschuwt landen rond de Stille Oceaan. Het combineert seismografen die snel de magnitude en locatie van een beving bepalen met druksensoren op de zeebodem (DART-bakens) en getijdemeters die de golf daadwerkelijk detecteren.

Na de ramp van 2004 is ook voor de Indische Oceaan een vergelijkbaar systeem opgezet. De keten werkt alleen als de waarschuwing de bevolking op tijd bereikt: sirenes, sms-berichten en geoefende evacuatieroutes maken het verschil tussen een tijdige vlucht naar hoger gelegen grond en een ramp.

Risico voor Nederland

Voor het Nederlandse vasteland is het tsunamirisico nihil. De Noordzee is ondiep en er liggen geen subductiezones in de buurt die een grote verticale bodemverplaatsing kunnen veroorzaken. De bevingen die Nederland kent, zijn van een totaal andere aard en omvang — lees daarover op de pagina over aardbevingen in Nederland. Het KNMI bewaakt de Nederlandse seismiek, maar een tsunami door een aardbeving op onze kust is geen reëel scenario. De echte bedreiging vanuit zee is voor Nederland de stormvloed: hoog water door storm, een heel ander verschijnsel.

Helemaal onmogelijk is een tsunami in de Noordzee-regio niet. Ongeveer 8.200 jaar geleden schoof voor de kust van Noorwegen een gigantisch pakket zeebodem af: de Storegga-aardverschuiving. De tsunami die daarop volgde, liet afzettingen achter langs de kusten van Noorwegen, Schotland en de Shetlandeilanden, waar het water tot vele meters boven zeeniveau kwam. Het landschap zag er toen heel anders uit dan nu, met een veel lagere zeespiegel. Hoe sterk de golf het gebied van het huidige Nederland raakte, is niet goed vastgesteld. Zo’n onderzeese aardverschuiving is uitzonderlijk zeldzaam; het risico voor Nederland is daarom zeer klein.

Anders ligt het voor Caribisch Nederland. De eilanden Bonaire, Sint-Eustatius en Saba liggen nabij de actieve plaatgrens van de Caribische plaat, waar wel zware bevingen en onderzeese aardverschuivingen voorkomen. Voor dit gebied bestaat dus wel een tsunamirisico, en het valt onder de regionale waarschuwingsketen voor het Caribisch gebied. Meer over de geologie daar staat op de pagina over Caribisch Nederland.

Misvattingen

Veelgestelde vragen

Verder lezen