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Mittwoch, 29.06.2016
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Tsunami erstmals komplett im Wellenkanal

Pneumatischer Wellengenerator bildet „Trog“-Tsunami von 2004 nach

Bisher können Tsunamis in Wellenkanälen nur unzureichend nachgebildet werden. Britische Forscher haben jetzt aber einen pneumatisch funktionierenden Tsunamigenerator entwickelt, in dem erstmals die gesamte Wellenlänge eines Tsunami erzeugt und studiert werden kann. Mit dem Generator gelang es sogar, die von einer Senke eingeleitete „Trog“-Form des Tsunami, wie sie 2004 in Thailand auftrat, nachzubilden.
Tsunami

Tsunami

Tsunamis sind ein ebenso zerstörerisches wie faszinierendes Phänomen – und keiner ist wie der andere. Sie entstehen durch den Versatz des Untergrunds beispielsweise bei einem Erdbeben unter dem Meeresboden. Die entstehende Druckwelle setzt sich als Düsenjet-schnelle und extrem langgezogene Welle in alle Richtungen fort. Weil sich entlang des Versatzes eine Krustenplatte hebt, die andere aber senkt, unterscheiden sich auch die Tsunamiwellen, eine wird durch einen Wellenberg eingeleitet, die andere durch eine Senke, den „Trog“. So traf der Tsunami vom 26. Dezember 2004 Thailand als Trogwelle, während Sri Lanka durch eine von einem Berg eingeleitete Welle überrascht wurde.

Trog-Variante bisher nicht richtig simulierbar


Die Feinheiten solcher Tsunami-Eigenschaften untersuchen Forscher im Labor mit Tsunamigeneratoren, die die Wellen im Miniformat reproduzieren. Allerdings haben die bisherigen, auf dem Schub eines Kolbens basierenden Generatoren den Nachteil, dass sie bestimmte Tsunamiformen wie beispielsweise die „Trog“-Variante nicht simulieren können. Zudem besitzen sie nicht die Kapazität, um die gesamte Wellenlänge eines Tsunami, der im offenen Ozean mehrere hundert Kilometer erreichen kann, nachzubilden.

Blick in den Tank des Tsunamigenerators

Blick in den Tank des Tsunamigenerators

Tank statt Kolben


Jetzt aber haben Forscher vom Zentrum für Erdbeben-Mensch-Interaktion EPICENTRE am University College London und Ingenieure der Firma HR Wallingford gemeinsam einen Tsunamigenerator neuen Typs entwickelt, der erstmals auch diese Eigenschaften simulieren und maßstabsgerecht erzeugen kann. Der in einem 45 Meter langen Tunnel liegende Generator funktioniert nicht mit einem Kolben, sondern wird pneumatisch getrieben. Pumpen saugen dabei Wasser in einen Tank und lassen es auf kontrollierte Weise geballt in den Wellenkanal ausströmen. Der Generator erzeugt dabei nicht nur längere Wellenlängen, auch die von einem Trog eingeleiteten Wellenformen können hier nun gezielt untersucht werden.

Küstenmodell ermöglicht Folgenforschung


Im Wellenkanal strömen die Wellen über ein Bodenprofil, das nach den Gegebenheiten einer Küste modelliert ist. Dadurch lassen sich auch das Verhalten und die Auswirkungen des Tsunami beim Übergang in Flachwaser und an den Küsten im Detail nachbilden. Die Forscher wollen damit beispielweise ermitteln, welche Kräfte auf Gebäude und Infrastruktur wirken, um darauf aufbauend tsunamisichere Bauten entwickeln zu können. Der Tsunamigenerator soll zukünftig auch Wissenschaftlern anderer Länder und Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden.


Tsunami von 2004 repliziert


„Obwohl das Basiskonzept eigentlich ziemlich einfach ist, ist dies die erste und einzige Einrichtung, die es geschafft hat, das Trog-Phänomen im Labor zu replizieren“, erklärt Tiziana Rossetto, Leiterin des EPICENTRE. „Wir haben den Generator bereits genutzt, um den Tsunami von 2004 im Maßstab 1:75 nachzubilden. Die Daten werden innerhalb der nächsten zwei Jahre ausgewertet und der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt werden.“
(Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), 24.03.2010 - NPO)