Du er her: Forsiden » Hav » Tsunamier: Store bølger med katastrofale følger

Tsunamier: Store bølger med katastrofale følger

Figur: flickr.com/Gabriel Andrés Trujillo Escobedo

Tsunamier er en serie av store bølger som blir dannet av undersjøiske jordskjelv, vulkanutbrudd, skred eller skred fra land. Tsunamier har en veldig høy bølgelengde i forhold til dybden på havet, og kan forplante seg over store avstander med høy hastighet. I dype hav er bølgehøydene små, men når de nærmer seg grunnere kystområder kan de vokse seg veldig store og forårsake katastrofale ødeleggelser. Se videoen nedenfor for mer utfyllende informasjon om tsunamier. Se også denne siden for mer informasjon.

 

Vi skal nå se nærmere på data fra en målestasjon fra prosjektet Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunami (DART). En beskrivelse av posisjonen til målestasjonen vi skal se på og dens målinger finner du her.

1. Beskriv med egne ord hvordan en DART-stasjon fungerer etter å ha lest informasjon fra denne siden og gjerne også andre internettsider.

2. I denne oppgaven kan du velge å gjøre enten oppgave a) eller oppgave b).

a) Bruk linken til stasjonen og scroll ned til «Data Access». Under «Select Data Type» velger du «Heights». Velg deretter 10/3-2011 og 12/3-2011 som start- og sluttdato. Trykk «Submit». Tolk grafen som popper opp i vinduet ovenfor. Hva måles på y-aksen? Søk opp på internett hva dette betyr. Ser du at det skjer noe spesielt på et visst tidspunkt? Hva tror du har forårsaket dette? Sammenlign denne grafen med hvordan det ser ut i en normalsituasjon (velg f. eks. 8/3-2011 og 10/3-2011 som start- og sluttdato).

b) Kopier verdiene fra denne Excel-filen inn i regnearket i GeoGebra. Lag en liste med punkt der du bruker verdiene for tidspunkt og vanndyp. Juster aksene ved å velge y-min som 5661 og y-maks som 5665. I tillegg må du velge at x-aksen skal krysse y-aksen ved y-verdien 5661. Hva måles på y-aksen? Søk opp på internett hva dette betyr. Ser du at det skjer noe spesielt på noen gitte tidspunkt? Hva tror du har forårsaket dette?

3. Finn ut på internett hvilken hendelse som inntraff innenfor tidsrommet 10/3-2011 til 12/3-2011. DART-stasjonens posisjon kan gi en indikasjon på hvor i verden hendelsen inntraff.

Resten av oppgavesettet bygger på svaret fra oppgave 3. Trykk derfor ikke på boksen nedenfor før du har løst den!

Resten av oppgavene

4. Hva forårsaket denne tsunamien? Forklar prosessen som ligger bak, og hvorfor den kan forekomme i akkurat dette området.

5. Hvilke konsekvenser hadde denne tsunamien for byen Fukushima? Søk på internett etter informasjon. Hva har konsekvensene hvert for byen i ettertid?

6. Her finner du posisjonen til episenteret til jordskjelvet som forårsaket tsunamien. Sammenlign denne med posisjonen til DART-stasjonen. Den finner du ved å lime inn koordinatene til bøyen i Google Maps. Koordinatene ligger nesten øverst på nettsiden til DART-stasjonen. Tror du målingene fra DART-stasjonen kunne brukes til å varsle tsunamien i dette tilfellet? Hvilke andre metoder kan man bruke for å varsle tsunamier?

Perioden til en bølge er tiden det går fra en bølgetopp har passert til den neste bølgetoppen ankommer. Perioden til en overflatebølge der vannet er dypt er gitt ved formelen: \( T=\frac{v\cdotp 2\pi}{g} \), der T er bølgens periode, g = 9.81 m/s² er tyngdeakselerasjonen og v er hastigheten til bølgen.

7. Bruk formelen over, og at perioden til bølgen ved DART-stasjonen var omtrent 140s, til å regne ut hastigheten denne tsunamien hadde når den passerte DART-stasjonen.

 En tsunami består av bølger som sprer seg likt i alle retninger slik som bølgene du ser når du kaster en stein i havet. Gå derfor ut fra at tsunamien bevegde seg like raskt fra episenteret til Fukushima, som den gjorde fra episenteret til DART-stasjonen.

8. Bruk Google Maps til å finne en omtrentlig avstand fra episenteret til kysten utenfor Fukushima (høyreklikk og trykk på «Mål avstand»). Hvor lang tid brukte tsunamien fra episenteret til kysten?

Figurene nedenfor viser batymetrien til havet utenfor kysten til Fukushima. Batymetri er havets topografi, altså hvor dypt havet er ved ulike steder.

Figur 1: Topografien til området rundt Fukushima, og batymetrien til havet utenfor Fukushima. Viser batymetrien med 10 m mellom høydekurvene. Laget av Morven Muilwijk.

Figur 2: Zoomet inn fra figur 1. Viser batymetrien med 5 m mellom høydekurvene. Laget av Morven Muilwijk.

9. Hva er forskjellen mellom hvordan Google Maps og figur 1 og 2 deler opp lengde- og breddegrader? Hva er forholdet mellom dem?

Farten til en overflatebølge når vannet er grunt er gitt ved formelen: \( v=\sqrt{gH} \), der v er bølgens hastighet, g = 9.81 m/s² er tyngdeakselerasjonen og H er dybden til havet.

10. Finn posisjonen til Fukushima på figur 1 ved å sammenligne lengde- og breddegrad fra Google Maps.

11. Finn dybden til havet rett utenfor Fukushima, ved punktet 37° 42′ N 141° 6′ Ø. Regn ut hastigheten tsunamien hadde i dette punktet.

Ekstraoppgave: Finn også hastigheten til tsunamien ved disse punktene:

37° 54′ N 141° Ø,

37° 48′ N 141° 15′ Ø,

37° 32′ N 141° 16′ Ø.

Hvordan endrer hastigheten seg med dybde på havet?

Amplituden til en bølge er avstanden fra midten av bølgen til bølgetoppen, altså halve bølgehøyden. Amplituden til en bølge som nærmer seg land kan bli tilnærmet ved formelen: \( A={A_0}^{4/5}\cdotp {b_0}^{1/5} \), der  \( {A_0} \) er utgangsamplituden og \( {b_0} \) er utgangsdybden.

12. Bruk formelen over til å regne ut høyden til tsunamien når den nærmet seg land ved å bruke at bølgehøyden ved DART-stasjonen var 2 m og dypet ved DART-stasjonen var 5662 m. Sjekk på internett hvor høy bølgen faktisk ble. Stemmer det overens med det du regnet ut? Er formelen en god tilnærming for å måle bølgehøyde?

 

 

Forslag til rollespill innenfor dette temaet

Elevene lager en radioreportasje om konsekvenser grunnet tsunami. Beskrevet i:

KIMEN. Geofag og feltltføtter, s. 148-153. http://www.naturfagsenteret.no/binfil/download2.php?tid=2058818

Forskjellige fag og kompetansemål som oppgaven eller deler av oppgaven kan passe under:

Geofag 1:

  • forklare årsaker til jordskjelv, tsunamier og vulkanutbrudd ved å bruke teorien om platetektonikk
  • trekke ut og analysere informasjon fra forskjellige typer geofaglige kart, flybilder, radarplott og satellittbilder
  • innhente, bearbeide og presentere geofaglig informasjon ved bruk av digitale verktøy
  • planlegge og gjennomføre utforsking av geofaglige forhold i en verdensdel, land eller område utenfor Skandinavia, med og uten digitale verktøy, og presentere resultatene
  • drøfte risiko for miljø- og naturkatastrofer og hvilke konsekvenser disse kan medføre i et valgt område

Fysikk 1:

  • definere og regne med begrepene frekvens, periode, bølgelengde og bølgefart, og forklare kvalitativt bøynings- og interferensfenomener

Teknologi og forskningslære 1:

  • beskrive den historiske utviklingen av en teknologisk innretning, forklare virkemåten og drøfte anvendelser i samfunnet
  • gjøre rede for utvikling og produksjon av et teknologisk produkt og vurdere produktets brukervennlighet, utviklingsmuligheter og miljøpåvirkning
  • beskrive prinsipper og virkemåte for noen moderne instrumenter i industri, helsevesen eller forskning, og gjøre rede for nytten og eventuelle skadevirkninger

Matematikk 1T:

  • tolke, bearbeide, vurdere og drøfte det matematiske innhaldet i ulike tekstar
  • vurdere, velje og bruke matematiske metodar og verktøy til å løyse problem frå ulike fag og samfunnsområde og reflektere over, vurdere og presentere løysingane på ein formålstenleg måte
  • rekne med rotuttrykk, potensar med rasjonal eksponent og tal på standardform, bokstavuttrykk, formlar, parentesuttrykk og rasjonale og kvadratiske uttrykk med tal og bokstavar, faktorisere kvadratiske uttrykk, bruke kvadratsetningane og lage fullstendige kvadrat
  • omforme uttrykk og løyse likningar, ulikskapar og likningssystem av første og andre grad og enkle likningar med eksponential- og logaritmefunksjonar, både ved rekning og med digitale verktøy
  • lage, tolke og gjere greie for funksjonar som beskriv praktiske problemstillingar, analysere empiriske funksjonar og finne uttrykk for tilnærma lineære samanhengar, med og utan bruk av digitale verktøy

Matematikk 1P:

  • gjere overslag over svar, rekne praktiske oppgåver, med og utan digitale verktøy, presentere resultata og vurdere kor rimelege dei er
  • tolke, bearbeide, vurdere og diskutere det matematiske innhaldet i skriftlege, munnlege og grafiske framstillingar
  • forenkle fleirledda uttrykk og løyse likningar av første grad og enkle potenslikningar
  • tolke og bruke formlar som gjeld daglegliv og yrkesliv
  • rekne med forhold, prosent, prosentpoeng og vekstfaktor
  • omsetje mellom ulike representasjonar av funksjonar

Matematikk 2P:

  • rekne med potensar og tal på standardform med positive og negative eksponentar, og bruke dette i praktiske samanhengar
  • bruke funksjonar til å modellere, drøfte og analysere praktiske samanhengar

 

Kilder:

Vedlegg

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *