Nguyên nhân chính gây ra sóng thần là gì năm 2024
|
ĐỘNG ĐẤT – NHỮNG HIỂU BIẾT CƠ BẢN Show Không kể những động đất rất yếu, con người không cảm nhận đựơc, nói chung động đất là hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm, đôi khi là thảm họa đối với đời sống xã hội và con người. Do đó, động đất đã được con người chú ý nghiên cứu từ xa xưa. Các cuốn sử Trung hoa đã bắt đầu ghi nhận các trận động đất từ khoảng 3000 năm nay. Theo các nhà nghiên cứu lịch sử khoa học, vào năm 132 nhà khoa học cổ Trung hoa tên là Trương Hành đã chế tạo được một máy đo cho phép xác định hướng tới của động đất. Ở Nhật Bản, trong danh mục các trận động đất đã xảy ra, trận đầu tiên được ghi xảy ra vào năm 416 trước Công nguyên và từ năm 1600 đã mô tả khá chi tiết các đặc trưng của động đất. Ở Châu Âu mãi đến thế kỷ 17 mới có mô tả động đất. Tuy động đất đã được nghiên cứu từ lâu, nhưng bộ môn địa chấn học, môn khoa học của vật lý địa cầu chuyên nghiên cứu động đất mới thực sự hình thành và phát triển từ cuối thế kỷ 19 đến nay, nhờ sự phát triển kỹ thuật đo đạc và các phát triển lý thuyết đàn hồi củavật rắn. 1. Động đất là gì ? Nói một cách đơn giản, động đất là những rung động của mặt đất, mạnh yếu khác nhau và cảm nhận đựơc trên một vùng rộng. Chúng ta có thể so sánh động đất với vụ nổ bên trong lòng đất. Nhưng nói theo ngôn ngữ khoa học, thì động đất là sự giải thoát đột ngột một lượng năng lượng lớn tích tụ trong một thể tích nào đó bên trong Trái đất. Thể tích tích tụ năng lượng đó gọi là vùng chấn tiêu hay lò động đất và tâm của vùng gọi là chấn tiêu. Vị trí hình chiếu trên bề mặt của Trái đất, nằm ngay trên chấn tiêu gọi là chấn tâm. Khoảng cách giữa chấn tiêu và chấn tâm gọi là độ sâu chấn tiêu (hình 1 ). Thời gian để năng lượng giải thoát tại vùng chấn tiêu rất ngắn, tính bằng giây, nên ta coi động đất gần như là một sự bùng nổ tức thời. Bên ngoài vùng chấn tiêu các biến dạng của môi trường đất đá được truyền đi dưới dạng sóng đàn hồi và được gọi là sóng động đất. Chịu tác động của sóng động đất đến bề mặt, mặt đất sẽ rung động. Biên độ của các rung động nói chung nhỏ cỡ phần mười milimet và chu kỳ rung động nằm trong khoảng 1/100 đến 100 giây. Do đó để ghi các rung động này các máy ghi động đất phải có bộ phận khuếch đại. Sóng động đất truyền năng lượng động đất đến các vị trí trên mặt đất (tất nhiên năng lượng sẽ giảm dần !). Đường nối các điểm có năng lượng động đất như nhau biểu thị qua cấp động đất (xem mục 2 ) gọi là đường đẳng chấn. Các trận động đất tự nhiên có thể chia thành 3 nhóm. a- Các rung động xuất hiện do hiện tượng sụt lở các lỗ rỗng trong vỏ Trái đất. b- Động đất gây ra do núi lửa phun trào. c- Động đất gây ra do các quá trình, các vận động bên trong Trái đất làm tích tụ năng lượng tại vùng phát sinh động đất và được gọi là động đất kiến tạo. Năng lượng của hai loại động đất a và b thường nhỏ và gây ảnh hưởng trên phạm vi hẹp, cho nên trên 90% các trận động đất quan trắc được đều thuộc loại động đất kiến tạo. Ngày nay, khi nghiên cứu nguyên nhân động đất, các nhà địa chấn tập trung trí tuệ vào việc làm sáng tỏ bản chất của các quá trình diễn ra trong lòng đất đã dẫn đến sự tích tụ năng lượng gây ra động đất. Ngoài cách phân loại động đất theo nguyên nhân trực tiếp nêu trên, các nhà địa chấn còn phân loại động đất theo độ sâu chấn tiêu: - Động đất nông hay động đất mặt có độ sâu chấn tiêu nhỏ hơn 70 km tính từ mặt đất. - Động đất trung gian có độ sâu chấn tiêu nằm trong khoảng 70-300 km. - Động đất sâu có độ sâu chấn tiêu nằm trong khoảng 300-720 km. Cho đến nay các nhà địa chấn chưa quan trắc được trận động đất nào có độ sâu chấn tiêu vượt quá 720km.Theo kết quả nghiên cứu thống kê, động đất sâu ít xảy ra và thường tập trung ở những vùng hẹp, mà chủ yếu là vùng Thái bình dương. Nếu phân tích theo tổng năng lượng do động đất giải toả trên toàn địa cầu, thì động đất nông chiếm khoảng 85%, động đất trung gian chiếm 12%, còn động đất sâu chỉ chiếm 3%. Khi động đất xảy ra bên dưới đáy đại dương, thì trên mặt đại dương có thể xuất hiện các sóng có bước sóng rất dài. Sự xuất hiện loại sóng này là do sự sụt lún hay nâng lên của đáy đại dương do tác động của động đất và có thể tàn phá dải ven bờ (có khi cách tâm động đất hàng chục ngàn kilômet). Hiện tượng tạo sóng này gọi là sóng thần, mà chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn trong chương III của tập tài liệu này. 2. Cấp động đất và độ lớn. Hai cách phân loại động đất trình bày trong mục 1 không cho chúng ta ý niệm cụ thể về sự rung động trên mặt đất và tác động của động đất lên các công trình xây dựng trên mặt đất, cũng như không cho phép so sánh các trận động đất. Vì thế các nhà địa chấn đã đưa ra các đơn vị đo đánh gía biểu hiện trên mặt đất của động đất và đánh giá năng lượng giải toả của động đất. Hai loại đơn vị thường dùng là cấp động đất và độ lớn (magnitude). Cấp động đất I: Cường độ chấn động mà động đất gây ra trên mặt đất được đánh giá theo các thang phân bậc mức độ tác động của động đất đối với các kiểu nhà cửa, công trình, đồ vật, con người và biến dạng mặt đất. Hiện nay, trừ ở một vài quốc gia, trên thế giới đều sử dụng thang 12 cấp để đánh giá cường độ chấn động. Ở Bắc Mỹ người ta dùng thang 12 cấp gọi là thang Mercalli cải biến MM (Modified Mercalli Scale). Liên Xô, các nước Châu Âu và nước ta sử dụng thang 12 cấp gọi là thang MSK-64, được Hội đồng địa chấn Châu Au thông qua năm 1964 ( M,S,K là 3 chữ cái đầu của tên các tác giả xây dựng thang cấp động đất này: Medvedev ( Liên Xô ), Sponhauer (Đức), Karnik (Tiệp)). Thang MM sử dụng ở Bắc Mỹ và thang MSK-64 nói chung trùng nhau. Thang MSK đã được bổ sung nhiều lần từ năm 1964 và năm 1992 Đại hội đồng địa chấn Châu Au họp ở Praha đã thông qua để áp dụng dưới tên “Thang cấp động đất Châu Au” EMS (European Macroseismic Scale 1992). Một số nước Châu Âu như Ý, Thụy Sĩ sử dụng thang 10 cấp thành lập từ cuối thế kỹ 19. Ở Nhật Bản người ta sử dụng thang JMA chỉ gồm có 7 cấp. Dưới đây là các đặc trưng chủ yếu của các cấp động đất trong thang cấp độ mạnh động đất quốc tế MSK-1964. Thang cấp động đất này được xây dựng dựa trên tập hợp các biểu hiện của tác động của động đất lên con người và ngoại cảnh, lên công trình các loại và lên hiện tượng tự nhiên. Cấp I – Động đất không cảm thấy, chỉ có máy mới ghi nhận được. Cấp II – Động đất ít cảm thấy (rất nhe). Trong những trường hợp riêng lẻ, chỉ có người nào đang ở trạng thái yên tĩnh mới cảm thấy được. Cấp III – Động đất yếu. Ít người nhận biết được động đất. Chấn động y như tạo ra bởi một ô tô vận tải nhẹ chạy qua. Cấp IV – Động đất nhận thấy rõ. Nhiều người nhận biết động đất, cửa kính có thể kêu lạch cạch. Cấp V – Thức tỉnh. Nhiều người ngủ bị tỉnh giấc, đồ vật treo đu đưa. Cấp VI – Sợ hãi. Đa số người cảm thấy động đất, nhà cửa bị hư hại nhẹ, lớp vữa bị rạn. Cấp VII – Hư hại nhà cửa. Đa số người sợ hãi, nhiều người khó đứng vững, nứt lớp vữa, tường bị rạn nứt. Cấp VIII – Phá hoại nhà cửa. Sợ hãi và khủng khiếp, ngay người lái ô tô cũng lo ngại, tường nhà bị nứt lớn, mái hiên và ống khói bị rơi. Cấp IX – Hư hại hoàn toàn nhà cửa. Khủng khiếp hoàn toàn, một số nhà bị sụp đổ, tường, mái, trần bị sập, nền đất có thể bị nứt rộng 10 cm. Cấp X – Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị sụp đổ, nền đất có thể bị nứt rộng đến 1 mét. Cấp XI – Thảm họa. Nhà xây tốt, cầu, đập nước và đường sắt bị hư hại nặng, mặt đất bị biến dạng, vết nứt rộng, sụp đổ lớn ỏ núi. Cấp XII – Thay đổi địa hình. Phá huỷ mọi công trình ở trên và dưới mặt đất, thay đổi địa hình trên diện tích lớn, thay đổi cả dòng sông, nhìn thấy mặt đất nổi sóng. Tóm lại, cơ sở để xác định cấp động đất từ I đến IV là dựa vào sự cảm nhận của con người; từ V đến IX dựa vào mức độ phá huỷ các công trình xây dựng, còn từ X đến XII dựa vào mức độ huỷ hoại và biến dạng của mặt đất. Để tránh sai số lớn trong việc xác định cấp động đất dựa trên các đánh giá định tính và mang tính chủ quan của người khảo sát, ta phải thống kê, phân tích và so sánh với băng ghi địa chấn thu được ở các trạm động đất (nếu có) ở trong vùng xảy ra động đất. Nhờ thang cấp động đất MSK-64 nêu trên các nhà nghiên cứu động đất có thể xác định cấp động đất của các trận động đất xảy ra trong quá khứ xa và được mô tả trong các tài liệu lịch sử. Đối với mỗi trận động đất, chấn động tại chấn tâm có cấp động đất lớn nhất và thường được ký hiệu là I0 và cấp động đất I giảm dần khi ra xa chấn tâm. Thí dụ, trận động đất xảy ra vào ngaỳ 8-11-2005 ở ngoài khơi Vũng Tàu đã gây chấn động tại chấn tâm cấp VII (I¬0 = 7), nhưng tại TP. Hồ Chí Minh chỉ gây chấn động cấp IV (I¬ = 4 ). Liên quan trực tiếp đến cấp động đất I, một đặc trưng quan trọng của đọng đất là gia tốc dao động của nền đất. Đại lượng này cho chúng ta quan niệm rõ ràng nền đất rung động như thế nào dưới tác động của sóng động đất truyền đến địa điểm khảo sát. Để đo gia tốc nền các nhà địa chấn sử dụng đơn vị gia tốc trọng lực g (980 cm/s2) hoặc cm/s2. Các nhà thiết kế công trình cần biết giá trị gia tốc nền tại địa điểm xây dựng để đưa ra các giải pháp chống động đất, phòng khi động đất có thể xảy ra. Gia tốc theo phương nằm ngang luôn luôn lớn hơn gia tốc theo phương thẳng đứng. Do đó rung động ngang nguy hiểm hơn rung động thẳng đứng. Các nhà địa chấn nghiên cứu quan hệ định lượng giữa cấp động đất và các tham số vật lý đặc trưng cho dao động nền: gia tốc (a), vận tốc (v) và biên độ (A) và cho kết quả dưới đây: a- Gia tốc của đất đối với chu kỳ dao động từ 0,1 đến 0,5 giây (s) v- Tốc độ của đất đối với chu kỳ từ 0,5 đến 2s. A- Biên độ của tâm khối lượng con lắc có chu kỳ dao động riêng 0,25s. 2.2. Độ lớn của động đất M . Dựa vào thang cấp động đất nêu trên chúng ta chỉ có thể xác định mức độ tác động của động đất lên bề mặt trái đất, mà chưa cho thông tin gì về sức mạnh hay đúng hơn là năng lượng mà trận động đất phát ra và truyền vào môi trường xung quanh vùng chấn tiêu dưới dạng sóng đàn hồi. Để nghiên cứu đặc trưng của từng trận động đất và nhất là khi phải so sánh các trận động đất xảy ra ở các vùng khác nhau, các nhà địa chấn phải tìm một đơn vị đo động đất khác. Đơn vị đo này chỉ phụ thuộc vào năng lượng ban đầu giải toả tại chấn tiêu, mà không phụ thuộc tác đọng của động đất tại mỗi điểm quan trắc. Năm 1935, C.F.Richter, nhà địa chấn Mỹ đã đưa ra đơn vị như vậy và gọi là độ lớn hay còn gọi là độ Richter, ký hiệu bằng M. Ngày nay các nhà địa chấn sử dụng thang độ Richter để phân hạng động đất về độ lớn. Theo định nghĩa của Richter, độ lớn M của một trận động đất là logarit cơ số 10 của biên độ lớn nhất của dao động nền đất đo bằng micron (một phần ngàn milimet) trên băng ghi của máy đo chuẩn đặt cách chấn tâm 100 km. Những năm 30 của thế kỷ trước các trạm địa chấn ở Mỹ phần lớn sử dụng máy ghi Wood-Anderson có độ khuếch đại lớn nhất là 2800 lần, chu kỳ dao động riêng là 0,8 giây và hệ số tắt dần là 0,8, nên máy chuẩn ở đây nên hiểu là máy Wood-Anderson. Trên thực tế điều kiện đặt trạm cách chấn tâm 100 km không thể thoả mãn, vì chúng ta chưa biết động đất xảy ra tại đâu, nên các nhà địa chấn phải tiến hành các tính toán phức tạp để qui về khoảng cách chấn tâm 100 km. Ngoài ra, các nhà địa chấn còn phải qui giá trị biên độ lớn nhất ghi trên các loại máy khác nhau về máy ghi chuẩn theo định nghĩa của Richter. Về mặt lí thuyết thang độ Richter không có cận trên (trị số lớn nhất) và không có cận dưới (trị số nhỏ nhất). Nhưng cho đến nay các nhà địa chấn mới xác định đựơc trị số M lớn nhất là 9,0, của trận động đất xảy ra ngày 25 tháng 12 năm 2004 tại vùng Sumatra (Indonesia) và gây ra đợt sóng thần khủng khiếp làm cho khoảng 200 ngàn người thiệt mạng. Qua phần trình bày ở trên chúng ta đã thấy cấp động đất ( I ) và độ lớn ( M ) là hai đại lượng khác nhau, giữa chúng không có mối quan hệ trực tiếp, vì phụ thuộc vào độ sâu chấn tiêu. Chúng ta không thể nói M = 6 tương đương với I¬0 ( tại chấn tâm ) = 7 hay 8. Đối với các vùng khác nhau sự liên hệ này sẽ khác nhau. Người ta thường biểu diễn mối quan hệ giữa M và I0 bằng biểu thức gần đúng M = aI0 +b, hoặc I0 = aM + b Các hệ số a và b được xác định bằng thực nghiệm riêng cho từng vùng. Thí dụ ở vùng Trung Á thuộc Liên Xô cũ người ta xác định b = -2,2 , a = 1,7, đối với vùng Trung Âu a = 0,5, b = 1,8. 2.3 Năng lượng động đất và độ Richter M Độ Richter M liên quan chặt chẽ với năng lượng giải toả tại vùng chấn tiêu. Chỉ một phần nhỏ năng lượng này được truyền đến mặt đất dưới dạng sóng đàn hồi mà chúng ta gọi là sóng động đất. Chính các sóng này làm nền đất dao động và gây hư hại đối với các công trình xây dựng trên mặt đất; và do đó chúng ta coi năng lượng truyền qua môi trường xung quanh chấn tiêu và ghi nhận được trên mặt đất là năng lượng động đất E. Năng lượng động đất mới thực sự biểu thị độ lớn của động đất. Tuy nhiên xác định năng lượng động đất là công việc khó khăn và phức tạp. Bởi vậy các nhà địa chấn thường đánh giá năng lượng động đất theo độ Richter dựa vào công thức tương quan thực nghịêm giữa năng lượng động đất E và độ Richter M. Công thức thực nghiệm sau đây, do hai nhà địa chấn nổi tiếng Gutenberg và Richter thiết lập (* ) lg E = 11,8 + 1,5 MS lg E = 5,8 + 2,4 Mb được sử dụng rộng rãi trong các công trình nghiên cứu về động đất . Để hình dung cụ thể hơn về độ Richter, chúng ta có thể đưa ra so sánh sau: năng lượng của trận động đất mạnh 7,3 độ Richter tương đương với năng lượng nổ của quả bom 50 triệu tấn thuốc nổ TNT; trận đọng đất 8,5 độ Richter đã từng xảy ra năm 1950 trong dãy Hymalaya có năng lượng tương đương với năng lượng của 100.000 quả bom nguyên tử mà Mỹ ném xuống Hiroshima tháng 8 – 1945; Trận động đất mạnh M = 8,9 xảy ra năm 1950 ở vùng phía đông Nhật Bản đã làm cho đáy biển sụt xuống 400 mét. Năng lượng động đất là năng lượng toả ra của động đất nên nó cho chúng ta ý niệm về khả năng tàn phá của động đất rõ ràng hơn là độ Richter. Động đất 8,0 độ Richter nguy hiểm hơn động đất 7,0 độ Richter đến 35 lần chứ không phải 10 lần. Năng lượng của trận động đất 8,0 độ Richter tương đương với năng lượng của 2.800.000 lần 4,0 độ Richter. (*) Sóng động đất truyền xuyên qua lòng đất gọi là sóng khối, độ Richter xác định đối với sóng khối ký hiệu Mb. Sóng động đất truyền trên mặt đất từ chấn tâm gọi là sóng mặt, độ Richter xác định theo sóng mặt được ký hiệu MS. 3 - Hoạt động địa chấn toàn cầu. Trên hành tinh của chúng ta, không có vùng nào chưa từng xảy ra động đất trong suốt lịch sử văn minh của nhân loại, còn những rung đọng nhỏ được gọi là “vi địa chấn” thì hầu như xảy ra thường xuyên tại bất cứ điểm nào trên mặt đất. Hằng năm, Trung tâm địa chấn quốc tế thu thập kết quả xác định chấn tâm của 30.000 trận đọng đất ghi được tại tất cả các trạm động đất trên toàn thế giới. Căn cứ vào kết quả đánh giá độ lớn Richter và qui mô ảnh hưởng của các trận động đất, các nhà địa chấn đã chia các động đất làm 5 loại sau: - Động đất tai biến có qui mô hành tinh M 8 - Động đất mạnh qui mô khu vực 7 M < 8 - Động đất mạnh qui mô địa phương 6 M < 7 - Động đất địa phương cường độ trung bình 5 M < 6 - Động đất địa phương yếu thường không gây thiệt hại đáng kể 4 M < 5 Những động đất có M > 7 không xảy ra khắp mọi nơi, mà thường tập trung ở những vùng nhất định, gọi là đới hoạt động địa chấn mạnh. 3.1. Bản đồ phân bố chấn tâm trên toàn địa cầu Gutenberg và Richter, hai nhà địa chấn Mỹ nổi tiếng đã lập bản đồ phân bố chấn tâm của các trận động đất ghi nhận được trong 50 năm đầu năm đầu thế kỷ XX. Nhờ sự phát triển nhảy vọt của địa chấn học trong những năm 60, các nhà địa chấn đã lập bản đồ phân bố chính xác vị trí của các chấn tâm. Cho đến nay bản đồ do M.Barazangi và J. Dorman thành lập dựa trên số liệu của 30.000 trận động đất được coi là bản đồ hoàn chỉnh nhất (hình 2). Trên bản đồ chấn tâm được đánh dấu bằng một chấm đen. Từ bản đồ phân bố chấn tâm chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy động đất không xảy ra đều khắp mọi nơi trên Trái đất, mà chủ yếu tập trung vào các đới sau đây:
Nội dung chính của thuyết kiến tạo mảng có thể tóm tắt như sau:
SÓNG THẦN Trong những năm gần đây, người dân Việt Nam mới bắt đầu quan tâm đến nguy cơ sóng thần, sau trận động đất mạnh tại Sumatra vào cuối năm 2004 (Indonesia) gây ra sóng thần khủng khiếp, tàn phá nhiều dải ven biển từ Indonesia, Thái Lan, An Độ, Srilanca sang tận Châu Phi và làm hơn hai trăm ngàn người thiệt mạng. Thực ra con người đã biết đến tai họa thiên nhiên này từ thời cổ đại. Việc biến mất hòn đảo huyền thoại Atlantis ở Địa Trung Hải được nhắc đến trong các tác phẩm của Platon, nhà tư tưởng và nhà triết học Hy Lạp (429 – 348 trước Công Nguyên) có thể là hậu quả của cơn sóng thần khủng khiếp. Tuy nhiên các nhà khoa học thật sự nghiên cứu sóng thần chỉ sau khi môn địa chấn học ra đời và phát triển từ cuối thế kỷ 19 đến nay, bởi vì sự xuất hiện sóng thần có liên quan trực tiếp với động đất xảy ra trên biển và đại dương. 1. Sóng thần là gì ? Nếu định nghĩa theo cách duy danh, thì sóng thần là đợt sóng biển cực mạnh có đỉnh sóng cao hàng chục mét ập vào bờ, có khả năng tàn phá tất cả những vật cản trên đường tiến và rút lui của sóng. Tuy nhiên, để có thể áp dụng các biện pháp phòng chống tai họa thiên nhiên này, chúng ta cần phải biết nguyên nhân gây ra sóng thần và đặc điểm của chúng. Ngày nay, các nhà vật lý địa cầu khẳng định sóng thần do một số động đất có chấn tâm nằm trên đáy biển hay đáy đại dương gây ra. Tuy nhiên, sự dâng nước trong vịnh biển do bão tố hay thủy triều lớn gây ra đôi khi cũng được xếp vào loại sóng thần. Có lẽ người ta xuất phát từ tên gọi sóng thần trong tiếng Nhật đã trở thành thuật ngữ quốc tế (sóng thần theo tiếng Nhật gọi là tsunami, có nghĩa là sóng trong hải cảng) để xếp sóng lớn do bão tố vào loại sóng thần, mặc dù sóng thần và sóng do gió có các đặc trưng khác nhau. Dựa vào các tham số sóng nêu trên chúng ta có thể nêu định nghĩa chính xác hơn về sóng thần: Sóng thần là sóng biển gây tai biến, có chu kỳ dài và tốc độ truyền lớn, xuất hiện chủ yếu do tác động của động đất (hay núi lửa hoạt động) dưới đáy biển. Chúng ta đều biết (xem chương I), động đất chủ yếu tập trung ở vành đai động đất Thái bình dương, nên quả thật theo thống kê chưa đầy đủ ở Thái bình dương (chủ yếu ở vùng gần rìa lục địa) số lượng sóng thần ghi nhận được chiếm 75% tổng số sóng thần đã biết. Ở Địa Trung Hải nằm trên đới động đất Địa Trung Hải – Xuyên Á đã xảy ra 12% tổng số sóng thần quan sát được. Tuỳ thuộc khoảng cách tác động tính từ nguồn phát sinh, sóng thần được chia làm 2 loại: sóng thần địa phương (sóng thần gần) và sóng thần xa. Sóng thần địa phương biểu hiện dưới dạng sóng lớn trên mặt biển và tàn phá những bờ biển gần. Các nhà nghiên cứu nhận thấy các sóng thần địa phương thường xảy ra ở biển Nhật Bản, Phillipin, Nam Mỹ và phần phía Đông của Địa Trung Hải. Sóng thần xa truyền xuyên qua đại dương với tốc độ lớn. Loại sóng này không giống sóng biển thông thường mà ta có thể nhìn thấy trên mặt nước biển: mặt đầu sóng xuyên qua toàn bộ khối nước từ bề mặt đến tận đáy đại dương. Những sóng thần như vậy được truyền đi với tốc độ thường khoảng 600 – 800 km/giờ. Khi tiến đến gần bờ năng lượng sóng tập trung trên mặt đầu sóng ngày càng thu hẹp (do độ sâu của đại dương ngày càng giảm) và tạo ra sóng mặt rất cao giống như sóng nhào (sóng bạc đầu) và tác động vào bờ giống như một bức tường nước khổng lồ cao vút đổ sập lên bờ. Động đất biển và cả phun trào núi lửa dưới đáy biển là nguyên nhân hình thành sóng thần. Nhưng điều đó không có nghĩa là cứ xảy ra động đất biển là có sóng thần, nhất là đối với sóng thần mạnh. Theo các kết quả nghiên cứu về sự liên quan giữa động đất biển và sóng thần, các sóng thần mạnh hình thành tối thiểu trong những điều kiện sau: - Vùng chấn tiêu nằm bên dưới đáy biển và đại dương hoặc nằm gần các địa khối lớn của vỏ trái đất bị dịch chuyển nằm ngang về phía đại dương do tác động của động đất, đồng thời bề dày của lớp nước biển tiếp giáp với các địa khối phải lớn. - Lớp nước biển có bề dày lớn nằm bên trên vùng chấn tâm. - Độ sâu chấn tiêu tương đối nhỏ (khoảng 10-60 km) - Động đất có cường độ lớn, động đất càng mạnh, thì khả năng xuất hiện sóng thần càng lớn. Các động đất biển có độ lớn từ 7,3 độ Richter trở lên hầu như luôn luôn gây ra sóng thần mạnh và nguy hiểm. 2. Phân cấp sóng thần Cũng như đối với nghiên cứu động đất, các nhà nghiên cứu sóng thần đã thiết lập các thang cấp sóng thần. Nhưng cho đến nay vẫn chưa có thang cấp sóng thần được áp dụng rộng rãi như thang cấp động đất MSK – 64. Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã thiết lập thang 5 cấp và được so sánh cường độ động đất. Chúng ta làm quen với thang cấp sóng thần 6 cấp do các nhà địa chấn Anh thiết lập, đưa ra các dấu hiệu dễ áp dụng trong đánh giá cường độ sóng thần. - Cấp I – sóng thần rất yếu, Chỉ các máy tự ghi mực nước biển mới phát hiện được. - Cấp II – sóng thần yếu. Có thể gây ngập dải bằng phẳng dọc bờ biển. Chỉ những người biết nhiều về các hiện tượng ven biển mới nhận biết được. - Cấp III – sóng thần cường độ trung bình. Mọi người có thể nhận biết. Các dải bằng phẳng dọc bờ biển bị ngập, các tàu trong tải nhỏ có thể bị đẩy lên bờ. Ơ các cửa sông miệng loe dòng chảy có thể tạm thời đổi hướng. Các công trình cảng bị hư hại nhẹ. - Cấp IV – sóng thần mạnh. Dải dọc bờ bị ngập, các công trình và nhà cửa gần bờ bị hư hại. Các tàu buồm lớn và các tàu chạy động cơ không lớn lắm bị đẩy lên đất liền, sau đó bị kéo ra biển. Bờ biển đầy rác và mảnh vở. - Cấp V – sóng thần rất mạnh. Vùng gần bờ bị ngập, đê chắn sóng bị hư hại nặng. Các tàu lớn bị đẩy lên bờ. Trong vùng cách xa bờ bị thiệt hại lớn. Trong cửa sông nước dâng cao, và có người bị cuốn trôi. - Cấp VI – sóng thần tai biến. Mọi thứ ở dải dọc bờ và gần bờ bị cuốn sạch. Một vùng rộng lớn cách xa bờ biển bị ngập. Các tàu biển lớn nhất cũng bị hư hại. Nhiều người bị cuốn trôi. Các nhà nghiên cứu sóng thần ở Nhật Bản, trên cơ sở nghiên cứu mối liên quan giữa động đất và sóng thần, đã thiết lập thang độ lớn m (magnitude) của sóng thần và phát hiện rằng m liên quan với thang độ Richter M. Iida, một chuyên gia nổi tiếng về nghiên cứu sóng thần đã đưa ra hệ thức thực nghiệm sau: m = 2,61 M – 18,44. Iida cũng đã xác định độ lớn giới hạn của động đất biển M0. Động đất có độ lớn nhỏ hơn M0 ít có khả năng gây ra sóng thần M0 = 6,42 + 0,017 H, trong đó H là độ sâu chấn tiêu. Các công thức thực nghiệm nêu trên chủ yếu áp dụng cho các sóng thần ở vùng biển Nhật Bản, nhưng có giá trị tham khảo cho các cùng biển khác trên thế giới. 3. Sóng thần truyền đi như thế nào? Sóng thần truyền đi hoàn toàn không giống như sóng biển trên bề mặt đại dương, mà xuyên qua toàn bộ khối nước từ mặt biển đến tận đáy. Tốc độ của sóng thần rất lớn, thí dụ ở Thái bình dương sóng thần thường có tốc độ nằm trong khoảng 600-800 km/giờ. Tốc độ sóng thần ở vùng biển khơi chủ yếu phụ thuộc độ sâu của lớp nước. Ơ vùng biển sâu tốc độ sóng thần có thể xác định bởi công thức đơn giản sau: Trong đó v là tốc độ sóng thần, g là trị số gia tốc trọng lực (9,8m/giây) và d là độ sâu của đại dương. Như vậy, biển càng sâu, tốc độ sóng càng lớn. Do độ sâu của biển thay đổi, nên trong quá trình truyền đi, tốc độ sóng thần cũng thay đổi. Dù tốc độ sóng thần khá lớn, nhưng sóng thần cũng cần nhiều giờ để xuyên qua đại dương, chẳng hạn sóng thần xuất hiện ở vùng biển Chilê, phải 22 -23 giờ sau mới ảnh hưởng tới Nhật Bản. Và do đó hoàn toàn có thể cảnh báo sớm. Tất nhiên, những vùng biển gần nguồn sóng thần, thời gian cảnh báo trước rất ngắn. Sóng thần là sóng chu kỳ dài, bước sóng lớn như đã nói trong mục 1 nên ta khó nhận biết đợt sóng thứ hai, vì có thể hàng giờ sau đợt sóng thứ nhất, đợt sóng thứ hai mới ập vào bờ. Ở vùng biển khơi sóng thần thường tạo ra sóng mặt với độ cao đỉnh sóng thường nhỏ hơn 50 cm, nhỏ hơn sóng do gió thông thường. Do đó, những người ở trên tàu, thuyền khó nhận biết. Lấy thí dụ, có một sóng dài 200 km, cao 50 cm, cứ 15 phút mới đi qua bạn, thì chắc chắn bạn không biết gì về sự hiện hữu của sóng đó. Khi tiến gần bờ hay hải cảng sóng thần hoàn toàn thay đổi. Tại đây sóng thần biến thành sóng mặt với độ cao tăng dần và trở thành cơn sóng bạc đầu cao hàng chục mét tràn sâu vào đất liền. Chúng ta khó có thể dự báo độ cao của bức thành nước này, vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như địa hình đáy biển, và các hiệu ứng cộng hưởng của vùng bờ. Ngoài ra số đợt sóng liên tiếp trong sóng thần cũng khó báo trước. Chúng ta biết chu kỳ sóng thần xa lên đến hàng giờ, nêu sau đợt sóng đầu tiên phải đợi ít nhất 1 giờ mới thấy đợt thứ 2. Nếu không có đợt sóng tiếp theo, ta có thể an tâm quay về vùng chịu tác động của sóng thần. Dựa trên nhiều mô tả của những người chứng kiến các cơn sóng thần người ta có thể thấy một đặc trưng nổi bật là trước khi sóng ập vào bờ, mực nước biển hạ xuống nhanh,nước biển rút ra xa bờ trong thời gian chừng 20 phút hay lâu hơn. Chính nhờ nhận biết dấu hiệu này mà nhiều du khách đã thoát nạn ở bờ biển Phuket (Thái Lan), trong đợt sóng thần xảy ra vào cuối 2004. Tuy nhiên, cũng cần lưu ý là cũng có những sóng thần bắt đầu bởi sự dâng nước biển gần bờ. 4. Dự báo và cảnh báo sóng thần Tiên đoán bất cứ hiện tượng nào, nhất là các hiện tượng thiên nhiên là công việc rất phức tạp. Trong tự nhiên, tất cả các hiện tượng đều liên quan và phụ thuộc lẫn nhau, thể hiện qua nhiều yếu tố tương quan mà nhiều khi không thể tính hết. Dự báo sóng thần rất phức tạp, vì nó phụ thuộc vào sự xuất hiện của động đất và phụ thuộc nhiều điều kiện khác. Do đó cần phải phân làm hai loại dự báo ngắn hạn và dự báo dài hạn. Đối với sóng thần, dự báo ngắn hạn hay có thể gọi là cảnh báo sóng thần là dự báo khả năng xuất hiện sóng thần và phạm vi tác động của nó, khi động đất biển đã xảy ra. Ngày nay, căn cứ vào các tham số của trận động đất đã xảy ra, dao động của mực nước biển ghi được bằng máy đo, các trung tâm cảnh báo sóng thần có thể dự đoán có sóng thần hay không. Tất nhiên sai số trong dự báo là điều khó tránh khỏi. Dự báo dài hạn là dự báo tất cả các sóng thần xuất hiện trong tương lai khi có động đất mạnh xảy ra. Trong trường hợp này chúng ta không phải chỉ dự báo sự xuất hiện sóng thần, mà trước hết phải dự báo sự xuất hiện động đất mạnh. Như chúng ta đã tìm hiểu trong chương I, đây là bài toán chưa giải được cho đến nay. 4.1 Dự báo ngắn hạn và các hệ thống cảnh báo sóng thần. Để dự báo ngắn hạn sự xuất hiện của sóng thần việc đầu tiên là phải xác định chính xác tọa độ của chấn tâm động đất biển đã xảy ra và độ cao của sóng tại vùng nguồn sóng thần. Trên cơ sở đó các nhà dự báo sóng thần có thể tính được thời gian sóng thần đến các địa điểm trên bờ biển, độ cao của sóng ập vào bờ và tràn vào đất liền khoảng cách bao xa. Các nhà dự báo cũng ước tính lực tác động của sóng thần lên các công trình trên bờ biển. Trong số các yếu tố phải dự báo vừa kể, dự báo độ cao của sóng tại vùng nguồn sóng thần là khó nhất vì nó phụ thuộc vào việc xác định cấu trúc của vùng nguồn động đất nằm bên dưới đáy đại dương. Tính toán thời gian sóng thần đến các địa điểm của bờ biển có thể thực hiện tương đối dễ, vì chúng ta biết tốc độ truyền sóng động đất và tốc độ truyền sóng thần (tốc độ sóng động đất lớn hơn tốc độ truyền sóng thần khoảng 50 – 100 lần). Đối với vùng biển gần ở Nhật Bản hay Chi Lê, nơi thường xảy ra sóng thần khoảng thời gian từ thời điểm ghi được sóng động đất cho đến thời điểm sóng thần đến bờ biển chỉ 15 – 20 phút, nên sự cảnh báo phải tiến hành tức thời. Đối với sóng thần xa, thì hiệu quả của sự cảnh báo sóng thần sẽ cao hơn, vì có thể báo trước vài giờ đến một ngày trước khi sóng ập vào bờ. Cảnh báo sớm đối với sóng thần xảy ra ngoài khơi xa bờ biển Chi Lê là một trường hợp dự báo thành công. Ngày 21 tháng 5 năm 1960 đã xảy ra vài trận động đất mạnh, chấn động mạnh lên tới 8,3 độ Richter và sóng thần đã ập vào bờ biển Chi Lê 3,5 giờ sau khi xảy ra động đất. Từ chấn tâm sóng truyền sang phía khác của Thái Bình Dương. Trung tâm cảnh báo sóng thần ở Honolulu đã lập tức truyền đi thông báo về nguy cơ sóng thần cho các đảo và quốc gia nằm trên đường truyền của sóng thần và cho biết thời gian sóng thần ập đến. Mặc dù có cảnh báo sớm trước nhiều giờ ở Chi Lê và quần đảo Hawai đã có 61 người thiệt mạng. Đến Nhật Bản sóng cao đến 4,2 mét và cuốn trôi 205 người, 1233 ngôi nhà bị phá huỷ hoàn toàn, 7642 tàu đánh cá bị chìm. Nếu không được cảnh báo sớm thiệt hại về người và thiệt hại vật chất chắc chắn không phải bấy nhiêu. Nói chung, các trung tâm cảnh báo sóng thần đều truyền đi thông báo sóng thần, khi có động đất mạnh xảy ra dưới đáy biển, nhưng đôi khi sóng thần không xuất hiện. Phương pháp cảnh báo này có mặt trái là người ta quen với tín hiệu báo động “thiếu cơ sở”, mất lòng tin vào các cảnh báo quan trọng và sinh ra chủ quan đối với nguy cơ thật sự. Đối với những người sống xa bờ biển có thể ít quan tâm đến nguy cơ sóng thần. Nhưng đối với dân cư sống trong vùng ven bờ Thái Bình Dương, thì nguy cơ sóng thần là có thực và nghiêm trọng. Do đó, ngay từ sau cơn sóng thần lớn (1-4-1946) gây tổn thất cho quần đảo Hawai, các nhà khoa học và quản lý biển Mỹ đã xúc tiến thành lập hệ thống cảnh báo cho các đảo Hawai, và về sau đã phát triển và trở thành hệ thống cảnh báo cho toàn bộ Thái Bình Dương (PTWS – Pacific Tsunami Warning System) với Trung tâm cảnh báo đặt tại Honolulu. Hệ thống này sử dụng dịch vụ của 31 trạm địa chấn, 51 trạm đo đạc thuỷ triều và 47 điểm theo dõi đặt ở 15 nước. Ngoài hệ thống cảnh báo quốc tế nêu trên, ở Nhật và vùng Viễn Đông Nga cũng có hệ thống cảnh báo riêng và liên kết chặt chẽ với Trung tâm Honolulu. Sau cơn sóng thần dữ dội khởi nguồn từ vùng biển Sumatra – Indonesia vào 25 tháng 12 năm 2004 các nước Đông Nam Á và các nước ven bờ An Độ Dương đã bắt đầu xây dựng hệ thống cảnh báo sóng thần ở An Độ Dương. Chính phủ Việt Nam đã quyết định tham gia hệ thống cảnh báo này. 4.2 Vùng ven biển và hải đảo nước ta có bị sóng thần de doạ hay không? Ở nước ta cho đến nay chưa có hệ thống quan trắc sóng thần nên chưa có thông tin nào đáng tin cậy về sóng thần. Và do đó chỉ có thể đưa ra một số đánh giá về mối nguy hiểm tiềm ẩn. Chúng ta đã biết nguyên nhân chủ yếu của sóng thần là do động đất gây ra. Nhưng số động đất đã gây ra sóng thần là rất ít so với số động đất biển ghi nhận được. Theo các kết quả nghiên cứu tương quan giữa động đất và sóng thần ở Thái Bình Dương, thì hai phần ba số sóng thần gây thiệt hại vùng bờ xảy ra khi có động đất mạnh với độ lớn MS > 7,3 xác định đối với sóng mặt. Nhìn vào bản đồ phân bố các vùng phát sinh động đất trên lãnh thổ Việt Nam (xem hình 7) chúng ta thấy trên vùng biển nước ta động đất có thể xảy ra chỉ lớn đến M = 6 độ Richter (có thể đến Mmax = 6,2), nên khả năng xảy ra sóng thần mạnh trong vùng biển nước ta là rất nhỏ. Nếu sóng thần do động đất mạnh đến Mmax = 6,2 thì theo một số tính toán theo các công thức nghiệm, thì biên độ sóng thần vùng ven biển nước ta cũng nhỏ (khoảng 0,65 mét), đỉnh sóng chưa cao hơn mặt đất. Như vậy độ nguy hiểm sóng thần địa phương xảy ra trong vùng biển nước ta có thể coi là rất nhỏ. Điều đáng quan tâm hơn là độ nguy hiểm gây ra do sóng thần phát sinh từ vùng biển Philippin. Theo các kết quả nghiên cứu động đất ở Phillipin, khu vực biển phía Tây Phillipin có thể xảy ra động đất biển đạt độ lớn 8,7 " 0,3 độ Richter, nên sóng thần lớn có thể xuất hiện ở vùng biển này khi có động đất mạnh xảy ra. Với giả định có sóng thần nguy hiểm ở phía tây Phillipin, các tính toán bước đầu của một số nhà nghiên cứu động đất và thuỷ văn nước ta cho thấy khoảng 2 giờ từ khi hình thành, sóng thần truyền tới vùng biển nước ta và ảnh hưởng đáng kể tới vùng ven biển từ Quảng Ngãi đến Phan Rang; độ cao sóng thần thay đổi nhiều dọc theo bờ biển và có thể vượt quá 3 mét, có nơi có thể lên đến 5 mét. Cũng cần lưu ý đây là trường hợp nguy cơ cao nhất. Với động đất có độ lớn M nằm trong khoảng 7 – 8 độ Richter thì sóng thần đến bờ biển và hải đảo Việt Nam chỉ cao không tới 1 mét. Về sóng thần xa, chúng ta phải kể đến sóng thần xảy ra ở vùng biển phía Nam Sumatra và Java. Nhưng nhờ quần đảo Indonesia chặn lại, nên ít có khả năng ảnh hưởng đến bờ biển nước ta. Sóng thần cực mạnh có nguồn gần Sumatra đã không ảnh hưởng tới bờ biển Việt Nam là một bằng chứng. Nói tóm lại, độ nguy hiểm sóng thần ở vùng bờ biển nước ta không lớn, nhưng hoàn toàn không được chủ quan. Việc nước ta tham gia hệ thống cảnh báo sóng thần Đông Nam Á – An Độ Dương là đúng đắn và hợp lý, do những nguy cơ tiềm ẩn đối với vùng biển và hải đảo nước ta. Theo http://www.donre.hochiminhcity.gov.vn Câu 2 nguyên nhân chính gây nên sóng thần là gì?Sóng thần là một loạt các đợt sóng biển cao và mạnh, tạo nên khi một thể tích lớn nước đại dương bị chuyển dịch nhanh chóng, với nguyên nhân là động đầt, lở đất hoặc núi lửa phun trào dưới đáy biển hoặc sự rơi của những thiên thạch lớn (hiếm và không mạnh). Sóng thần chỉ gây thiệt hại ở những vùng ven biển, đại dương.15 thg 3, 2011nullNguyên nhân nào gây ra động đất, sóng thần? - VietNamNetvietnamnet.vn › nguyen-nhan-nao-gay-ra-dong-dat-song-than-12361null Nguyên nhân xảy ra hiện tượng động đất là gì?Động đất được gây ra chủ yếu là do vỡ các đứt gãy địa chất mà còn do các sự kiện khác như hoạt động núi lửa, lở đất, vụ nổ mìn và thử hạt nhân. Điểm vỡ của trận động đất ban đầu được gọi là chấn tiêu (hypocenter) hoặc trọng tâm của nó.nullĐộng đất – Wikipedia tiếng Việtvi.wikipedia.org › wiki › Động_đấtnull Có bao nhiêu loại sóng thần?Tuỳ thuộc khoảng cách tác động tính từ nguồn phát sinh, sóng thần được chia làm 2 loại: sóng thần địa phương (sóng thần gần) và sóng thần xa. Sóng thần địa phương biểu hiện dưới dạng sóng lớn trên mặt biển và tàn phá những bờ biển gần.nullTìm hiểu về Động đất và Sóng thần (19979 lượt xem) - Bình Địnhccco.binhdinh.gov.vn › Tim-hieu-ve-Dong-dat-va-Song-thannull Sóng thần diễn ra khi nào?Khi một trận động đất xảy ra, mặt đất bên dưới nước bị dịch chuyển lên hoặc xuống đột ngột và khi chuyển động này xảy ra, một khối nước khổng lồ sẽ bị dịch chuyển và bắt đầu di chuyển theo mọi hướng. Điều này đánh dấu sự khởi đầu của một cơn sóng thần. Nước bị dịch chuyển bắt đầu di chuyển như một làn sóng.31 thg 3, 2023nullSóng thần hình thành như thế nào? - Genkgenk.vn › Sốngnull |
