Nr. 2/2005


Artiklid
Märatsev meri

Kagu-Aasia tsunami õppetunnid

Aastavahetusel oli meri rahutu. Kagu-Aasiat laastas tsunami. Eesti rannikualasid ja saari uputas tulvavesi. Lainekõrgus Läänemere põhjaosas Hiiumaa ja Rootsi vahel kordas kõigi aegade rekordit. Need nõnda erinevad sündmused osutusid võimalikuks vaid seetõttu, et atmosfääri ja mere piiril ehk vee pinnal saavad levida lained. Kõigi nende oluliseks jooneks on asjaolu, et ühes kohas veemassile mõjunud jõud tekitab signaali, mis käivitab hukutava jõu hoopis teises kohas ja teisel ajal.

Ajaliselt esimene oli endaga uue aastatuhande kõige jubedama katastroofi kaasa toonud Kagu-Aasia tsunami. Tsunami seostub üldiselt millegi salapärase, ootamatu ja õudsega, kohati isegi vaenulikuga. Osalt on see tõsi. Tsunami saabumise märke tuleb osata lugeda ning temaga ei ole üldiselt mõtet jõudu katsuda. Vaenulikkusega pole siin muidugi mingit pistmist.

Enamasti on tsunamit võimalik avastada ning inimesi tema saabumisest hoiatada. Rannapiirkonda jäämine ja saabuva vaatemängu imetlemine on kindel enesetapp. Pääseda võib kahel äärmiselt erineval moel. Enamasti jätkub aega, et jõuda ohutusse piirkonda sisemaal. Kohtades aga, mis tervikuna üle ujutatakse, nagu näiteks Maldiividel, päästab hoopis siirdumine avamerele. Need kaks soovitust, mille teadmine ja rakendamine võinuks Kagu-Aasias palju elusid säästa, on pealtnäha karjuvas vastuolus. Selgitus, miks need risti vastukäivad käitumisviisid mõlemad on õiged, peitub suhteliselt lihtsas laineteoorias.


Lained vee pinnal

Lainete ilmingud mitmesugustes keskkondades on erinevad. Nähtav valgus võimaldab meil maailma visuaalselt tajuda, helilained teevad maailma kuuldavaks. Radioaktiivne kiirgus on väga ohtlik. Lained vee pinnal võivad nii mõnusalt kiigutada kui ka valimatult tappa.

Neid nõnda iselaadseid nähtusi ühendab fundamentaalne asjaolu: laine levimisel liiguvad keskkonnaosakesed lokaalselt, ent suure vahemaa taha jõuab hoopis teatav signaal ehk energia. Ka eesti vanasõna ütleb, et lained tulevad ja lähevad, kuid vesi jääb paigale. Laineline liikumine on võimalik vaid siis, kui keskkonnas eksisteerib mingi “vedru”, mis tasakaalust välja viidud olekut püüab korvata. Kitarrikeele puhul on selleks elastsusjõud, heli puhul keskkonna rõhk ning veepinna korral gravitatsioonijõud.

Ükskõik mis põhjusel veepind häiritud saab, igal juhul püüab gravitatsioonijõud tasandada kõrgendikke ja siluda madalamaid kohti. Päris väikese virvenduse puhul, mõõtmetega alla mõne sentimeetri, mängib kaasa ka vee pindpinevus. Võimaluse korral kuuletub vesi talle mõjuvatele jõududele ning hakkab liikuma tasakaaluasendi poole. Nagu pendelgi, ei oska veeosakesed tasakaaluasendis peatuda ning liiguvad hooga teise äärmuse suunas. Tulemusena tekib veepinnal võnkumine, mis haarab endaga kaasa järjest enam naabruses paiknevat vett ning levib edasi omaenda seaduste järgi pinnalainena.


Tsunami eriline päritolu ning surmav mõju

Tsunami on oma nime saanud jaapanikeelsetest sõnadest tsu, mis tähendab sadam, ja nami, mis tähendab laine, kokku seega laine sadamas. Arvatakse, et selle nime andsid hiidlainele kalurid, kes seda avamerel tähelegi ei pannud, ent kelle kodusadama laine laastas. Muidugi võisid nad järeldada, et erinevalt teistest lainetest esineb see laine mingil arusaamatul põhjusel vaid päris ranna lähistel.

Lainetuse seisukohalt on tsunami vaid üks pinnalainete liik. Eelkõige eristab seda teistest lainetest spetsiifiline tekkemehhanism ning alles seejärel suhteliselt suur pikkus, sageli ebatavaliselt aeglane sumbumine ning vahel ka solitonilaadsed omadused. Tsunami kõrgus võib mere erinevates osades oluliselt varieeruda, kuid ületab väga harva tormilainete maksimaalse kõrguse.

Üsna vanasti pidas mereteadus tsunamit tõusu-mõõnalainete alamliigiks. Need kaks nähtust on võrdlemisi sarnased ning mõlemad tekitavad veetaseme rabavaid muutusi. Nõnda võibki analoogia põhjal vaadelda tsunamit ebaregulaarse tõusu-mõõnalainena. Aga see oli rohkem Linné aja mõtteviis, mis lähtus asjade välisest küljest. Põhjusliku mõtteviisi levik tõi kaasa lainete klassifitseerimise neid põhjustava mehhanismi järgi. Tõusu-mõõnalaineid tekitab näiteks Maa ja muude taevakehade vaheline kaugmõju. Enamik ülejäänud vee liikumisi sünnib atmosfääri mõjust, olgu siis tuule kaudu või õhurõhu mustrite läbi.

Tsunamiks loetakse nüüdisajal lainet, mis tekib merepõhja liikumise tagajärjel või vulkaani plahvatuse tõttu, aga ka siis, kui pool mäge, osa jääliustikust või isegi meteoriit merre kukub. Veidi liialdades võib öelda, et tsunami mõiste hõlmab kõiki laineid, mida pole põhjustanud taevakehad, atmosfäär või inimtegevus. Seegi klassifikatsioon pole täiuslik, sest laine edasine dünaamika on suures osas sõltumatu selle algpõhjusest. Nii põhjustab ka kandiline telliskivi ringikujulisi laineid, ning atmosfääri mõjul võib sündida laine, mille areng ja tagajärjed on täpselt samad nagu tsunamil. Mõnikord kujutab tsunami endast tõesti vaid ühte lainet, kuid enamasti on tegemist mitmest lainest koosneva rühmaga.

Kõige sagedamini tekib tsunami siis, kui maavärina käigus merepõhi järsku tõuseb või langeb. Seetõttu registreeritakse lõviosa tsunamidest Vaiksel ookeanil, mida piirab geoloogiliselt väga aktiivne tsoon (vt “Maa Universumis” lk 33–48). Ka hiiglaslikud vulkaanipursked sünnitavad tsunamisid. Krakatau plahvatamisel Indoneesias 1883 tekkinud lainetes hukkus ligikaudu 36 000 inimest. Euroopa ajaloos põhjustas tõenäoliselt suurima katastroofi Santorini plahvatusel 17. sajandil eKr tekkinud hinnanguliselt 100–150 meetri kõrgune tsunami, mis laastas umbes 70 kilomeetri kaugusel paikneva Kreeta põhjaranniku. Mitmed ajaloolased on seisukohal, et nimelt see katastroof on põlistunud legendina Atlantisest. Lissabonis märatsesid 1755. aastal üheaegselt maa, tuli ja vesi, tappes kokku ligikaudu 60 000 inimest ning hävitades hulga unikaalseid kultuuriväärtusi, muu seas ka tähtsa osa Ameerika avastamisega seotud dokumentidest. Möödunud sajandi algul, aastal 1908, hukkus Messinas maavärina ja sellele järgnenud tsunami tõttu umbes 83000 inimest. Tsunami lähedane sugulane oli ka gigantne, kuni 250 meetri kõrgune laine, mis 1963. aastal tekkis hiiglasliku maalihke tulemusena Vajonti veehoidlas Itaalia põhjaosas, paiskas tohutu veehulga üle tammi ning kustutas ligi 2000 inimese eluküünla.


Suurus polegi kõige tähtsam

Vaid väga väheste nn megatsunamide kõrgus on olnud üle paarikümne meetri. Tsunami kõrgust on üsna raske usaldusväärselt mõõta. Näiteks annavad erinevad allikad 1958. aastal Alaskal Lituya lahte räsinud tsunami kõrguseks 50–150 meetrit; seejuures tungis vesi lahte piiravatel mäenõlvadel rohkem kui 500 meetri kõrgusele. Nii kõrge on tsunami vaid väga väiksel alal. Enamasti jääb ka kõige laastavama tsunami kõrgus alla 10 meetri.

Kagu-Aasia tsunami oli, nagu tsunamid ikka, rannast eemal peaaegu märkamatu. Selle kõrguseks mõõdeti umbes 60 sentimeetrit, mida avamerel seilava laeva pardal on sama hästi kui võimatu märgata. Ranna lähistel oli see palju kõrgem, kuid ka kõige enam kahjustatud paikades ulatus vaid veidi üle 10 meetri. Eesti rannavetes, Saaremaa ja Hiiumaa lääneranniku lähistel, tuleb sellise kõrgusega laineid ette mitu korda aastas. Ookeanis on tugevate tormidega 20 meetri kõrgused lained üsna sagedased ning laevad on kohtunud ka üle 30 meetri kõrguste lainetega. Seega ei tulene tsunami ohtlikkus ainuüksi tema kõrgusest.


*

Oma osa tsunami ohtlikkuses mängib tema väga suur pikkus. Ülipikk laine ei pruugi madalas vees murduda nagu murdlained Hawaiil. Pigem on tal omadus vähegi sobivate tingimuste korral rannalt peegelduda. Rannapiirkonda jõudes tekitab ta veetaseme tõusu. Laine poolt rannale paisatud veemass valgub mõne aja pärast tagasi ning soodsate asjaolude kokkusattumisel levib lainena taas avamerele või kulgeb mööda rannikulähedast merd. Ideaaljuhul on võimalik laine täielik peegeldumine, mida saab jälgida näiteks vannitoas. Praktikas aga on rannapiirkond võrdlemisi ebatasane ning üleujutust põhjustav laine peegeldub rannalt üsna nõrgalt. Teatavas mõttes erandiks oli siin 2005. aasta jaanuaritorm, milles mere omavõnkumised aitasid kaasa Soome lahe kõrge veeseisu tekkimisele.

Ent siiski pole ka pikkus ainus otsustav tegur. Kõige pikemad, mõne tuhande kilomeetrised pinnalained Maa ookeanides on tõusu-mõõnalained. Nende kõrgus avamerel jääb mõnekümne sentimeetri piiridesse ning vaid ranniku lähistel võib ulatuda mitme meetrini. Tõusu-mõõnalainete väga suur pikkus hoopis vähendab nende ohtlikkust, kuna veetase tõuseb rannal ülipikkade lainete lähenemisel väga aeglaselt. Euroopa ühes kõrgeima tõusu-mõõna kõrgusega (üle 10 meetri) piirkonnas St. Malo lahel Prantsusmaa looderannikul tõuseb vesi maksimaalselt kaks meetrit tunnis, mis loomulikult vähegi iseliikuvaid kaineid kodanikke (metsloomadest rääkimata) otseselt ei ohusta. Pealegi on tõusu ja mõõna saabumise aeg ette teada.



*

Erandlikel juhtudel kitsastes lahtedes või jõgede suudmetes, kus laine peegeldumine või levimine piki rannajoont pole võimalik, võib tõusulaine kujuneda järsuks veeseinaks, mida hüütakse booriks ja mis võib liikuda päris kaugele sisemaale. Boor esineb mõnedes kohtades, näiteks Severni jõel Inglismaal, varem ka Seine’i jõel lausa Pariisini välja, regulaarselt ning seda osatakse karta.

*



Pikkuse osas on tsunami pinnalainete seas auväärsel teisel kohal. Selle üksikute komponentide pikkus on üldiselt saja kilomeetri ringis, seega palju väiksem kui tõusu-mõõnalainetel. Ka tsunamilaine periood ei ole millegi poolest väga eriline. See on palju pikem tuulelainete perioodidest, kuid palju lühem tõusu-mõõnalainete perioodidest. Niisiis ei ole tsunami kui laine ükski eraldi võetud omadus erakordne. Tsunami ohtlikkuse saladus saab peituda järelikult vaid selle omaduste ohtlikus kombinatsioonis.


*

Tsunamil on sageli mitmed solitoni omadused. Lihtsaim soliton vee pinnal kujutab endast üksikut veevalli ehk üksiklainet, mis liigub ilma suurust ja kuju muutmata ning mis teise samasugusega kohtudes võib küll ajutiselt deformeeruda, kuid pärast kokkusaamist jätkab oma teed endise kuju ja kiirusega. Selliseid solitone on looduses vaadeldud juba 19. sajandi esimesel poolel ning vastava teooria loomisest möödub tänavu 110 aastat.

Klassikalises laines võngub veepind üles ja alla rahuliku veetaseme suhtes. Solitoni levimisel seevastu on vee pind kõikjal üle rahuliku veetaseme. Kui näiteks kolme meetri kõrguses klassikalises laines liigub veepind poolteist meetrit allapoole ja samavõrra ülespoole, siis sama kõrge soliton tõstab vee pinna kuni kolme meetri kõrgusele. Siiski, solitonilaadsed jooned vaid suurendavad tsunami ohtlikkust, kuid selle algpõhjustele on võimalik jälile jõuda klassikalist laineteooriat arvesse võttes.


Kiirus, kompaktsus ja kuju

Et tsunami on väga pikk laine, siis tema leviku kiirus on ookeani tüüpilise sügavuse, kuue kilomeetri puhul umbes 250 m/s ehk 800 km/t. Madalamasse vette jõudes leviku kiirus väheneb. Tsunami võimalikud mittelineaarsed ja solitonilaadsed omadused võivad teha siin väikesi korrektuure, kuid need on enamasti ebaolulised. Sumatra saare põhjaosa oli Kagu-Aasia maavärina epitsentrist vaid sadakonna kilomeetri kaugusel ning tsunami jõudis sinna veerand tunniga. Sri Lankat ja India idaosa tabasid hiidlained 1,5–2 tunni pärast. Tai rannikule jõudmiseks kulus tsunamil samuti umbes kaks tundi. Vahemaa Taini on küll lühem kui Indiani, kuid vee sügavus epitsentri ja Tai vahel Andamani meres on mõnevõrra väiksem. Somaaliasse jõudis tsunami seitsme tunniga. Veel Lõuna-Aafrikas, kus laine oli päral 16 tunniga, oli tsunami kõrgus poolteist meetrit. Lained tungisid ka Vaiksesse ookeani. Seal oli nende kõrgus enamasti 20–40 sentimeetrit, kuid näiteks Mehhiko rannikul Manzanillos mõõdeti tsunami kõrguseks veel 2,6 meetrit.

Kuna tsunami levib avamerel reaktiivlennuki kiirusega, võiks ju arvata, et ta tekitab ka suhteliselt tugevaid põhjahoovuseid ning et ta energia sumbub tänu põhjahõõrdele. Mõnevõrra ootamatult on veeosakeste kiirus võrdlemisi tagasihoidlik. Hinnanguliselt on 200 km pikkuse ja 60 cm kõrguse laine poolt 6 km sügavuses meres tekitatud vee kiirus vaid paar sentimeetrit sekundis, seega palju kordi väiksem tüüpilisest hoovuste kiirusest. Seetõttu on tsunami ja merepõhja vastasmõju üsna väike ning tsunami sumbumine põhjahõõrde tõttu tagasihoidlik.


*

Tavaliselt on merelained väga kõrged vaid seal, kus neid tuul või muud tegurid vahetult tekitavad. Kõrguse vähenemist tekkekohast kaugemal põhjustavad peamiselt kaks mehhanismi.

Tormilainete puhul mängib olulist osa lainete dispersioon ehk asjaolu, et lainetus koosneb mitmesuguse pikkusega komponentidest, mis sügavas vees liiguvad isesuguse kiirusega. Pikemad lained levivad kiiremini ning tormilainete energia hajub üha suuremale merealale ka siis, kui kõik lained liiguvad samas suunas. Tulemusena üksikute laineharjade kõrgus väheneb. See mehhanism aga ei toimi tsunami puhul, mis on nii pikk, et kõigi komponentide leviku kiirused on peaaegu võrdsed. Seetõttu püsib tsunami suhteliselt kompaktne ka tekkekohast võrdlemisi kaugel.

Teine mehhanism on seotud lainete difraktsiooniga. Kui visata näiteks kivi vette, siis lained levivad igas suunas, kattes järjest suurema ala. Teisi sõnu, nende energia jaotub üha suuremale pinnale. Lainete harjade pikkused suurenevad võrdeliselt kaugusega tekkekohast. Sama kiiresti väheneb ka lainetuse energia laineharja pikkusühiku kohta. Et laine energia on võrdeline laine kõrguse ruuduga, kahaneb üksikute lainete kõrgus võrdeliselt ruutjuurega läbitud teekonnast. Kui näiteks ühe kilomeetri kaugusel tekkekohast on megatsunami kõrgus 100 meetrit, siis 1000 kilomeetri kaugusel on sellest alles ligikaudu kolm meetrit. Veealuse maavärina tõttu tekkinud tsunami kõrgus tekkekohas on maakoore vertikaalsete liikumistega samas suurusjärgus, st maksimaalselt mõned meetrid ning üldiselt alla meetri. Seega peaks tsunami kõrgus 100 kilomeetri kaugusel olema kümmekond sentimeetrit ja 1000 kilomeetri kaugusel halvimal juhul vaid mõni sentimeeter. Enamasti ongi, ja need korrad moodustavad põhiosa 75 protsendist asjatutest häiretest.


Miks Kagu-Aasia tsunami oli nii püsiv

Küsimusele, miks siis vahel ei ole tegemist valehäirega, andis väga hea vastuse just Kagu-Aasia maavärin. Tõsi, kaugeltki mitte iga merepõhja värin ei tekita katastroofilist tsunamit. Kagu-Aasia maavärin aga raputas tegelikult 1200 kilomeetri pikkust tsooni kahe tektoonilise laama vahel. Selle intensiivseim osa kestis peaaegu kümme minutit. Maakoore rappumine levis mitme staadiumina mööda laamade piiri kiirusega ligikaudu 2 km/s.

Esimeses faasis toimusid intensiivsed maakoore liikumised umbes 400 kilomeetri laiusel ja 100 kilomeetri pikkusel alal ligikaudu 30 kilomeetrit allpool merepõhja. Järjestikuste tõugete epitsentrid liikusid algul peatõuke piirkonnast Sumatra põhjaosa lähistelt loode suunas umbes 100 sekundi vältel. Pärast väikest vaheaega liikusid edasiste tõugete epitsentrid põhja suunas veel mitmesaja kilomeetri võrra Nicobari saarte alt läbi Andamani saarte alla.

Maavärina tohutut summaarset võimsust näitab asjaolu, et hinnanguliselt nihkusid laamade servad teineteise suhtes 15 meetri ringis. Artikli kirjutamise ajal arvati, et nii Sumatra põhjatipp kui ka mõned Sumatrast loodes paiknevad saared liikusid 20–30 meetri võrra loode poole. Maavärina ajal kõikus merepõhi üles-alla mitme meetri võrra ning maakoore mõned osad nihkusid tõnenäoliselt ka vertikaalsuunas. Küllap varsti kuuleme täpsemalt, kui suured need nihked olid.

Selline väga pikk merepõhja liikumiste ala oli suhteliselt vähetähtis Sumatrat laastanud laine tekkimisel, küll aga mängis olulist osa tsunami mõjus kaugematele randadele. Nimelt oli “vette visatud kivi” seekord väga pikk – üle 1000 kilomeetri. See, et kivi “kukkus” mitme minuti vältel, on suhteliselt ebaoluline. Maakoore liikumisest tõusnud laine hari jõuab selle ajaga liikuda vaid mõnekümne kilomeetri kaugusele; seega kivi mõlemad “otsad” andsid hoogu ühe ja sama laineharja liikumisele.

Fundamentaalselt oluline on asjaolu, et teatav osa tekkinud lainest oli väga pika praktiliselt sirge harjaga. Ka sellistel lainetel on tendents jaotuda järjest laiemale merealale. Võrreldes juba algselt ringikujuliste lainetega, hakkab see protsess mõjutama sirge laineharja keskosa alles siis, kui kaugus tekkimiskohast ületab mitmeid kordi sirge osa pikkuse. Kagu-Aasia tsunami puhul niisiis paljude tuhandete kilomeetrite kaugusel. Sirge pikaharjalise lainefrondi levimisel väheneb lainekõrgus väga aeglaselt. Veepind on pinnalainete jaoks peaaegu ideaalne lainejuht, kus energiakadu leviku teekonna kohta on väiksem kui elektrivoolul hõbejuhtmes. Selle omaduse tõttu levivad kauge tormi tekitatud lained (ummiklained), mille harjad on väga pikad ja praktiliselt sirged ning mis kõik levivad ühes suunas, kergesti üle ookeanide.


Ennustus ja tegelikkus

Katastroofid tekivad, kui kumuleeruvad mitmed üksikult võetuna võrdlemisi ebatõenäolised ja suhteliselt ohutud tegurid. Nõnda on ka tsunamiga, eriti selle mõjuga kaugemates randades. Maavärina lähikonnas sõltub laine kõrgus põhiliselt maakoore vertikaalliikumise amplituudist ning tsunami on peaaegu alati laastav. Seetõttu oleks tark juhul, kui rannikul on tunda tugevat maavärinat, suunduda kohe sisemaale. Viieteistkümne minutiga jõuab rahulikult tulla alla rannaäärse hotelli viiendalt korruselt ja minna kilomeetri kaugusele, kuhu veetõus võib küll jõuda, kuid enamasti piirdub kahju vaid märgade kingade ja püksisäärtega.

Kaugemates randades võivad ohtlikult kõrged lained tekkida vaid siis, kui maavärina piirkond on väga suur ning ennekõike juhul, kui mõnede tekkivate lainete harjad on sirged. Maavärina võimsust on suhteliselt lihtne kiiresti hinnata seismiliste meetoditega. Maavärina n-ö sisemist struktuuri, mille tõttu tekib vahel eriti ohtlik tsunami, on raskem kähku kindlaks teha. Juba leviva tsunami kõrgust mingis punktis on samuti suhteliselt lihtne mõõta. Ent tsunami geomeetria väljaselgitamine on väga keerukas ning sageli teostamatu. Teatavat abi saab siin varasemate tsunamide statistikast ning maakoore murrangupiirkondade geomeetriast. Murranguvööndid pole aga sirged, mistõttu suhteliselt lähestikku toimunud maavärinate korral võivad ohtlikud lained tabada erinevaid randu. Selles valguses on 25-protsendine täppiminek suurepärane tulemus.

Kagu-Aasia tsunami oli esimene, mille liikumist mõõdeti satelliitidelt peaaegu et reaalajas. Unikaalsed andmed saadi õnneliku juhuse tõttu: kaks USA-Prantsuse satelliiti – TOPEX/Poseidon ja Jason-1 – olid just Bengali lahe kohal kaks tundi pärast maavärinat. Nad salvestasid ookeani pinna topograafia kaheksa minuti jooksul ligikaudu 3000 kilomeetri pikkusel lõigul. Avaookeanis oli tsunami maksimaalne kõrgus 60 sentimeetrit. Satelliidipildilt on näha, et tsunami liikus mitme kõrge lainena. Arvutusmudelid suutsid võrdlemisi täpselt reprodutseerida lainete maksimaalse kõrguse ja paiknemise. Ka sellelt pildilt nähtub, et lääne suunas leviva laine front on kohati üsna sirge. Nimelt selle iseärasuse tõttu said kannatada mõned pealtnäha varjus olevad India rannad.


Nähtamatu avamerel ja tappev rannikul

Ookeanil peaaegu märkamatu tsunami muundumine purustavalt kõrgeks veemassiks rannikupiirkonnas on põhiosas tingitud üldistest mehhanismidest, mis ohjavad lineaarsete lainete ümberkujunemist muutuva sügavusega vees. Laine periood jääb samaks – kui see peaks muutuma, oleks tegemist juba hoopis teise lainega –, küll aga teisenevad laine levimisel sügavamalt merealalt madalamale nii laine kõrgus ja pikkus kui ka laine poolt liikuma pandud veeosakeste kiirus. Pikkadel lainetel on huvitav iseärasus, nimelt ei sõltu kõigi nimetatud suuruste muutumise määr praktiliselt laine enda omadustest ning on esimeses lähenduses vaid sügavuste suhte funktsioon.

Et laine kõrgus madalasse vette jõudmisel suureneb, on üldtuntud nähtus, mida põhjustab nii energia kui ka laineharja leviku aeglustumine vee sügavuse vähenedes. Teoreetiliselt kasvab 6,25 kilomeetri sügavusest veest 10 meetri sügavusele jõudnud laine kõrgus viis korda ehk 60 cm kõrgusest lainest saab kolme meetri kõrgune. Toodud hinnang kehtib muidugi vaid seni, kuni laine kõrgus on palju väiksem vee sügavusest. Päris madalas vees toimivad juba teised mehhanismid, mille tõttu tegelik veetõus võib olla palju suurem. Aga juba kolmest meetrist piisab, et hukkuks tuhandeid inimesi, sest tegelikult on uppujale ükskõik, kas ta pea kohal on vett meetri või kilomeetri jagu.


*


Nii laine pikkus kui ka selle liikumise kiirus madalasse vette jõudmisel kahaneb võrdeliselt ruutjuurega sügavuste suhtest. Paarisaja kilomeetri pikkune laine, mis 6,25 kilomeetri sügavuses vees liigub kiirusega 250 m/s, on kümne meetri sügavuses vees kaheksa kilomeetri pikkune ja levib kiirusega 10 m/s. Selle periood on seisva vaatleja jaoks mõlemal juhul umbes kolmteist minutit, mis võrdlemisi täpselt vastab näiteks 1960. aastal Hawaiil Hilo linna purustanud tsunami üksikute lainete perioodidele.

Teatavas mõttes seisneb tsunami ohtlikkus lainelise liikumise organiseerivas mõjus. Avamerel pealtnäha aeglaselt liikuvate veeosakeste energia on justkui sünkroniseeritud nõnda, et nad madalamas vees sulanduvad erakordselt purustavaks mõjuks. Veeosakeste kiirus madalasse vette jõudvas tsunamis kasvab nii laine kõrguse suurenemise kui ka vee sügavuse vähenemise tõttu. Ülalmainitud parameetritega laine tekitab kümne meetri sügavuses vees hoovuse kiirusega ligikaudu 3 m/s.

Nende numbrite taga on aga mitme kilomeetri laiune ja mitme meetri kõrgune veemass, mille maavärina poolt tekitatud laine on pannud organiseeritult liikuma kärestikulise mägijõe kiirusega. Peaaegu kuni rannajooneni hoiavad seda koos mehhanismid, mis ohjavad lainete liikumist merel ning mille mõjul on tsunami rannast eemal praktiliselt ohutu. Edasi toimivad pigem sellised füüsikaseadused, mis kirjeldavad veehoidla tammi murdumisel tekkivaid protsesse. Nimelt käivitub ranna vahetus läheduses tsunami põhiline surmatoov tegur – mitte niivõrd laine kõrgus, kuivõrd asjaolu, et laine toob rannale tohutu veemassi, mis jätkab liikumist sisemaa suunas.


Tsunami ja Eesti

Eesti vetes kauges minevikus esinenud tsunamidest annavad tunnistust geoloogilistes läbilõigetes leitud liivakihid. Ajaloolistel aegadel on tsunamid olnud üsna tagasihoidlikud, võrreldes Pärnut või Peterburi uputanud veetõusudega. Väiksemat sorti tsunamisid on ette tulnud nii Riia lahel kui ka Läänemere avaosas ja Soome lahel. Lähiajaloo tugevaim, 1976. aasta Osmussaare maavärin tekitas kuni 1,5 meetri kõrguse tsunami. Maakoor on aga siinkandis võrdlemisi rahulik ning Eesti randasid laastav tsunami on vähetõenäoline ja atmosfääritingimuste põhjustatud üleujutused märksa tõsisemad ka tulevikus.

Mitmete Eesti teadlaste huvi on kaudselt seotud tsunami dünaamikaga. Tsunamil ei pruugi olla solitoni omadusi kohe tekkemomendil. Küll aga võib ta, nagu iga pikk laine, kujuneda madalamas vees järjest rohkem solitonilaadseks. Sellist protsessi on üksikasjalikult analüüsinud Tallinna Tehnikaülikooli Küberneetika Instituudis akadeemik Jüri Engelbrecht ja tema kolleegid. Sobivate füüsikaliste tingimuste korral kujuneb nii üksikust veemäest kui ka siinuslainete jadast solitonide ansambel, mis edasi elab oma sisemiste reeglite alusel. Solitoni leviku kiirus on natuke suurem kui siinuslainel, kuid vahe on vaid mõni protsent ning prognoosi seisukohalt ebaoluline. Oluline on hoopis see, et ka juhul, kui tsunami tekib siinuslainena või siinuslainete ketina, hakkab ta teatava aja pärast käituma mittelineaarse maailma reeglite järgi. Kuidas see protsess looduses välja näeb, võib ilusa ilmaga vaadelda Tallinna lahe rannas. Tsunami minimudeliks on pikem kiirlaevalaine. Sügaval vees on see praktiliselt siinusekujuline. Ligikaudu 3–4 meetri sügavuses kujuneb sellest aga kena lainevallide jada, mille vahel veepind pikka aega praktiliselt ei liigu. Aga neist mõni teine kord.


LOE VEEL
Artikli täisversiooni loe ning jooniseid ja pilte vaata ajakirja trükinumbrist.

Atwater B. F. and many others, Surviving a Tsunami – Lessons from Chile, Hawaii, and Japan U.S. Geological Survey Circular 1187. National Tsunami Hazard Mitigation Program. Prepared in cooperation with Universidad Austral de Chile, the University of Tokyo, the University of Washington, the Geological Survey of Japan, and the Pacific Tsunami Museum. U.S. Department of the Interior and, United States Government Printing Office, 1999; Maggie McKee, Radar satellites capture tsunami wave height, New Scientist, 06. January 2005; http://pubs.usgs.gov/circ/c1187/



TARMO SOOMERE (1957) on Tallinna Tehnikaülikooli Küberneetika Instituudi vanemteadur, füüsika-matemaatikadoktor.




Tarmo Soomere