צונאמי ביפן: כיצד רעידת אדמה הרסנית יוצרת גלי ענק
ב-11 במרץ 2011, בשעה 14:46 אחר הצהריים, התחוללה אחת הרעידות העוצמתיות ביותר שתועדו אי פעם. רעידת אדמה בעוצמה 9.0 בסולם ריכטר פקדה את החוף הצפון-מזרחי של יפן, כ-130 ק"מ ממזרח לעיר סנדאי במחוז מיאגי. הרעידה נמשכה מספר דקות, זמן שנראה נצחי לאלו שחוו אותו. היא הורגשה למרחקים עצומים, בפטרופבלובסק-קמצ'טסקי שברוסיה, בקאו-שיונג שבטייוואן, ואפילו בבייג'ין שבסין.
מה שהתרחש מתחת לקרקעית האוקיינוס באותו יום היה תהליך גיאולוגי אדיר. באזור שבו הלוח הטקטוני הפסיפי צולל מתחת ללוח הצפון-יפני, תנועה שמתרחשת בקצב איטי של 8-9 ס"מ לשנה, נבנה מתח עצום במשך עשרות שנים. כשהמתח הגיע לנקודת השבירה, קטע שלם מקרקעית האוקיינוס, באורך של כ-500 ק"מ וברוחב של 200 ק"מ, זז בפתאומיות. חלקים מהקרקע התרוממו במספר מטרים, ואזור שלם של קרקעית הים זז כ-50 מטר מזרחה.
ההתרוממות הפתאומית הזו העתיקה ממקומה נפח עצום של מים. כשמדברים על "העתקת מים", הכוונה היא לתזוזה אנכית פתאומית של מסת מים אדירה. זה שונה לחלוטין מגלים רגילים שנוצרים מרוח. כאן, כל עומק האוקיינוס, אלפי מטרים של מים, נאלצו לזוז בבת אחת. האנרגיה שהשתחררה הייתה עצומה, ויצרה סדרה של גלי צונאמי שהתפשטו לכל הכיוונים.
באזור סנדאי, הגלים נעו במהירות של 700 קמ"ש, כמעט כמו מטוס סילון. גובה הגלים הגיע ל-40.5 מטרים במיאקו שבמחוז איווטה, הגובה הגבוה ביותר שנרשם אי פעם בהיסטוריה היפנית. זה כמו בניין בן 13 קומות של מים שנע במהירות אדירה לכיוון החוף.
הצונאמי הציף שטחים נרחבים ביפן. בחלק מהאזורים, הגלים חדרו עד 10 ק"מ פנימה ליבשה. כשמי השיטפונות נסוגו חזרה לים, הם נשאו עמם כמויות עצומות של פסולת, מכוניות, בתים שלמים, וגם אלפי קורבנות שנלכדו בשיטפון. רובם המכריע של ההרוגים, 90.64% מתו מטביעה.
השפעות הרעידה לא הסתכמו בהרס המקומי. האי הונשו זז 2.4 מטרים מזרחה. ציר כדור הארץ זז, ומהירות הסיבוב של כדור הארץ גדלה, מה שקיצר את היום במיקרו-שניות בודדות. חלקים מהחוף היפני שקעו, מה שאפשר לצונאמי לחדור עמוק יותר ליבשה. זו הייתה רעידת אדמה שלא רק הרסה ערים, היא שינתה את צורת כדור הארץ עצמו.
המחיר האנושי היה נורא. נכון ליוני 2021, מספר ההרוגים הרשמי עמד על 19,747 איש. 2,556 נוספים נחשבו נעדרים, גופותיהם לא נמצאו. אלפי מקרי מוות נוספים הוכרו כ"מקרי מוות עקיפים", אנשים שמתו מסיבוכים או השפעות אחרות שחוו במהלך ולאחר האסון. הנזק הכלכלי המוערך הסתכם ביותר מ-300 מיליארד דולר, מה שהופך אותו לאסון הטבע היקר ביותר בהיסטוריה.
למה דווקא יפן?
יפן נמצאת במיקום גיאוגרפי ייחודי, ומסוכן במיוחד. המדינה ממוקמת על "טבעת האש של האוקיינוס השקט", אזור שבו מתרחשת פעילות סייסמית אינטנסיבית. זהו אזור שבו לוחות טקטוניים ענקיים נפגשים, מתנגשים ויורדים אחד מתחת לשני. מה שגורם לרעידות אדמה תכופות וצונאמי.
מסד הנתונים ההיסטורי הגלובלי של צונאמי של NOAA – מנהל האוקיינוסים והאטמוספירה הלאומי, מכיל רשימה של אירועי צונאמי היסטוריים ברחבי העולם. הנתונים מדברים בעד עצמם: 78% מאירועי הצונאמי המתועדים היו באוקיינוס השקט.
יפן היא המדינה עם האחוז הגבוה ביותר של צונאמים שנוצרו מאז 1900, שזה 21% מכלל הצונאמים בעולם. אחריה אינדונזיה עם 8%. זאת בשל מיקומה של יפן על אזור שבו שברים גדולים יכולים ליצור רעידות אדמה גדולות. אבל למה בכלל רעידת אדמה בים יוצרת צונאמי? התשובה טמונה בהבנת ההבדל בין גלים רגילים לבין גלי צונאמי.
רוב הגלים שאנחנו רואים בחוף נוצרים על ידי רוח. כשהרוח נושבת על פני שטח האוקיינוס, היא מעבירה אנרגיה למים ומעקירה אותם, וזה יוצר גלים שהאנרגיה שלהם מוגבלת לשכבה העליונה של האוקיינוס. גלים אלה נעים במהירות של 15 עד 50 קמ"ש.
לעומת זאת, גלי צונאמי נוצרים באמצעות מנגנון שונה לחלוטין. כאשר רעידת אדמה תת-ימית, התפרצות געשית או מפולת גורמים להעתקת מים במים גדולה, האנרגיה הזו חייבת ללכת לאיזשהו מקום. והיא מייצרת סדרה של גלים שהאנרגיה שלהם משתרעת לאורך כל עומק האוקיינוס, לאורך אלפי מטרים. זה כמו ההבדל בין לנשוף על ברווז באמבטיה לבין להפיל פנימה סלע שמעתיק את המים ופשוט מעיף אותו. הצלילה מעתיקה הרבה יותר מים, ולכן היא יוצרת סט גדול הרבה יותר של גלים.
מכיוון שהאנרגיה בגלי צונאמי מגיעה עד לתחתית האוקיינוס, עומק קרקעית הים הוא הגורם העיקרי שקובע כמה מהר הם נעים. החישוב די פשוט: מכפילים את עומק האוקיינוס, שזה 4,000 מטר בממוצע, בכוח המשיכה ולוקחים את השורש הריבועי. כך מקבלים מהירות ממוצעת של כ-700 קמ"ש. זה הרבה יותר מהיר ממהירות הגלים הטיפוסיים.
באוקיינוס הפתוח, גלי צונאמי יכולים להיות קטנים ואפילו עשויים להיות בלתי ניתנים לזיהוי על ידי סירה על פני השטח. אבל כאשר הצונאמי מתקרב ליבשה, האוקיינוס הופך רדוד יותר ויותר וכל אנרגיית הגלים שהשתרעה אלפי מטרים לתחתית האוקיינוס העמוק נדחסת. המים שנעקרו צריכים ללכת לאנשהו. המקום היחיד ללכת אליו הוא למעלה, ולכן הגלים הופכים גבוהים יותר ויותר ככל שהם מתקרבים לחוף.
כאשר צונאמי מגיעים לחוף, הם לעתים קרובות אינם נשברים כמו גל ים טיפוסי. במקום זאת, הם יותר כמו קיר גדול של מים שיכול להציף אדמה ליד החוף, כאילו פני הים היו עולים פתאום בכמה מטרים או יותר. מחקרים שנערכו על צונאמי 2011 הראו שהמים לא היו גל מתרסק כפי שמוצג בסרטים, אלא עלו בהדרגה כמו שיטפון שבנה כוח הידרוסטטי מלחץ של מים עומדים. זה יכול לגרום להצפות וזרמים חזקים מאוד שיכולים בקלות לסחוף אנשים, מכוניות ובניינים.
לא כל רעידת אדמה יוצרת צונאמי. רעידת אדמה חייבת להיות גדולה מספיק וקרובה מספיק לקרקעית האוקיינוס כדי לגרום לתנועה אנכית של קרקעית האוקיינוס. רוב האירועים המתועדים הם בעוצמה 7.5 ומעלה, בעומק רדוד של 24-32 ק"מ. הגורמים הקריטיים בגודל הצונאמי הנוצר הם: כמות התנועה של קרקעית האוקיינוס, גודל האזור שבו היא מתרחשת, ועומק המים במקור.
מערכות התרעה מתקדמות נגד צונאמי
תושבי סנדאי קיבלו אזהרה של דקות ספורות בלבד לפני שהצונאמי פגע. זה לא הספיק. עשרות אתרי פינוי נשטפו, ובחלק מהמקרים החלטות פינוי גרועות הובילו לאסון. למה זה קרה? למה מערכת האזהרה המתוחכמת של יפן לא הצליחה להציל יותר חיים?
הסוכנות המטאורולוגית של יפן הוציאה את אזעקת הצונאמי הראשונה ב-14:49, שלוש דקות לאחר הרעידה. זמן תגובה מהיר מאוד. אבל הבעיה הייתה בתוכן ההתרעה. הסוכנות העריכה בתחילה גבהי צונאמי של 3 עד 6 מטרים במחוזות איווטה, מיאגי ופוקושימה, הרבה מתחת לגבהים בפועל. זאת משום שהסוכנות העריכה נמוך מדי את עוצמת הרעידה כ-7.9, בעוד העוצמה בפועל הייתה 9.0.
ב-15:16, כחצי שעה לאחר הרעידה, הסוכנות תיקנה את ההערכה לגובה של 6-10 מטרים. ב-15:31, כמעט 3/4 שעה לאחר הרעידה, הסוכנות תיקנה שוב, ליותר מ-10 מטרים. המידע המתוקן לא הגיע לכולם. אנשים היו כבר בתהליך פינוי, ומערכות החשמל והתקשורת כשלו בגלל הרעידה. לפי סקרי ראיונות של ממשלת יפן, כמעט מחצית מהאוכלוסייה לא קיבלה מידע על צונאמי או פקודות פינוי באזורים שנפגעו. 60-70% לא קיבלו את המידע המתוקן על גבהי הצונאמי.
ההערכה הנמוכה של גובה הצונאמי כנראה תרמה לעיכוב בפינוי האנשים. כשאנשים שומעים על גלים בגובה 3 מטרים, הם עשויים לחשוב שהחומות שבנו יגנו עליהם. אבל כשהגלים מגיעים בגובה של 15 מטרים או יותר, זה סיפור אחר לגמרי. חומות הים של יפן תוכננו לעצור גלים בגובה של עד 8 מטרים. רעידת האדמה של 2011 הביאה גלים בגובה של 12 עד 15 מטרים. החומות אמנם הפחיתו את כוח הצונאמי, אך הגלים העצומים עדיין שטפו מעל הקצה, ובמקרים מסוימים ריסקו את המבנים לחלוטין.
לאחר האסון, יפן החלה לבנות מערכות חדשות, מערכות שישנו את כללי המשחק. המדינה פיתחה רשתות תצפית קרקעית ימית מתקדמות לרעידות אדמה וצונאמי, עם אלפי קילומטרים של כבלים ועשרות מצפי כוכבים בקרקעית האוקיינוס. המערכות כוללות חיישני תנודות קרקע ומודדי תאוצה שמספקים ניטור ישיר ובזמן אמת של אזורי הסחף התת-ימיים.
מערכות אלו מאפשרות זיהוי מוקדם יותר של רעידות אדמה וצונאמי, ומספקות זמן יקר נוסף להתרעה. מספיק זמן להאט רכבות מהירות, לשדר אזהרות, להיכנס מתחת לשולחנות. ב-11 במרץ 2011, 19 רכבות קליע כולל 2 שהיו במהירות 270 קמ"ש, נסעו בקו טוהוקו שינקנסן. כל הרכבות הצליחו לעצור בבטחה זמן קצר לאחר שהרעידה התרחשה ללא נפגעים. המערכת זיהתה את גל ה-P, הגל הסייסמי הראשון, המהיר יותר, ועצרה את הרכבות על ידי ניתוק אוטומטי של אספקת החשמל שלהן.
מערכות הניטור עשויות לספק לסייסמולוגים אוצר של נתונים חדשים. בעלי עניין מיוחד הם אירועי החלקה איטית, שבהם שברים משתחררים בהדרגה ללא רעידות אדמה. בעוד שאירועי החלקה איטית בדרך כלל אינם נוכחים לפני רעידות אדמה קטנות, הם מתרחשים לעתים קרובות בימים שלפני רעידות גדולות, אולי מנתקים מספיק מאזור השבר שזה מכין את המערכת לרעידת אדמה גדולה. חוקרים מקווים שזה עשוי להיות משהו שניתן יהיה להשתמש בו כמערכת לזיהוי מבשרי רעידת אדמה. עם זאת, לא כל אירועי ההחלקה האיטית מלווים ברעידות אדמה.
מעבר למערכות הניטור, יפן גם בנתה חומות ים חדשות. לאחר 2011, הממשלה היפנית הקצתה מיליארדי דולרים לתיקון ובניית מאות קילומטרים של חומות ים לאורך החוף הצפון-מזרחי. המבנים החדשים גבוהים יותר מאלה שעמדו קודם לכן, ומגיעים לגובה של עד כחמש עשרה מטרים באזורים מסוימים, נתמכים על ידי יסודות עמוקים. החומות כוללות בסיסים רחבים יותר וקירות פנימיים מחוזקים כדי לספוג טוב יותר את ההשפעה של גלים ולעזור למנוע מהן להתמוטט.
לא כולם מרוצים. דאגה אחת שיש לחוקרים היא שחומות ים סופר-גבוהות עלולות למעשה להחמיר את ההשפעה של צונאמי, על ידי יצירת מחסום דמוי סכר שיכול לשחרר זרם אינטנסיבי עוד יותר אם הוא נשבר. ולחלק מהתושבים, הן פשוט מכוערות. באזורים מסוימים הן כמעט בגובה של ארבע קומות, חוסמות את הנוף של הים לחלוטין ומשאירות חלק מהמקומיים מרגישים כאילו הם בכלא. אחרים חוששים שהחומות ירתיעו תיירים, או שהן הורסות את פרנסת הקהילה שלהם ואת התרבות שלהם ליד הים.
יפן מבינה שחומות ים לבדן אינן מספיקות. המדינה מחלקת צונאמי לשתי רמות: רמה 1 , צונאמי שמתרחש בתדירות גבוהה יחסית, עם השפעה נמוכה יותר. חומות הים החדשות מתוכננות להגן מפני רמה זו. רמה 2 , צונאמי נדיר במיוחד, עם השפעה גבוהה מאוד. עבור צונאמי מרמה 2, חומות ים לבדן אינן מספיקות. חינוך ציבורי, מסלולי פינוי ומערכות אזהרה מתאימות מהווים כולם חלק ממערכת הגנה רחבה יותר.
הגישה היפנית כוללת גם תפיסה שמדגישה פינוי עצמאי מצונאמי. התפיסה מתייחסת לשלושה שלבים: ראשית , אתה עצמך צריך לפנות מיד כשאתה מרגיש רעידת אדמה או שומע אזהרה. שנית , אם אתה לא יכול לפנות לבד, הקהילה תעזור לך. שלישית , רק אם שני השלבים הראשונים נכשלים, הממשלה תתערב. זו תפיסה שמעמידה את האחריות הראשונית על הפרט, ומדגישה את חשיבות המוכנות האישית והקהילתית.
תגובות (1)