Het woord "tsunami" doet meteen denken aan de verwoesting die deze unieke krachtige golven kunnen aanrichten. De tsunami's waar we het vaakst over horen, worden veroorzaakt door onderzeese aardbevingen, en de golven die ze genereren, kunnen reizen met snelheden tot 250 mijl per uur en tientallen meters hoog worden wanneer ze aan land komen en breken. Ze kunnen enorme overstromingen en snelle wijdverbreide verwoestingen veroorzaken in kustgebieden, zoals gebeurde in Zuidoost-Azië in 2004 en in Japan in 2011.

Maar significante tsunami's kunnen ook door andere gebeurtenissen worden veroorzaakt. De gedeeltelijke ineenstorting van de vulkaan Anak Krakatau in Indonesië in 2018 veroorzaakte een tsunami waarbij meer dan 400 mensen omkwamen. grote aardverschuivingen, die enorme hoeveelheden puin de zee in sturen, kan ook tsunami's veroorzaken. Wetenschappers willen natuurlijk graag weten hoe en in hoeverre ze onder verschillende omstandigheden de kenmerken van tsunami's kunnen voorspellen.

De meeste modellen van tsunami's die door aardverschuivingen worden gegenereerd, zijn gebaseerd op het idee dat de grootte en kracht van een tsunami wordt bepaald door de dikte, of diepte, van de aardverschuiving en de snelheid van het "front" als het het water raakt. In een paper getiteld "Niet-lineaire regimes van tsunami-golven gegenereerd door een granulaire ineenstorting, " online gepubliceerd in de Journal of Fluid Mechanics , UC Santa Barbara werktuigbouwkundig ingenieur Alban Sauret en zijn collega's, Wladimir Sarlin, Cyprien Morize en Philippe Gondret bij de Fluids, Laboratorium voor automatisering en thermische systemen (FAST) aan de universiteit van Parijs-Saclay en het Franse nationale centrum voor wetenschappelijk onderzoek (CNRS), meer licht op het onderwerp werpen. (Het artikel zal ook verschijnen in de gedrukte editie van 25 juli van het tijdschrift.)

Dit is de laatste in een reeks artikelen die het team heeft gepubliceerd over milieustromen, en met name op tsunami-golven die worden gegenereerd door aardverschuivingen. Eerder dit jaar, ze toonden aan dat de snelheid van een ineenstorting - d.w.z. de snelheid waarmee de aardverschuiving zich voortplant wanneer deze in het water komt - regelt de amplitude, of verticale maat, van de golf.

In hun meest recente experimenten, de onderzoekers maten zorgvuldig het volume van het korrelige materiaal, die ze toen loslieten, waardoor het instortte zoals een klif zou doen, in een lange, smal kanaal gevuld met water. Ze ontdekten dat hoewel de dichtheid en diameter van de korrels in een aardverschuiving weinig effect had op de amplitude van de golf, het totale volume van de korrels en de diepte van de vloeistof speelden een veel crucialere rol.

"Als de korrels in het water komen, ze werken als een zuiger, waarvan de horizontale kracht de vorming van de golf bepaalt, inclusief de amplitude ten opzichte van de diepte van het water, " zei Sauret. (Een resterende uitdaging is om te begrijpen wat de snelheid van de zuiger regelt.) "De experimenten toonden ook aan dat als we de geometrie van de eerste kolom [het materiaal dat in het water stroomt] weten voordat het instort en de diepte van het water waar het landt, we kunnen de amplitude van de golf voorspellen."

Het team kan dit element nu toevoegen aan het evoluerende model dat ze hebben ontwikkeld om de dynamiek van de aardverschuiving en het ontstaan ​​van de tsunami te koppelen. Een bijzondere uitdaging is het beschrijven van de overgang van een aanvankelijke droge aardverschuiving, wanneer de deeltjes worden gescheiden door lucht, tot een korrelige stroom onder water, wanneer het water een belangrijke invloed heeft op de beweging van deeltjes. Zoals dat gebeurt, de krachten die op de korrels inwerken veranderen drastisch, invloed op de snelheid waarmee de voorkant van de korrels waaruit de aardverschuiving bestaat, in het water komt.

Momenteel, er is een grote kloof in de voorspellingen van tsunami's op basis van vereenvoudigde modellen die rekening houden met de veldcomplexiteit (d.w.z. de geofysica), maar leg niet de fysica van de aardverschuiving vast wanneer deze het water ingaat. De onderzoekers vergelijken nu de gegevens van hun model met gegevens die zijn verzameld uit praktijkvoorbeelden om te zien of ze goed correleren en of veldelementen de resultaten kunnen beïnvloeden.