Wiskundigen hebben een manier bedacht om de grootte van een tsunami en zijn vernietigende kracht te berekenen, ruim voordat deze aan land gaat, door snel bewegende onderwatergeluidsgolven te meten, het openen van de mogelijkheid van een realtime systeem voor vroegtijdige waarschuwing.

De geluidsgolven, bekend als akoestische zwaartekrachtgolven (AGW's), komen van nature voor en kunnen worden gegenereerd in de diepe oceaan na tsunami-triggers, zoals aardbevingen onder water.

Ze kunnen meer dan 10 keer sneller reizen dan tsunami's en zich in alle richtingen verspreiden, ongeacht het traject van de tsunami, waardoor ze gemakkelijk op te pikken zijn met behulp van standaard onderwater hydrofoons en een ideale bron van informatie voor vroegtijdige waarschuwingssystemen.

In een nieuwe studie gepubliceerd in de Journal of Fluid Mechanics , wetenschappers van de Universiteit van Cardiff hebben aangetoond hoe de belangrijkste kenmerken van een aardbeving, zoals de locatie, looptijd, dimensies, oriëntatie, en snelheid, kan worden bepaald wanneer AGW's worden gedetecteerd door slechts een enkele hydrofoon in de oceaan.

Belangrijker, zodra de foutkenmerken zijn gevonden, het berekenen van de tsunami-amplitude en potentiële vernietigende kracht wordt trivialer, stellen de onderzoekers.

Hoofdauteur van de studie Dr. Usama Kadri, van Cardiff University's School of Mathematics, zei:"Door metingen te doen van akoestische zwaartekrachtgolven, we hebben eigenlijk alles wat we nodig hebben om een ​​tsunami-alarm af te laten gaan."

Onderwaterbevingen worden veroorzaakt door de beweging van tektonische platen op de oceaanbodem en zijn de belangrijkste oorzaak van tsunami's.

Tsunami's worden momenteel gedetecteerd via dartboeien - drijvende apparaten die door tsunami's veroorzaakte drukveranderingen in de oceaan kunnen meten. Echter, de technologie is gebaseerd op een tsunami die fysiek de dartboeien bereikt, wat problematisch kan zijn als de boeien dicht bij de kustlijn liggen.

De huidige technologie vereist ook de distributie van een groot aantal boeien in oceanen over de hele wereld, wat erg kostbaar is.

"Hoewel we momenteel aardbevingen kunnen meten met behulp van seismische sensoren, deze vertellen ons niet of tsunami's waarschijnlijk zullen volgen, "Vervolgde Dr. Kadri.

"Met behulp van geluidssignalen in het water, we kunnen de kenmerken van de aardbevingsfout identificeren, waaruit we vervolgens de kenmerken van een tsunami kunnen berekenen. Omdat onze oplossing analytisch is, alles kan bijna realtime worden berekend.

"Ons doel is om binnen enkele minuten na opname van de geluidssignalen in een hydrofoonstation een tsunami-alarm te kunnen laten afgaan."

AGW's zijn natuurlijk voorkomende geluidsgolven die met de snelheid van het geluid door de diepe oceaan bewegen en duizenden meters onder het oppervlak kunnen reizen.

AGW's kunnen tientallen of zelfs honderden kilometers lang meten en men denkt dat bepaalde levensvormen zoals plankton, die niet tegen de stroom in kunnen zwemmen, vertrouwen op de golven om hun beweging te helpen, hun vermogen om voedsel te vinden te vergroten.