Storm of tsunami?

Zowel stormen als tsunami’s hebben een enorme kracht om sediment op het land te brengen. Om erachter te komen hoe vaak tsunami’s voorkomen, zoeken wetenschappers de kustnabije gebieden af naar bewijzen voor tsunami’s uit het verleden. Groot probleem is het uit elkaar houden van de sporen van stormen en tsunami’s. Dit is uiteraard van cruciaal belang om de mensen in een risicogebied van de juiste informatie te voorzien. Voor hun eigen veiligheid.

Ondanks de kracht van zowel storm als tsunami is het achterliggende proces anders. Tsunamigolven zijn ver van de kust erg breed en niet zo hoog in dwarsdoorsnede, terwijl dit bij stormen juist omgekeerd is. Daarnaast bestaat een tsunami slechts uit één of enkele golven. De golven van een storm kunnen daarentegen uren tot dagen aanhouden. Over het algemeen is de kracht van een tsunamigolf vaak veel groter dan die van een individuele stormgolf, tenzij het om een kleine tsunami gaat. Zeker voor de grote tsunami’s geldt dat ze te onderscheiden zijn van stormen. Dat doen wetenschappers door te kijken naar het sediment dat is afgezet én naar waar dit sediment terecht is gekomen.

Mensen rennen weg van de tsunamigolven die Thailand overspoelen. De golven nemen op hun weg veel sediment mee het land op.

Verschillen in zandlagen

Eén van de manieren om te weten te komen of het om een storm of een tsunami gaat is het onderzoeken van het aantal laagjes in de zandafzetting. Een grote storm laat gewoonlijk één zandlaagje achter waarin meestal enkel materiaal vanuit de oceaan te vinden is. Een tsunami laat in veel gevallen meerdere laagjes achter. Een tsunami bestaat meestal uit meerdere golven. Het eerste laagje bevat materiaal dat vanuit de oceaan is meegenomen. Dit wordt afgezet door de inkomende golf. Het tweede laagje wordt afgezet bij het terugtrekken van de eerste golf en bevat meer materiaal afkomstig van het land zelf. Elke golf bouwt idealiter twee laagjes op, vooral in de buurt van de kust.

Er is verder onderscheid te maken in de laagjes zelf door het bestuderen van de korrelgrootte. Bij het binnenkomen van de golf is de energie het grootst. Dan worden alleen de grootste korrels afgezet. Vervolgens neemt de stroomsnelheid af en trekt het water zich terug. Hierdoor bezinken de kleinere korrels. Zo ontstaat dus een patroon van kleinere korrels bovenop grotere korrels dichtbij de kust. Omdat de kracht van de tsunamigolf landinwaarts afneemt, ontstaat ook een tweede patroon. Hoe meer landinwaarts, hoe kleiner de korrels zijn.

Het gele zand is afgezet door de tsunami uit het jaar 1700 in de Amerikaanse staat Oregon. Onderzoek aan (sub)recente tsunami’s en stormen kan veel aanwijzingen geven hoe de twee te onderscheiden.

USGS

De energie van een tsunamigolf is veel groter dan die van een storm. Hierdoor erodeert de golf in eerste instantie de kust voordat een lading sediment wordt afgezet. Het begin of basis van de afzetting van een tsunami is daarom erosief. Dat betekent dat het verschil tussen de afzetting eronder en de tsunami-afzetting soms duidelijk te zien is. In het geval van stormen is de overgang vaak niet zo duidelijk. Er is dus geen duidelijke erosiebasis te onderscheiden.

Door de in eerste instantie erosieve werking van de tsunamigolf worden brokken meegenomen met de golf. Deze losgerukte brokken worden uiteindelijk afgezet in de tsunamilaag of -laagjes. Een storm is daarentegen vaak niet krachtig genoeg; de stormlaag bevat daarom vaak geen brokken onder dezelfde omstandigheden. Dit is bijvoorbeeld voor afzettingen uit Portugal aangetoond.

Hiermee hangt nog een verschil samen. Tsunami’s hebben een grotere kracht en kunnen dus groter en zwaarder materiaal oppikken en meenemen naast alle kleine korreltjes. De zandlaagjes zijn daarom minder goed gesorteerd dan stormlaagjes in Sri Lanka. Dat wil zeggen dat de variatie in de korrelgrootte in het geval van tsunami’s groter is.

De vorm van de zandkorrels zelf bevat ook een belangrijke aanwijzing. In de strandzone rollen de zandkorrels constant heen en weer door de inkomende en zich weer terugtrekkende golven. Deze korrels worden zo op den duur afgerond. Zand dat verder in zee ligt, is hoekiger. Door de kracht van de tsunamigolf neemt de golf meer van deze hoekige korrels mee. Dat betekent dat het tsunami-sediment gemiddeld hoekiger is dan stormsediment.

Wetenschappers bekijken zandkorreltjes onder de microscoop of met een loep om de rondheid te bepalen.

Microfossielen

Zowel bij een storm als bij een tsunami worden microfossielen het land op geslingerd. Een storm vervoert gewoonlijk relatief eencellige kiezelwieren en foraminiferen landinwaarts. Bij een tsunami is dit iets anders. De grootste tsunamigolven zijn veel sterker dan de golven van de zwaarste storm. Hierdoor zijn de microfossielen vaak gebroken, maar ook vaak groter. Sterkere golven kunnen namelijk groter en zwaarder materiaal oppikken. De microfossielen van een stormafzetting zijn juist meer afgesleten. Ze komen immers gemiddeld van ondieper water en zijn meerdere keren heen en weer geslingerd door de vele stormgolven.

Een tsunamigolf voert microfossielen uit diverse dieptes en omgevingen nabij de oceaan mee. De variatie in de soorten is daarom vaak hoger dan afzettingen door een zware storm. In Sri Lanka komen meer microfossielen voor in afzettingen van de kersttsunami van 2004 in vergelijking met sediment van een storm. Een zelfde resultaat vonden onderzoekers in Portugal.

Een hypothetisch voorbeeld van foraminiferen uit een stormlaagje en uit een tsunamilaagje.

bewerkt naar NOAA/USGS

Afzettingen boven de stormgrens

Golven van grote stormen zijn niet in staat enorme keien drijvend in zand te verplaatsen. De golven van tsunami’s daarentegen wel. Achteraf is dit echter moeilijk te controleren omdat golven van stormen wel keien alleen kunnen verplaatsen die vervolgens weer bedekt kunnen worden met zand door een volgende storm. Om er achter te komen of zo’n afzetting door een storm of tsunami veroorzaakt is, kijken onderzoekers naar de positie en hoogte van de afzettingen. Komen ze boven de stormgrens voor, dan is het een tsunamiafzetting. Dit is het geval bij de kust van Sydney waar keien die in zand lijken te ‘drijven’ op een hoogte van maar liefst twintig meter boven zeeniveau zijn gedropt door de tsunamigolf.

Een soortgelijk verhaal geldt voor reuzenbrokken. Grote koraalbrokken werden bijvoorbeeld ver landinwaarts geworpen door tsunami bij Flores (Indonesië) in 1992. De brokken kwamen zelfs verder dan het gebied waar de bomen omver waren geworpen door de golven. Een tsunami bij Japan in 1983 sleepte een 1000 ton zwaar blok beton 150 meter mee landinwaarts over 7 meter hoge duinen. In zulke gevallen zijn de brokken te groot om met een storm mee vervoerd te zijn.

Enorme schade op Sri Lanka door de kersttsunami van 2004. De golven van een storm zijn gewoonlijk niet in staat complete huizen omver te werpen.

Nalaka Ranasinghe, Kent State University

Niet alleen keien gemixt met zand en reuzenbrokken, maar ook heuveltjes en rijen van stenen kunnen boven de stormgrens worden afgezet. In het geval van heuveltjes is de helling bovendien veel steiler dan die van heuveltjes gevormd door stormen (20° versus 7-9° nabij de kust van Sydney). Een rij stenen wordt soms gedumpt op de plaats van maximale hoogte die de tsunamigolf bereikt op het land. Sommige van deze rijen liggen 20 meter boven zeeniveau. Daarnaast vertonen stenen die afgezet zijn boven de stormgrens zo af en toe een dakpannenpatroon (imbricatie). Ze zijn zo op elkaar gestapeld door een tsunami dat het lijkt alsof enorme dominostenen massaal zijn omgevallen. Een voorbeeld daarvan is te vinden in Jervis Bay (New South Wales, Australië) waar imbricatie op 33 m boven zeeniveau te zien is.

Er zijn dus vele verschillen om een tsunami en stormafzetting uit elkaar te houden ondanks dat de laagjes er vaak hetzelfde uit zien op het eerste gezicht. Er is de laatste jaren enorm veel onderzoek gedaan waardoor wetenschappers veel beter kunnen nagaan hoe vaak tsunami’s nu voorkomen. Dat is van groot belang voor mensen die overwegen in bijvoorbeeld de kuststreek van India te gaan wonen of mensen die er nu wonen. Tsunamiwetenschappers zijn daarom hard op weg om die mensen via de overheid meer informatie te geven over het risico van een allesvernietigende tsunami.