Forscher enthüllen die Mechanismen zur lokalen Verstärkung der Tsunamis 2024 in der Iida-Bucht, Japan

Im Jahr 2024 erschütterte am Neujahrstag ein Erdbeben der Stärke 7,5 die Noto-Halbinsel in Japan und verursachte starke Erschütterungen, Erdrutsche, Feuer, Verflüssigung, Erdhebungen und verheerende Tsunamis. In der Präfektur Ishikawa, dem am stärksten betroffenen Gebiet, gab es mindestens 241 Todesopfer und etwa 75.187 Häuser wurden beschädigt. Obwohl die Noto-Halbinsel in der Vergangenheit häufig von Erdbeben und Tsunamis heimgesucht wurde, waren die Tsunamis von 2024 anders.

In den Präfekturen Ishikawa, Toyama und Niigata wurden Tsunamis von 1,3 bis 5,8 Metern Höhe bestätigt. Die Tsunamis, die die nahe dem Epizentrum des Erdbebens gelegene Iida-Bucht trafen, waren deutlich höher und stärker als jene, die andere Küsten trafen. Tsunamis über drei Meter Höhe konzentrierten sich vor allem auf die Iida-Bucht, wobei das Gebiet um den Fischereihafen Ukai am stärksten von den Tsunamis überschwemmt wurde.

Luftaufnahmen und Untersuchungen vor Ort zeigten, dass dieses Gebiet bis zu einer Höhe von etwa 500 Metern landeinwärts von der Küste überflutet war. Darüber hinaus brachen einige Abschnitte des Wellenbrechers im Hafen von Iida zusammen, was darauf schließen lässt, dass sich dieses Tsunami-Ereignis durch einzigartige Mechanismen konzentrierte und verstärkte.

Um diese Mechanismen aufzudecken, untersuchte ein Forscherteam des Tokyo Institute of Technology, Japan, unter der Leitung von Professor Hiroshi Takagi von der School of Environment and Society die Quelle der Verstärkung der Tsunamis auf der Noto-Halbinsel im Jahr 2024.

„Zum Schutz vor ungewöhnlichen Tsunamis wie denen, die 2024 beim Erdbeben auf der Noto-Halbinsel auftraten, sind fortschrittliche Gegenmaßnahmen erforderlich. Das Verständnis der speziellen Mechanismen, die zur Konzentration dieser Tsunamis führen, ist daher von größter Bedeutung“, sagt Takagi. Ihre Studie wurde in der Zeitschrift Meerestechnik.

Das Team untersuchte das Verhalten und die Eigenschaften der Tsunamis in der Iida-Bucht eingehend und nutzte dazu eine Feldstudie, numerische Analysen und Videoaufzeichnungen einer Überwachungskamera. Ihre Analyse ergab zwei Hauptgründe für die Verstärkung der Tsunamis.

Zunächst bündelte sich die Energie des Tsunamis vor der Küste der Iida-Bucht aufgrund eines Linseneffekts. Im Iida-Spur, einem Gebiet mit weniger als 300 Metern Wassertiefe, das sich wie eine Zunge vor der Küste der Iida-Bucht ausbreitet, trafen langsame Tsunamis ein und behielten ihre Energie ohne nennenswerte Ableitung.

Darüber hinaus kam es aufgrund des steilen Abhangs an der Grenze zwischen Iida-Sporn und Toyama-Senke zu einer Wellenbrechung, wodurch die Energie konzentriert wurde und der Linseneffekt entstand. Diese Effekte trugen zu den besonders hohen Tsunamis in der Iida-Bucht bei.

Zweitens verursachte der erste Tsunami nach Erreichen der Bucht Beugungen an den beiden Kaps und mehrere Reflexionen, was mehrere kurzzeitige sekundäre Tsunamis auslöste, die sich im Hafen von Iida und im Fischereihafen von Ukai überlagerten und erhebliche Schäden verursachten. Videoaufnahmen mit Blick auf den Hafen von Iida zeigten, dass die erste Welle etwa 20 Minuten nach dem Erdbeben eintraf, gefolgt von einer zweiten Welle 10 Minuten später.

Die Wavelet-Analyse ergab, dass die primäre Tsunamiwelle eine Periode von 5–10 Minuten hatte, während die sekundären Wellen Perioden von weniger als zwei Minuten hatten. Darüber hinaus zeigten die Videoaufzeichnungen, dass ein bohrlochartiger Tsunami, der sich entlang der Küste ausbreitete, einen Tsunami kreuzte, der direkt den Hafen von Iida erreichte, der den Wellenbrecher traf und eine 10 Meter hohe Spritzwasserflut verursachte.

„Unsere Studie zeigt, dass die Schäden durch Tsunamis in der Iida-Bucht stark von den örtlichen Bedingungen beeinflusst wurden, darunter der Topologie des Meeresbodens, der Form der Küstenlinie, der Lage der Küsteneinrichtungen und den grundlegenden seismischen Faktoren des Erdbebens.

„Diese Erkenntnisse legen nahe, dass sich mehrere Tsunamis innerhalb einer Bucht energetisch überschneiden können. Daher sind präzisere Technologien zur Tsunami-Vorhersage und spezifische Gegenmaßnahmen erforderlich, um solche örtlich begrenzten Schäden bei ähnlichen Ereignissen in der Zukunft zu mildern“, sagt Takagi.