TSUNAMIs induced by large LANDslides

Flodbølgene som rammet det Indiske hav i 2004 og Japan i 2011 forandret samfunnets håndtering av sjeldne naturkatastrofer. Hendelsene ga økt globalt fokus på sårbarheten til kritiske installasjoner som kjernekraftverk som følge av flodbølger. Selv om de fleste flodbølger forårsakes av jordskjelv, vil potensialet for ødeleggelser fra tsunamis generert av skred lokalt kunne være større. Gigantiske undersjøiske skred er kartlagt ulike steder i verden, men potensialet slike store skred har for å generere flodbølger er ikke avgrenset. Økt kunnskap om mekanismene for generering av flodbølger fra store undersjøiske skred eller flankekollapser fra vulkaner er helt avgjørende for å kunne forstå faren og utvikle metoder for å tallfeste den. Ulike typer skred gir opphav til forskjellige genereringsmekanismer. I dette prosjektet er det blitt utviklet nye metoder for beregningen av oppstarten og dynamikken til skredet ved hjelp av flere ulike modeller. Videre er tidligere forskning på flodbølgegenerering fra skred gjennomgått systematisk, og på bakgrunn av dette er en forbedret og mer enhetlig modell for generering av flodbølger fra skred utviklet. Ved å studere å studere historiske og forhistoriske hendelser, er mekanismene for skredgenererte flodbølger satt i et nytt lys. Siden det er få observasjoner av flodbølger fra skred sammenliknet med jordskjelv, må vi i stor grad benytte beregninger for å avdekke mekanismene. I den første delen av prosjektet har vi gjennomført beregninger i enkle geometrier som er godt egnet til å få fram hovedprinsipper. Disse beregningene brukes til å vise at mekanismene til virkelige hendelser som flodbølgene fra Storeggaskredet utenfor norskekysten for over 8000 år siden og Papua New Guinea i 1998 er svært ulike. Vi ser blant annet på hvordan skredets fart, akselerasjon, størrelse, og vanndyp har betydning for hva slags form og størrelse flodbølgen får. Genereringen kan sammenliknes med fly som beveger seg nær lydens hastighet. Utbredelseshastigheten til flodbølgene øker med vanndypet. Et skred som beveger seg raskt på grunt vann vil derfor kunne generere bølger effektivt, noe som er tilfelle blant annet når et fjellskred treffer vann i norske fjorder, eller når et jordskred løsner nær strandkanten. For de aller største undervannskredene, styres genereringen derimot primært av skredakselerasjonen. Prosjektet har fokusert på utviklingen av en ny type skredmodell egnet for beregninger utløpet av undersjøiske skred. Modellen tar hensyn til faktorer som terreng, endringer i materialegenskaper mens skredet beveger seg, i tillegg til motstandskraften fra vannet på skredet. Slike modeller er nødvendige for å kunne beregne de lange utløpene til store undersjøiske skred. Denne modellen kobles til modeller for beregning av flodbølger, og på denne måten kan beregne genereringen på en langt mer realistisk måte. Ved bruk av denne modellen, kan vi nå for første gang både sammenlikne både skredutløp og bølgeoppskylling i samme modell, som gir ny innsikt både knyttet til skreddynamikken og flodbølgegenereringen. I dette prosjektet, er den nye skredmodellen eksempelvis brukt til å beregne bølgegenereringen fra flodbølgen ved Statland, Namdalseid, 2014. Modellen er videre brukt til for første gang å forklare bølgegenereringen fra det største skredet som er observert i historisk tid, det 200 km3 store Grand Banks skredet som fant sted utenfor Canada i 1929. Flere undersjøiske skred fant sted for flere tusen år siden utenfor norskekysten, og disse er av de største i verden som er kartlagt. Skredene løsnet i en trinnvis (såkalt retrogressiv) prosess. Koblingen mellom retrogressive skred og flodbølger har tidligere vært lite studert. I dette prosjektet har vi for første gang implementert en modell for trinnvise løsnemekanismer i en flodbølgemodell, og undersøkt hvordan prosessen påvirker bølgegenereringen. De første undersøkelsene viser at den trinnvise prosessen påvirker bølgegenereringen på en måte som ikke er kjent tidligere. Vi har nå modellert to store skredhendelser som inntraff henholdsvis for 4500 og 8000 år siden, nemlig Trænadjupetskredet og Storeggaskredet. Disse skredene har enorme volum og overflateareal. For eksempel har Storeggaskredet et areal som er større enn Danmark. Storegga genererte også en enorm tsunami som satte spor etter seg over store deler av Nordsjøen og Norskehavet. Samtidig har vi ikke funnet spor etter flodbølger fra Trænadjupet. Ved hjelp av nye modeller er det påvist retrogressive dypvannsskred kan genere flodbølger på en lite effektiv måte. Derfor genererte tilsynelatende det enorme Trænadjupetskredet, med et volum på over 500 km3, kun en moderat flodbølge.

Flodbølgene som rammet det Indiske hav i 2004 og Japan i 2011 forandret samfunnets håndtering av slike hendelser. Disse hendelsene har også økt det globale fokuset på sårbarheten til kritiske installasjoner som kjernekraftverk som følge av flodbølger (tsunamis) og andre sjeldne naturkatastrofer. Selv om de fleste flodbølger forårsakes av jordskjelv, vil potensialet for ødeleggelser fra tsunamis generert av skred lokalt kunne være større. Flere ekstremt store undersjøiske skred er kartlagt ulike steder i verden, men hvilket potensiale slike store skred har for å generere flodbølger er ikke avgrenset. Økt kunnskap om mekanismene for generering av flodbølger fra store undersjøiske skred eller flankekollapser fra vulkaner er helt avgjørende for å kunne forstå faren og utvikle metoder for å tallfeste den. Prosjektet vil utvikle nye metoder for beregning av flodbølger fra undersjøiske skred og vulkankollapser. Hovedfokuset er å beskrive mekanismene for bølgegenering ved hjelp av regnemodeller. Feltundersøkelser av store undersjøiske skred utenfor norskekysten og Kanariøyene indikerer at skredene har løsnet i en trinnvis (retrogressiv) prosess. Koblingen mellom retrogressive skred og flodbølger er lite studert, og vi kjenner derfor ikke til hvordan den trinnvise løsnemekanismen påvirker bølgegenereringen. Materialegenskapene til skredene endrer seg under skredets bevegelse. Prosjektet vil derfor fokusere på å beskrive hvordan skredets materialegenskaper og friksjon mot omgivelsene påvirker bølgegenerering. Ved å kombinere nye modeller for skreddynamikk og flodbølger, skal det gjennomføres beregninger av tidligere hendelser med det formål å forklare hovedmekanismene knyttet til generering. For dette formålet vil beregningene knyttes til tilgjengelige data fra Atlanterhavskysten utenfor Europa og Nord-Afrika og i Middelhavet. Modellene skal også brukes til å beregne potensielle fremtidige hendelser.