कवा पान्यावरी उठतानं डोंगर लाटा..

ह्याआधी – भाग १- या गो दरियाचा दरारा मोठा‎ ‎

त्सुनामी – भाग२
कवा पान्यावरी उठतानं डोंगर लाटा..

डोंगराएवढ्या लाटा

त्सुनामी खोल पाण्यामध्ये निर्माण होतात, आधी खोल समुद्रातून वाहतात, नंतर किना-याजवळ उथळ पाण्यामधून वाहतात आणि किना-यावर येऊन आदळतात. किना-याजवळ ह्या लाटांचे स्वरूप खरोखरीच “डोंगर लाटा” असे असते.

किनार्‍याच्या दिशेने वाहत असताना समुद्राची खोली विविध प्रमाणात आणि ब-याच ठिकाणी बदलते. समुद्रतळाच्या उंचसखलपणाचा (topography of the ocean floor) त्सुनामीवर – त्सुनामीच्या तरंगलांबीवर आणि म्हणून पर्यायाने वेगावर, आकारावर आणि ऊर्जाराशीवर – परिणाम होतो. लाटांचा आकार आणि ऊर्जाराशी बदलत रहाते. विविध ठिकाणची समुद्रखोली व समुद्रतळाची रचना भिन्न असल्यामुळे प्रत्येक त्सुनामी वेगळी असते, वेगळी दिसते आणि वेगळ्या प्रकारचे परिणाम घडवू शकते. त्यामुळे त्सुनामी किती उंचीची असेल, किती नुकसान करेल ह्याचा अंदाज वर्तवणे हे फार अवघड काम. उगमापाशी त्सुनामीचा आकार कसा होता हे समजले आणि उगमापाशीचा त्सुनामीचा वेग माहीत झाला तरी त्सुनामीच्या उगमापासून ते किना-यापर्यंतच्या प्रवासाचा अचूक अंदाज बांधणेही अवघडच.

खुल्या समुद्रामधून वाहत असताना त्सुनामी एखाद्या जहाजाखालून गेली तरी काही वेळेला त्या जहाजाला त्याचा पत्ताही लागत नाही. ह्याचे कारण म्हणजे त्सुनामीची असलेली प्रचंड तरंगलांबी. किना-याला आदळल्यावर त्सुनामीचा वेग किती असतो ह्याबद्दल फारच कमी माहिती उपलब्ध आहे. त्सुनामीच्या तडाख्यातून वाचलेल्यांच्या निरीक्षणानुसार जमिनीवर त्सुनामीचा (पुराच्या पाण्याचा) वेग ताशी ४८ किमी तरी असावा.

किना-याला आदळल्यावर त्सुनामीमधील ऊर्जा ही जमिनीकडे स्थलांतरित (transfer) होते. त्सुनामी किना-याजवळच्या उथळ पाण्यात आल्यावर तळाशी होणा-या घर्षणामुळे तिची तरंगलांबी आणि वेग कमी होतो तर उंची वाढते. त्सुनामीची तरंगलांबी मोठी असल्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर पाणी साठू शकते व जसजशी ही लाट किना-याच्या जवळ जाते तसतशी पाण्याच्या भिंतीची उंची वाढत जाते. लाटेमधील पाण्याचा तळाशी संपर्क आल्याने लाटेचा खालचा थर संथ होतो तर वरच्या थरातील पाणी मूळच्याच वेगाने जात राहते. परिणामी पाण्याची मोठी उभी भिंत तयार होते. शेवटी स्वतःच्याच पायात पाय घातल्यावर अडखळून पडावे तशी ही भिंत कोसळते आणि किना-यालगतच्या जमिनीवर पसरते.  पाण्याच्या भिंतीची उंची जेवढी जास्त तेवढी तिच्यातली ऊर्जा जास्त. ह्या ऊर्जेमुळे किना-यावरचे वृक्ष मोडून पडतात, खेडी-शहरे उध्वस्त होतात आणि किनार्‍याजवळ नांगरलेल्या बोटी जमिनीवर अगदी आंतवर जातात. पाण्याची भिंत तयार होत असताना लाटेच्या पुढचे आणि मागचे अशा दोन्ही ठिकाणचे पाणी भिंतीलगत चढत जात असल्यामुळे त्सुनामी किना-यावर आदळण्यापूर्वी समुद्र आत ओढल्या सारखा, आटल्यासारखा वाटतो. ही अचानक मोठ्या प्रमाणात दिसणारी ओहोटी ही त्सुनामीच्या आगमनाची वार्ता सांगते आणि थोड्याच वेळात त्सुनामीची पाणभिंत जमिनीवर येऊन थडकते.

त्सुनामीचा उगम किना-यापासून जेवढा दूरवर तेवढा पाणी आटण्याच्या आणि त्सुनामी किना-याला धडकण्यादरम्यानचा कालावधी कमी.  त्सुनामीचा वेग (उ. पा. लाट) हा समुद्राच्या खोलीवर अवलंबून असतो. खोल समुद्रातून त्सुनामी वेगाने वाहते, उथळ पाण्यात कमी वेगाने वाहते. किना-यापाशी समुद्र उथळ असतो तर किना-यापासून दूर खोली जास्त असते. त्यामुळे दूरवर घडलेल्या भूकंपामुळे त्सुनामी निर्माण झाली तर ती जास्त काळ खोल पाण्यातून वाहते, परिणामी तिचा वेग प्रचंड वाढतो. ती किना-याजवळ आली की किना-यालगतचे पाणी त्सुमानीच्या पाणभिंतीवर चढत जाते आणि समुद्र आटल्यासारखा होतो. दूरवरून येणारी त्सुनामी वेगवान असल्यामुळे समुद्राचे पाणी आटणे आणि किना-यावर त्सुनामी येणे ह्यादरम्यान मोठा काळ जात नाही. मात्र किना-याजवळ भूकंप झाला तर त्सुनामी त्यामानाने कमी खोलीच्या पाण्यातून प्रवास करत असल्यामुळे तिचा वेग कमी असतो. त्यामुळे समुद्र आटणे आणि त्सुनामी किना-यावर येणे ह्यादरम्यान थोडा जास्त कालावधी जातो.

सागरतळ पृथ्वीचा पाऊण भाग व्यापतो. मात्र अगदी अलिकडच्या काळापर्यंत आपल्याला सागरतळाबद्दल फारच कमी माहिती होती. त्सुनामीचा उगम समजला तरी उगमापासून किना-यावर येईपर्यंत दरम्यान काय काय होते, तिचा वेग किती असतो हे जाणून घ्यायचे असेल तर तिच्या मार्गातील सागरतळाचा आकृतिबंध (pattern) माहीत असणे, सागरतळाचा उंचसखलपणा, भौतिक घटना (physical composition), संरचना (जडणघडण) माहीत असणे आवश्यक असते. ह्या गरजेमधून सागरतळाचा नकाशा तयार करण्याचे प्रयत्न झाले. त्यामुळे समुद्रतळ कुठे उंचसखल आहे, समुद्राची खोली कुठे कमी-जास्त होते, कुठे घळी, गर्ता आहेत, कुठे पर्वत आहेत वगैरेंचा अभ्यास होऊन सागरतळाचा नकाशा अस्तित्वात आला. सध्या कृत्रिम उपग्रहांच्या साहाय्याने हा नकाशा अधिकाधिक अचूक होत आहे. ह्या नकाशाला त्सुनामी प्रारूपांमध्ये (tsunami models) अनन्यसाधारण महत्त्व आहे.

त्सुनामी प्रारूपे व अंदाज 

त्सुनामीचा अधिकाधिक अचूक अंदाज वर्तवता यावा ह्यासाठी प्रयत्न चालू आहेत. जेथे दोन भूपट्ट (tectonic plates) एकमेकांना मिळतात तो भाग भूकंपप्रवण (seismically active) असतो. एक भूपट्ट दुस-या भूपट्टाखाली गेल्याने (subduction), दोन भूपट्टांमध्ये घर्षण झाल्याने तो भाग नाजूक होतो. अशा भागांमध्ये आणि जेथे भूकवच पातळ (thin crust) अहे अशा भागांमध्ये भूकंपाचे प्रमाण अर्थातच अधिक असते. भूकंपमापक यंत्रावर भूकंपलहरींची (seismic waves) नोंद (detect) झाली की भूकंपाचे उगमस्थान समजते.  भूकंपाच्या प्रारूपांचा (earthquake models) मोठा आधार त्सुनामी-प्रारूपांना घ्यावा लागतो.

भूकंप-प्रारूपांनी निर्माण केलेला विदा (data) विरूपण प्रारूपांना भरवला जातो. समुद्रतळाच्या उभ्या दिशेतील विरूपणाच्या प्रमाणावर त्सुनामीची निर्मीती आणि तीव्रता अवलंबून असते. हे विरूपण कसे आणि किती होईल हे जाणून घेण्यासाठी भूकंपाच्या उगमस्थाची भौतिक घटना माहीत असणे गरजेचे ठरते. ह्या भौतिक संरचनेमध्ये जमिमीनीच्या थराची जाडी, जमिनीचे भौतिक गुणधर्म (physical characteristics) – पोत, जमीन मऊ आहे वा कठिण, मातीचा प्रकार – हे आणि असे इतर घटक माहीत असावे लागतात. ह्या सर्व माहितीचा आधार घेऊन भूकंपक्षेत्रामध्ये किती आणि कसे विरूपण झाले असेल ह्याचा अंदाज वर्तवला जातो. ह्या अंदाजावरून त्सुनामी-प्रारूप त्सुनामी निर्मिती होईल वा नाही, झाल्यास साधारण किती तीव्रता असेल, त्सुनामीचा आकार कसा असेल, वगैरे गोष्टींचा अंदाज वर्तवते. मात्र भूकंप होण्याआधीच त्सुनामीचा अंदाज वर्तवणे शक्य नसते.

त्सुनामी प्रारुप सुरू करण्याआधी पुढील माहितीची गरज असते- भूकंपाचे उगमस्थान आणि तीव्रता, भूकंपामुळे उत्सर्जित झालेली ऊर्जा, विरूपित झालेल्या भागाचे क्षेत्रफळ, उर्ध्वाधर वा उभ्या(vertical) दिशेत झालेले सरासरी विस्थापन, सागरतळाच्या विरूपणाचा आकृतिबंध पाहण्यासाठी प्रस्तरभंगाचा कोन आणि खोली. ही माहिती प्रारूपाला पुरवल्यावर प्रारूपे काही गृहीतके वापरते. उदाहरणार्थ, भूकंपानंतर तत्काल पाण्यामध्ये खळबळ माजते असे गृहीत धरले जाते. तसेच, त्सुनामीचा सुरुवातीचा आकार हा विरूपित सागरतळाच्या आकाराप्रमाणे असतो असेही गृहीत धरले जाते. ही गृहीतके आणि सुरुवातीच्या माहितीवर (initial conditions) हे प्रारूप पळवले जाते. ह्या प्रारूपांमध्ये खो. पा. लाटांचे गुणधर्म गणिती भाषेत लिहिलेली सूत्रे वापरलेली असतात.

भूकंपामुळे जमीन हादरते त्यामुळे त्यावरच्या पाण्यामध्ये खळबळ माजते. भूकंप थांबल्यावर जमीन हादरण्याची थांबली की पाणी पुन्हा स्थिर होण्याचा, संतुलित अवस्थेत येण्याचा प्रयत्न करते. त्यावेळी पाण्यावर लाटा तयार होतात. ह्या सुरुवातीच्या लाटांवरून पुढे त्सुनामीची वाढ कशी होईल ह्याचा अंदाज त्सुनामी प्रारूपे बांधतात.

त्सुनामीच्या वाढीचा आणि वहनाचा अंदाज बांधण्यासाठी लाटेच्या भौतिकशास्त्राचे (physics of waves) तंत्र वापरले जाते. त्यासाठी पाण्याची खोली, त्याखालील सागरतळाची रचना आणि घटना ही माहिती इनपुट म्हणून वापरली जाते. ही प्रारूपातील लाट किनार्‍यावर आली की पूर-प्रारूपाचा (flood model) वापर करून त्सुनामीने किना-यावर आणलेल्या पाण्याचा पुढचा प्रवास कसा, केवढ्या क्षेत्रात, किती आंतवर होईल ह्याचा अंदाज बांधला जातो. अशा प्रकारे भूकंप-प्रवर्तित त्सुनामीचे प्रारूप हे भूकंप-प्रारूप, विरूपण-प्रारूप (deformation model), लाट-प्रारूप आणि पूर-प्रारूप अशा प्रारूपांचा एकत्रित वापर करते. १९९० पर्यंत अशी प्रारूपे फारशी विश्वासार्ह नव्हती. मात्र नवीन तंत्रज्ञान आणि संशोधनानुरूप ह्या प्रारूपांमध्ये सुधारणा होत आहे.

आकृती २: त्सुनामी प्रारूप. त्सुनामी प्रारूपामध्ये वापरलेली जाणारी विविध प्रारूपे, त्यांसाठीचे इनपुट व आउटपुट. प्रारूपांमुळे त्सुनामी निर्मिती होईल अथवा नाही, झाल्यास कोणत्या किना-यावर तिची तीव्रता, उंची किती असेल, त्सुनामीमुळे किती क्षेत्रफळाचे आणि किती नुकसान होईल वगैरे अंदाज बांधण्यास मदत होते.

स्थानिक त्सुनामी निर्माण करणा-या भूकंपाचा उगम किना-याजवळ वा किना-यालगत असल्यामुळे भूकंपाचा धक्का हा किनार्‍यावरील लोकांसाठी त्सुनामी येण्याच्या धोक्याची घंटा वाजवण्याचे काम करतो. मात्र दूरस्थ त्सुनामीचा उगम दूर समुद्रात असल्याने त्या भूकंपाचा धक्का किना-यावरील लोकांना जाणवेलच असे नाही. परिणामतः दूरस्थ त्सुनामीचा अंदाज वर्तवणे शक्य झाले तर स्थानिक त्सुनामीचा अंदाज वर्तवणे नक्कीच शक्य होईल; अंतरामधली तफावत एवढाच काय तो ह्या दोन त्सुनामींमधला फरक आहे, असे शास्त्रज्ञांना वाटत असे. मात्र हा त्यांचा गैरसमज कसा आहे हे १ सप्टेंबर १९९२ ला (मध्य अमेरिकेतील) निकराग्वा बेटांवर आलेल्या वीस फुटी स्थानिक त्सुनामीने दाखवून दिले. ह्या त्सुनामीमुळे किनार्‍यावर आलेले पाणी सुमारे मैलभर आत पसरले आणि त्याने २०० लोकांचा बळी घेतला. स्थानिक त्सुनामीच्या संकल्पनेनुसार किना-यावरील लोकांना त्सुनामीपूर्वी भूकंपाचा हादरा जाणवून धोक्याची सूचना मिळायला हवी होती, मात्र तसे झाले नाही. ह्या घटनेमुळे त्सुनामीचा आणखी खोलात जाऊन अभ्यास करण्याची प्रेरणा शास्त्रज्ञांना मिळाली.

ह्या १९९२ च्या निकराग्वा बेटांवरच्या आणि १९९४ च्या पूर्वेकडील जावा बेटांवर आलेल्या त्सुनामींनी शास्त्रज्ञांना आणखी एकदा गोंधळात टाकले. भूकंप-प्रारूपांनी सांगितलेल्या समुद्रतळाच्या विरूपणानुसार त्सुनामीची तीव्रता जेवढी असायला हवी असे वाटले होते त्यापेक्षा प्रत्यक्षात ती फारच जास्त होती. त्यावरून असे लक्षात आले की ह्या दोन्ही त्सुनामी ह्या शास्त्रज्ञ आता ज्याला “मूक भूकंप” (silent earthquakes) म्हणतात तशाप्रकारच्या भूकंपांमुळे निर्माण झाल्या होत्या. हे भूकंप मूक आणि संथ होते, त्यांच्यामुळे जमिनीला तडा जाण्याची क्रिया अत्यंत संथ वेगाने झाल्यामुळे विशेष हादरा जाणवला नाही तरी त्सुनामी निर्मिती मात्र मोठ्या प्रमाणात झाली. जर भूकंपामुळे जमिनीला तडे जाण्याच्या क्रियेचा वेग हा वरच्या पाण्यातील लाटांच्या वेगाएवढा असेल तर असे भूकंप त्सुनामीनिर्मीतीसाठी अत्यंत प्रभावी ठरतात. अमेरिकेतील नॉर्थवेस्टर्न विद्यापिठातील डॉ. एमिल ओकाल आणि त्यांच्या सहकार्‍यांनी मूक भूकंपामुळे त्सुनामीनिर्मितीची शक्यता किती प्रमाणात आहे हे दाखवणारी पद्धत विकसित केली, जिला “ट्रेमोर्स” (TREMORS) असे म्हटले जाते. ट्रेमोर्स म्हणजे Tsunami Risk and Evaluation Through Seismic Moment for Real time System, जी आता त्सुनामीच्या धोक्याच्या इशारा देणा-या केंद्रांमध्ये वापरली जाते. नोआ (National Oceanic and Atmospheric Administration – NOAA) च्या त्सुनामी संशोधन केंद्राने (NOAA Center for Tsunami Research) “मोस्ट” (MOST) नावाचे त्सुनामी प्रारूप तयार केले आहे. मोस्ट म्हणजे MethodOf Splitting Tsunami. त्सुनामींचा अभ्यास करणा-या संस्थांचे जाळे जगभर पसरलेले आहे.

निकराग्वा त्सुनामीमुळे आणखी एक गोष्ट स्पष्ट झाली ती म्हणजे किना-याजवळील समुद्रतळाच्या रचनेचे महत्त्व. भरती-ओहोटीच्या आणि वाराजन्य लाटा किनार्‍यावर येऊन कशा पद्धतीने फुटतील आणि किती ऊर्जा कशा प्रकारे उत्सर्जित करतील हे काही प्रमाणात किनार्‍याजवळील सागरतळाच्या रचनेवर अवलंबून असते. मात्र ह्या लाटांच्या तुलनेत त्सुनामीची तरंगलांबी खूपच जास्त असल्यामुळे किनार्‍याजवळील समुद्रतळाच्या रचनेचा त्सुनामीमधील उर्जा उत्सर्जित होण्याच्या प्रक्रियेवर फारसा परिणाम होत नसावा असे शास्त्रज्ञांचे मत होते. निकराग्वाच्या त्सुनामीचा अभ्यास केल्यावर मात्र किनार्‍याजवळील सागरतळाची रचना हा महत्त्वाचा घटक आहे हे लक्षात घेऊन त्सुनामी-प्रारूपांमध्ये त्यानुसार बदल करण्यात आले.

भूकंप आणि ज्वालामुखीचे उद्रेक ह्या गोष्टींचा अंदाज करणे जर कठीण असेल तर त्सुनामीचा अंदाज करणे महाकठीण. जपानमध्ये गेल्या हजार वर्षातील त्सुनामींची नोंद असली तरी त्यावरूनही त्सुनामीची सांख्यिकी-शक्याशक्यता (statistical probability) वर्तवणे फारसे सोपे नाही. पूर्वीच्या नोंदींमध्ये त्सुनामीचे साधारण वर्णन असले तरी त्यात काटेकोरपणे केलेली कारकघटकांची शास्त्रशुद्ध नोंद नाही. लाटांच्या नोंदींची अचूक माहिती ही केवळ गेल्या शंभर वर्षांतली आहे. ह्या नोंदींमधील काही त्सुनामींचा विदा आणि काही भूकंपांशी त्यांचा असलेला परस्परसंबंध (Correlation) स्पष्ट झाला आहे.

आज सागरतळाच्या उंचसखलतेचा, भौतिक गुणधर्मांचा नकाशा उपलब्ध आहे. सागरतळाशी जमिनीचे कवच कुठे जाड आहे, कुठे कमी जाडीचे आहे, कुठे कोणत्या प्रकारचे तडे आहेत वगैरे घटकांची बर्‍यापैकी अचूक माहिती उपलब्ध आहे. ह्या माहितीनुसार भूकंपप्रवण क्षेत्र, त्याठिकाणी असणार्‍या तड्यांची रचना, प्रकार, ह्यावरून कुठे भूकंप आणि त्यानंतर त्सुनामी निर्मिती होऊ शकते ह्याचा अंदाज थोड्याफार प्रमाणात वर्तवणे शक्य झाले आहे. तरीही अचूक अंदाज वर्तवता येणे अशक्यच आहे.

ह्यापुढील भागात – काही मोठ्या आणि विनाशकारी त्सुनामींची थोडक्यात माहिती, त्सुनामींचे परिणाम, त्सुनामी-सूचना यंत्रणा व निरीक्षण संस्था.

संदर्भ-
१. Ellen J. Prager, Kate Hutton, Costas Synolakis and Stanley Williams, “Furious Earth: The science and nature of Earthquakes, Volcanoes, and Tsunamis”, McGrow-Hill, 2000, pp 165-210.
२. नोआ (NOAA) च्या  त्सुनामी संशोधन केंद्राचे  संकेतस्थळ.
३. Kowalik, Z., Horrillo, J., Knight, W., Kornkven, E., “Next Generation Tsunami Modeling”, 2004, Challenges in Science and Engineering, vol. 12(1).

वरदा व. वैद्य, ऑक्टोबर २००६ । Varada V. Vaidya, October 2006

ह्यापुढे – भाग ३- जाती पान्यानं भिजून धर्ती ‎