Sóng thần là một thảm họa thiên nhiên có sức mạnh tàn phá hết sức dữ dội, mãnh liệt và nặng nề cho cuộc sống của con người cũng như môi trường. Vừa qua, hiện tượng sóng thần đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho một số vùng của đất nước Nhật Bản. Cần tìm hiểu về các dấu hiệu cảnh báo và giải pháp ngăn chận sóng thần.
Sóng thần theo tiếng Nhật Bản là tsunami, đây là một loạt các đợt sóng tạo nên khi có một thể tích lớn của nước đại dương bị chuyển dịch chớp nhoáng trên một quy mô lớn. Động đất cùng với những chuyển dịch lớn của địa chất bên trên hoặc bên dưới mặt nước, hiện tượng núi lửa phun và sự va chạm thiên thạch đều có khả năng gây ra sóng thần. Hậu quả tai hại của sóng thần có thể ở mức cực lớn.
Thuật ngữ tsunami (sóng thần) bắt nguồn từ tiếng Nhật Bản có nghĩa là "bến" (津 “tsu”, âm Hán Việt là "tân") và “sóng” (波 “nami”, âm Hán Việt là "ba"). Thuật ngữ này do các ngư dân đặt ra dù lúc đó họ không biết nguyên nhân sóng xuất phát ở ngoài khơi xa. Cơn sóng thần khởi phát từ dưới đáy biển sâu, khi còn ngoài khơi xa, sóng có biên độ, còn gọi là chiều cao của sóng khá nhỏ nhưng chiều dài của cơn sóng lên đến hàng trăm kilômét. Vì vậy khi ở xa bờ chúng ta khó nhận diện ra nó, mà chỉ cảm nhận là một cơn sóng cồn trải dài. Ở phương Tây, sóng thần trước kia từng được xem là sóng thủy triều, tiếng Anh gọi là tidal wave; vì khi tiến vào bờ, sóng tác động như một đợt thủy triều mạnh dâng lên, khác hẳn với loại sóng thường gặp ngoài biển khơi tạo nên bởi các cơn gió. Tuy nhiên, vì không đúng với thực tế cho nên thuật ngữ này không còn được dùng nữa.
Nguyên nhân gây nên sóng thần
Các đợt sóng thần có thể hình thành khi đáy biển đột ngột bị biến dạng theo chiều dọc và chiếm chỗ của lượng nước nằm ở trên nó. Những sự di chuyển lớn theo chiều dọc như vậy của vỏ trái đất có thể xảy ra tại các rìa của mảng lục địa. Những trận động đất do nguyên nhân va chạm mảng lục địa đặc biệt này thường hay tạo ra các cơn sóng thần. Khi một mảng đại dương va chạm với một mảng lục địa, đôi khi nó làm rìa mảng lục địa chuyển động xuống dưới. Cuối cùng, áp suất quá lớn tác dụng lên rìa mảng khiến nó nhảy giật lùi lại (snaps back) tạo ra các đợt sóng chấn động vào vỏ trái đất, làm xảy ra cơn địa chấn dưới lòng biển, được gọi là động đất tại đáy biển.
Những vụ lở đất dưới đáy biển thỉnh thoảng cũng xảy ra vì nguyên nhân động đất, những vụ sụp đổ của núi lửa cũng có thể làm chấn động cột nước khiến trầm tích và đá trượt xuống theo sườn núi rơi xuống đáy biển. Tương tự như vậy, một vụ phun trào của núi lửa mạnh dưới biển cũng có thể tung lên một cột nước để hình thành sóng thần. Các cơn sóng được hình thành khi khối lượng nước bị chuyển dịch vị trí chuyển động dưới ảnh hưởng của trọng lực để lấy lại sự thăng bằng và tỏa ra trên khắp đại dương giống như các gợn sóng trên mặt ao.
Trong thập kỷ năm 1950 người ta đã khám phá ra rằng những cơn sóng thần lớn có thể xuất hiện từ các vụ lở đất, hoạt động phun trào của núi lửa và các vụ va chạm thiên thạch. Những hiện tượng đó khiến một lượng nước lớn nhanh chóng bị chuyển chỗ, khi năng lượng từ một thiên thạch hay một vụ nổ chuyển vào trong nước nơi xảy ra va chạm. Các cơn sóng thần xuất hiện từ những nguyên nhân này khác với những đợt sóng thần do động đất gây ra, nó thường nhanh chóng tan rã và hiếm khi lan tới những bờ biển quá xa vì diện tích xảy ra hiện tượng này nhỏ. Các hiện tượng đó có thể gây ra các cơn sóng địa chấn lớn chỉ trong một khu vực. Tuy nhiên, một vụ lở đất cực lớn có thể gây ra một đợt sóng thần rất lớn, gây ảnh hưởng trên toàn bộ đại dương.
Các đặc điểm của sóng thần
Có một quan niệm sai trái cho rằng sóng thần hình thành cũng như một đợt sóng hình thành do gió thông thường hay các cơn sóng cồn với luồng gió ở phía sau. Trên thực tế, một cơn sóng thần được hiểu đúng hơn là một đợt dâng cao bất thần nước biển của một hay nhiều đợt nước. Lưỡi sóng thần giống với một đợt sóng đang tan ra nhưng có cơ chế khác hẳn là mức nước biển tăng đột ngột, giống như những khối nước biển khổng lồ có lực lớn hơn.
Sóng thần diễn biến khác nhau tùy theo kiểu sóng, chúng chứa năng lượng cực lớn, lan truyền với tốc độ cao và có thể vượt khoảng cách lớn qua đại dương mà chỉ mất rất ít năng lượng. Một đợt sóng thần có thể gây ra thiệt hại trên bờ biển cách hàng nghìn cây số nơi nó phát sinh, vì vậy có thể có nhiều tiếng đồng hồ để chuẩn bị đối phó từ khi nó hình thành tới lúc ập vào một bờ biển, nó xuất hiện một thời gian khá dài sau khi sóng địa chấn hình thành từ nơi xảy ra sự kiện lan tới.
Một đợt sóng thần riêng biệt có thể liên quan tới một loạt các đợt sóng với những độ cao khác nhau. Ở vùng nước rộng, các cơn sóng thần có chu kỳ rất dài, thời gian để đợt sóng sau tới vị trí điểm sau của đợt sóng trước có thể từ nhiều phút tới nhiều giờ và chiều dài sóng có thể lên tới hàng trăm kilômét. Điều này rất khác biệt so với các cơn sóng hình thành từ gió bình thường trên mặt đại dương, chúng thường có chu kỳ khoảng 10 giây và chiều dài sóng khoảng 150 mét.
Chiều cao thực sự của một đợt sóng thần trên đại dương thường không tới một mét. Điều này làm cho những người ở trên tàu biển giữa đại dương khó nhận ra vì chúng có chiều dài sóng lớn, năng lượng của một cơn sóng thần điều khiển toàn bộ cột nước, hướng nó xuống phía đáy biển. Các cơn sóng đại dương ở vùng nước sâu thường xuất hiện do chuyển động của nước tính từ bề mặt đến một độ sâu bằng một nửa chiều dài sóng. Điều này có nghĩa rằng sự di chuyển của sóng bề mặt đại dương chỉ đạt tới độ sâu khoảng 100 mét hay ít hơn. Trái lại, những cơn sóng thần hoạt động như trường hợp các cơn sóng vùng nước nông giữa biển khơi với chiều dài của chúng ít nhất lớn gấp 20 lần chiều sâu nơi chúng hoạt động do sự phân tán chuyển động của nước ít xảy ra ở nơi nước sâu.
Cơn sóng đi qua đại dương với tốc độ trung bình khoảng 500 dặm một giờ. Khi tiến tới đất liền, đáy biển trở nên nông và cơn sóng không còn di chuyển nhanh được nữa, vì thế nó bắt đầu "dựng đứng lên"; phần phía trước cơn sóng bắt đầu dựng đứng và cao lên, khoảng cách giữa các đợt sóng ngắn lại. Tuy ở ngoài đại dương có thể không nhận thấy dấu hiệu sóng thần, nhưng khi vào bờ nó có thể đạt chiều cao của một tòa nhà sáu tầng hay cao hơn nữa. Khi sóng tiến từ phía cuối ra phía đầu cùng với một lượng năng lượng phân bố trong khối lượng vật liệu ngày càng nhỏ, khiến chuyển động trở nên mãnh liệt hơn.
Một cơn sóng trở thành một cơn "sóng nước nông" khi tỷ lệ giữa độ sâu mặt nước và chiều dài sóng của nó rất nhỏ, vì vậy sóng thần có chiều dài sóng rất lớn có thể tới hàng trăm kilômét. Các cơn sóng thần hoạt động như những cơn sóng nước nông ngay bên ngoài đại dương.
Sóng thần lan truyền từ nguồn xuất phát của tâm chấn động, vì thế những bờ biển trong vùng bị ảnh hưởng bởi chấn động thường lại khá an toàn. Tuy nhiên, các cơn sóng thần có thể gây nhiễu xạ chung quanh các mảng lục địa.
Các đợt sóng thần có thể mạnh hơn ở hướng này so với hướng kia, tùy thuộc vào điều kiện nguồn xuất phát và điều kiện địa lý của khu vực chung quanh. Đặc trưng riêng của điều kiện địa lý địa phương có thể dẫn tới hiện tượng triều cường hay sự hình thành các đợt sóng dừng và có thể gây ra thiệt hại lớn trên bờ biển.
Sóng biển được chia làm 3 loại, căn cứ vào độ sâu gồm tầng nước sâu, tầng nước trung bình và tầng nước nông. Dù được tạo ra ở tầng nước sâu khoảng 4.000 mét dưới mực nước biển nhưng sóng thần được xem là sóng ở tầng nước nông. Khi sóng thần tiến vào tầng nước nông gần bờ, khoảng thời gian của nó không đổi nhưng chiều dài sóng thì giảm liên tục, điều này làm cho nước tích tụ thành một mái vòm khổng lồ, được gọi là hiệu ứng "bị cạn".
Dấu hiệu cảnh báo sóng thần
Những dấu hiệu sau đây thường báo trước một cơn sóng thần có thể xảy ra:
- Cảm thấy có hiện tượng động đất.
- Các bong bóng chứa khí gas nổi lên mặt nước, có cảm giác như nước đang bị sôi.
- Nước trong sóng có nhiệt độ nóng bất thường.
- Nước có mùi trứng thối như khí hydro sulfua hoặc có mùi xăng, dầu.
- Nước làm da bị mẩn ngứa.
- Nghe được một tiếng nổ như tiếng máy nổ của máy bay phản lực hay tiếng ồn của cánh quạt máy bay trực thăng hoặc tiếng huýt sáo.
- Có hiện tượng nước biển lùi về sau một cách đáng chú ý.
- Có vệt sáng đỏ ở đường chân trời.
Giải pháp ngăn chận sóng thần
Sóng thần không thể dự đoán một cách hoàn toàn chính xác nhưng có những dấu hiệu có thể báo trước một đợt sóng thần sắp xảy ra, nhiều hệ thống cảnh báo sóng thần đang được phát triển và sử dụng để giảm thiểu những thiệt hại do chúng gây ra.
Ở những khoảnh khắc khi có lưỡi đợt sóng thần là vùng lõm của nó, nước biển sẽ rút khỏi bờ biển với khoảng cách bằng nửa chu kỳ sóng trước khi đợt sóng tràn tới. Nếu đáy biển có độ nghiêng thấp, sự rút lui này có thể lên tới hàng trăm mét. Những người không nhận thức được về sự nguy hiểm có thể vẫn ở lại trên bãi biển vì tò mò, hay để nhặt những con cá trên đáy biển lúc ấy đã ngấp ngỏi.
Ở những khoảnh khắc khi lưỡi sóng của cơn sóng thần đạt mức đỉnh lần thứ nhất, những đợt sóng tiếp theo có thể làm cho nước dâng cao hơn. Ngoài ra, việc hiểu biết về hoạt động của sóng thần rất quan trọng để có thể nhận thức được khi mực nước rút xuống lần đầu tiên, sự nguy hiểm chưa hề qua đi. Ở những vùng bờ biển có độ cao thấp, một trận động đất mạnh là dấu hiệu cảnh báo cơ bản rằng một cơn sóng thần có thể đã được tạo ra.
Những vùng có nguy cơ sóng thần cao có thể sử dụng những hệ thống cảnh báo sóng thần để xác định và cảnh báo người dân trước khi sóng đi tới đất liền. Tại một số khu vực có cộng đồng người dân sống ở bờ biển, những dấu hiệu cảnh báo hướng dẫn người dân tìm đường thoát hiểm khi một cơn sóng thần tràn tới. Các mô hình máy tính có thể dự đoán phỏng chừng khoảng thời gian tràn đến và sức mạnh của sóng thần dựa trên những thông tin về sự kiện gây ra và hình dạng của đáy biển cũng như vùng đất ở bờ biển
Một trong những dấu hiệu cảnh báo sớm nhất từ những loài động vật sống ở gần bờ biển. Nhiều loài động vật có thể có cảm giác cảm nhận được sự nguy hiểm xảy ra và bỏ chạy lên vùng đất cao trước khi những cơn sóng thần ập tới. Một số nhà khoa học có suy luận rằng các loài động vật có thể có một khả năng cảm nhận được sóng hạ âm Rayleigh waves từ một trận động đất nhiều phút hay nhiều giờ trước khi một cơn sóng thần tấn công vào bờ biển.
Trong khi vẫn chưa có khả năng ngăn chận được sóng thần, tại một số quốc gia thường phải chịu thảm họa thiên nhiên này đã thực hiện một số biện pháp nhằm giảm nhẹ thiệt hại do sóng thần gây ra. Nhật Bản đã áp dụng một chương trình lớn để xây dựng các bức tường chắn sóng thần với chiều cao lên tới 4-5 mét trước những vùng bờ biển có nhiều dân cư sinh sống. Những nơi khác đã xây dựng các cửa cống và kênh để dẫn dòng nước từ những cơn sóng thần đi hướng khác. Tuy nhiên, hiệu quả của chúng vẫn còn là một vấn đề tranh cãi bởi vì các cơn sóng thần thường cao hơn tường chắn. Bức tường có thể có tác dụng trong việc làm chậm và giảm độ cao của sóng thần nhưng nó không ngăn cản được sự tàn phá, hủy hoại và gây thiệt hại đến tính mạng của con người.
Hiệu ứng của một cơn sóng thần có thể làm giảm bớt nhờ những yếu tố thiên nhiên như trồng cây dọc theo bờ biển. Một số vị trí trên đường đi của cơn sóng thần hầu như không bị thiệt hại gì nhờ năng lượng sóng thần đã bị một dải các loại cây như cây dừa và cây đước hấp thụ. Những nhà môi trường đã đề xuất việc trồng cây dọc theo những vùng bờ biển có nguy cơ bị sóng thần cao. Mặc dù có thể mất nhiều năm để các cây lớn đạt tới kích cỡ cần thiết nhưng các hoạt động trồng rừng như vậy sẽ mang lại những tác dụng hữu hiệu, rẻ tiền và có tác dụng lâu dài trong việc ngăn chặn sóng thần hơn là áp dụng những biện pháp khá đắt tiền, gây tác hại đến môi trường sống như các bức tường chắn sóng.