¿Por qué las olas de un tsunami comienzan cuando el agua se aleja de la costa?

La elevación positiva o negativa de la ola líder está relacionada con lo que le sucedió al fondo del océano durante el terremoto. Si el lecho marino estuviera elevado, una cresta debería conducir al tsunami; si se bajó, entonces conduce un canal.

En el tsunami de Sumatra de 2004, un trozo de lecho marino de unos 1000 km x 100 km se hundió unos metros. Se levantó otra franja, situada al oeste de la primera y de aproximadamente el mismo tamaño. Debido a esto, la ola que se movía hacia el este (hacia Tailandia) estaba dirigida por una vaguada. El que se movía hacia el oeste, que llegaba a Sri Lanka, India y África, estaba encabezado por una cresta.

Esto se ve en la simulación de ese tsunami que se muestra a continuación (por Kenji Satake, del Centro de Investigación de Fallas Activas en Tsukuba, Japón). En las zonas rojas la superficie del agua es más alta de lo normal, y en las azules es más baja.

Una animación similar, con algunos datos agregados, se encuentra en http://es.ucsc.edu/~ward/indo.mov

Las ondas de agua son bastante complicadas y las ecuaciones diferenciales que las describen se llaman ecuaciones de Boussenesq. Un tsunami no es una onda transversal. Es una onda de presión con un modo longitudinal. También viaja muy rápido a unos 700 km/h. Lo que pasa es que esta viaja como una onda de presión en mar abierto, pero cuando llega a una plataforma continental la onda se refleja parcialmente hacia arriba. Esto tiene el efecto de convertirlo en una onda transversal ya que el agua que se mueve ahora es empujada hacia arriba. Este es un proceso muy no lineal y no trivial para modelar. Este empuje hacia arriba del agua inicialmente hace que el agua en la orilla retroceda hacia afuera. La ola que segundos después llega a la costa se mueve mucho más lentamente, y gran parte de esa energía de la ola se convierte en el imponente frente de la ola que barre.

Voy a simplificar la pregunta. Cuando las olas grandes vienen hacia la playa, siempre hay una resaca. ¿Se ha visto un "overtow" antes de la resaca?

Mi explicación mientras observaba las olas fue que las olas rompen acumulando masa en una pendiente. Al crecer en altura, extraen agua simétricamente, pero hay menos agua delante, debido a la inclinación, que detrás, y la cresta de la ola succiona el agua antes de que llegue. Espero que el mismo mecanismo se mantenga para la ola de tsunami de longitud de onda mucho más larga.

Supongo que los datos de las altas costas rocosas pueden ser esclarecedores. Cuando visité Japón, fui de gira por la costa este desde Tokio y me impresionó que no hubiera instalaciones de playa y que las playas parecieran vertederos de basura. Me dijeron que esto se debía a los tsunamis. Largas playas que terminan en precipicios de tierra que las dominan.

Estimado Carl, la recesión del nivel del mar es una consecuencia inevitable de la conservación masiva: el agua adicional en el tsunami tiene que venir de alguna parte. Proviene de ambos lados, tanto de la región frente a la ola como de la parte posterior de la ola.

Entonces, si el nivel del mar está más elevado en algún lugar, obviamente también debe bajar en ambos lados.

Imagina que tienes un paquete de ondas dado por la función

Sentado en un pub con mis amigos, quienes afirmaban absurdamente que una ola de tsunami "chupa" agua de la costa, una vez hice la siguiente demostración: Pasé una regla, en su borde, debajo de una gran servilleta de mesa, levantando la tela en una ola. A medida que la regla se acercaba al borde de la servilleta (la línea de costa), la línea de costa retrocedía. Esta demostración no es literalmente correcta, por supuesto, porque implica "succión", pero creo que es útil para imaginar el agua retrocediendo (a través de la gravedad) por el gradiente hacia afuera/hacia el mar.

Es una cuestión de conservación de la masa. Para elevar el agua a cierta altura, la masa extra del agua tiene que venir de alguna parte. Ese lugar es el área directamente delante de la ola. Entonces, al final, la altura promedio del agua no cambia. Baje el nivel en 1 metro para 10 metros, y tendrá suficiente para hacer una ola de 10 metros con 1 metro de ancho.

Aclaración: este efecto viaja a la velocidad del sonido bajo el agua, mientras que las ondas superficiales viajan a menor velocidad, por lo que el descenso precede al ascenso.

Las aguas retroceden antes de que las olas del tsunami se precipiten hacia la tierra debido al hundimiento de fallas o al colapso de fallas (colapso de fallas debido a perturbaciones en el sistema subterráneo, como la extracción de petróleo). El buzamiento de falla se caracteriza por el movimiento hacia abajo de una pared de falla que resulta en su desplazamiento. A medida que las fallas se desplazan, las aguas alrededor de la falla hundida reemplazarán el espacio que la falla había dejado vacante. La mayoría de las aguas que se precipitan y se superponen hacia la tierra provienen de los océanos.