Ordet "tsunami" för omedelbart tankarna till den förödelse som kan orsakas av dessa unikt kraftfulla vågor. De tsunamier vi oftast hör om orsakas av undervattensjordbävningar, och vågorna de genererar kan färdas med hastigheter på upp till 250 miles per timme och nå tiotals meter höga när de landar och bryter. De kan orsaka massiva översvämningar och snabb utbredd förödelse i kustområden, som hände i Sydostasien 2004 och i Japan 2011.

Men betydande tsunamier kan också orsakas av andra händelser. Den partiella kollapsen av vulkanen Anak Krakatau i Indonesien 2018 orsakade en tsunami som dödade mer än 400 människor. Stora jordskred, som skickar enorma mängder skräp i havet, kan också orsaka tsunamier. Forskare skulle naturligtvis vilja veta hur och i vilken utsträckning de skulle kunna förutsäga tsunamis egenskaper under olika omständigheter.

De flesta modeller av tsunamier som genereras av jordskred är baserade på idén att storleken och kraften hos en tsunami bestäms av tjockleken, eller djup, av skredet och hastigheten på "fronten" när den möter vattnet. I en artikel med titeln "Icke-linjära regimer av tsunamivågor som genereras av en granulär kollaps, " publiceras online i Journal of Fluid Mechanics , UC Santa Barbaras maskiningenjör Alban Sauret och hans kollegor, Wladimir Sarlin, Cyprien Morize och Philippe Gondret på Fluids, Automation and Thermal Systems (FAST) Laboratory vid University of Paris-Saclay och French National Centre for Scientific Research (CNRS), kasta mer ljus över ämnet. (Artikeln kommer också att dyka upp i tidskriftens tryckta upplaga den 25 juli.)

Detta är den senaste i en serie artiklar som teamet har publicerat om miljöflöden, och på tsunamivågor som genereras av jordskred i synnerhet. Tidigare i år, de visade att hastigheten för en kollaps – dvs. hastigheten med vilken jordskredet rör sig när det kommer in i vattnet – styr amplituden, eller vertikal storlek, av vågen.

I sina senaste experiment, forskarna mätte noggrant volymen av det granulära materialet, som de sedan släppte, får den att kollapsa som en klippa skulle, in i en lång, smal kanal fylld med vatten. De fann att även om densiteten och diametern på kornen i ett jordskred hade liten effekt på vågens amplitud, kornens totala volym och vätskans djup spelade mycket mer avgörande roller.

"När kornen kommer in i vattnet, de fungerar som en kolv, vars horisontella kraft styr bildandet av vågen, inklusive dess amplitud i förhållande till vattnets djup, " sa Sauret. (En återstående utmaning är att förstå vad som styr kolvens hastighet.) "Experimenten visade också att om vi känner till geometrin för den initiala kolonnen [materialet som rinner ut i vattnet] innan det kollapsar och djupet av vattnet där det landar, vi kan förutsäga vågens amplitud."

Teamet kan nu lägga till detta element till den utvecklande modellen de har utvecklat för att koppla ihop dynamiken i jordskredet och genereringen av tsunamin. En särskild utmaning är att beskriva övergången från ett första torrt jordskred, när partiklarna separeras med luft, till ett granulärt undervattensflöde, när vattnet har en viktig inverkan på partikelrörelsen. När det händer, krafterna som verkar på kornen förändras drastiskt, påverkar hastigheten med vilken framsidan av korn som utgör skredet kommer in i vattnet.

För närvarande, det finns en stor lucka i förutsägelserna om tsunamis baserat på förenklade modeller som tar hänsyn till fältets komplexitet (dvs. geofysiken) men fånga inte skredets fysik när det kommer in i vattnet. Forskarna jämför nu data från sin modell med data från verkliga fallstudier för att se om de korrelerar bra och om några fältelement kan påverka resultaten.