Matematiker har utarbetat ett sätt att beräkna storleken på en tsunami och dess destruktiva kraft i god tid innan den hamnar i land genom att mäta snabbrörliga undervattensljudvågor, öppnar möjligheten till ett system för tidig varning i realtid.

Ljudvågorna, känd som akustiska gravitationsvågor (AGW), är naturligt förekommande och kan genereras i djuphavet efter att tsunamin utlöser händelser, som undervattensjordbävningar.

De kan färdas över 10 gånger snabbare än tsunamis och sprida sig i alla riktningar, oavsett tsunamins bana, vilket gör dem lätta att plocka upp med vanliga undervattenshydrofoner och en idealisk informationskälla för system för tidig varning.

I en ny studie publicerad i Journal of Fluid Mechanics , forskare från Cardiff University har visat hur de viktigaste egenskaperna hos en jordbävning, såsom dess läge, varaktighet, mått, orientering, och hastighet, kan bestämmas när AGW upptäcks av bara en enda hydrofon i havet.

Mer viktigt, när felegenskaperna har hittats, beräkning av tsunami -amplituden och potentiell destruktiv kraft blir mer trivial, konstaterar forskarna.

Huvudförfattare till studien Dr Usama Kadri, från Cardiff University's School of Mathematics, sa:"Genom att ta mätningar av akustiska gravitationsvågor, vi har i princip allt vi behöver för att utlösa ett tsunamilarm."

Undervattensjordbävningar utlöses av rörelsen av tektoniska plattor på havsbotten och är den främsta orsaken till tsunamis.

Tsunamier upptäcks för närvarande via pilbojar – flytande enheter som kan mäta tryckförändringar i havet orsakade av tsunamis. Dock, Tekniken är beroende av en tsunami som fysiskt når pilbojarna, vilket kan vara problematiskt om bojarna ligger nära strandlinjen.

Den nuvarande tekniken kräver också distribution av ett stort antal bojar i hav runt om i världen, vilket är väldigt dyrt.

"Även om vi för närvarande kan mäta jordbävningar med hjälp av seismiska sensorer, dessa talar inte om för oss om tsunamis sannolikt kommer att följa, " fortsatte Dr. Kadri.

"Med hjälp av ljudsignaler i vattnet, vi kan identifiera egenskaperna hos jordbävningsförkastningen, från vilken vi sedan kan beräkna egenskaperna hos en tsunami. Eftersom vår lösning är analytisk, allt kan beräknas i nästan realtid.

"Vårt mål är att kunna utlösa ett tsunamilarm inom några minuter från att ha spelat in ljudsignalerna i en hydrofonstation."

AGW är naturligt förekommande ljudvågor som rör sig genom djuphavet med ljudets hastighet och kan färdas tusentals meter under ytan.

AGW kan mäta tiotals eller till och med hundratals kilometer i längd och man tror att vissa livsformer som plankton, som inte kan simma mot en ström, lita på vågorna för att hjälpa deras rörelse, förbättra deras förmåga att hitta mat.