Forskare från ETH Zürich och universitetet i Bern studerar sjöar i Schweiz för att lära sig om tsunamis och deras faror, vad som triggar dem, och hur ofta de har förekommit tidigare.

Det har gått mer än 400 år sedan en tsunami översvämmade stranden av Luzernsjön och staden Luzern. Flodvågen orsakades av en jordbävning med magnituden 5,9, som utlöste flera undervattensskred samt ett stenskred på Bürgenstock. Dessa händelser orsakade sedan en chockvåg som spred sig över hela sjön. Baserat på historiska uppgifter, man uppskattade att vågen var fyra meter hög:nära Ennetbürgen, rapporter beskriver översvämning "1, 000 steg eller tre gevärsskott" in i inlandet.

I dag, låglandet och stränderna runt Ennetbürgen är helt civiliserade:stranden är prickad med byggnader, en marina, en campingplats och ett vattensportcenter, medan intensivt använd ängsmark sträcker sig långt in i inlandet. Risken för tsunamier på Vierwaldstättersjön och andra schweiziska sjöar har inte försvunnit, dock, och den 1601 var inte en engångshändelse. De händer sällan, men möjligheten kan inte helt uteslutas.

Forskar om tsunamifaror

Det är därför forskare från ETH Zürich, universitetet i Bern och centrum för marina miljövetenskaper i Bremen inledde ett stort forskningsprojekt för att lära sig om farorna med tsunamier i sjön, hur ofta de har inträffat tidigare, vad som triggar dem och vilka effekter de har.

Projektet fokuserar på att göra seismiska mätningar i Vierwaldstättersjön. Forskarna placerar ut speciella undervattensseismometrar på olika platser för att få seismiska och geotekniska mätningar på sjöbotten.

Forskarna studerar även jordskred i floddeltan. År 1687, till exempel, delar av Muothadeltat gled, orsakar en flodvåg på Luzernsjön. Genom att undersöka kärnor som borrats på strandlinjen och i sjöbotten, forskare letar efter avlagringar orsakade av tsunamis. De använder också datormodeller för att simulera hur flodvågor kan spridas över sjön.

Omfattande sedimenttestning

ETH-professor Donat Fäh är ansvarig för huvuddelen av projektet. Fäh är chef för sektionen för jordbävningsfara och riskbedömning för den schweiziska seismologiska tjänsten. Han planerar att noggrant undersöka den interna strukturen, sjösedimentens volym och egenskaper. Forskarna vill också lära sig vilka processer som utspelar sig i sedimenten och hur stabila de är. De hoppas kunna utveckla en geofysisk och geoteknisk 3D-modell för att studera utbredningen av seismiska vågor eller deformationer orsakade av jordbävningar, till exempel. Till sist, de vill också utveckla datorsimuleringar för jordbävningsscenarier.

Ett annat mål för Fäh och hans kollegor är att förbättra kvaliteten på observationsdata, specifikt genom att uppgradera de befintliga seismiska övervakningsstationerna och skapa nya. Det finns planer på att installera 70 nya stationer till 2020. Observationsdata bör göra det möjligt för forskare att bättre analysera seismiska faror. Detta projekt är en del av ett större schweiziskt forskningsprogram, som syftar till att förstå hur den lokala undergrunden påverkar jordbävningsrisken och fenomen som orsakas av jordbävningar, t.ex. flytande jord eller jordskred.

En klassisk studie av naturliga faror

"Detta projekt är en klassisk studie av naturliga faror för Schweiz, " säger Flavio Anselmetti, som är geologiprofessor vid universitetet i Bern och ansvarar för tsunamiprojektet tillsammans med Donat Fäh. Han tillägger att sjöar också erbjuder en perfekt modell för att förstå hav, och kunskapen de hoppas få från detta projekt kommer sannolikt att tillämpas även på havsfenomen.

Tsunamiprojektet har pågått i ett år nu, med ytterligare tre projekt planerade. För att hjälpa till att täcka den totala kostnaden på 2 miljoner CHF, Swiss National Science Foundation finansierar det som en tvärvetenskaplig, Sinergia-projektet för flera universitet. ETH Zürich och Federal Office for Environment tillhandahåller också finansiering.

Intervju med Donat Fäh

Att forska om tsunamis i schweiziska sjöar kan verka lite absurt eller exotiskt för allmänheten. Vilka är orsakerna bakom detta projekt?

Donat Fäh:Tsunamier i sjöar kan vara sällsynta händelser, men de har potential att orsaka stor skada. Historien om tsunamis i schweiziska sjöar bevisar detta. Precis som alla andra naturliga faror, de måste därför studeras och kvantifieras för att vi ska kunna definiera förberedande åtgärder.

Hur troligt är det att en tsunami kommer att inträffa i en schweizisk sjö under de kommande 100 åren?

Vår nuvarande kunskap i detta avseende är fortfarande ofullständig och vi kommer att arbeta med detta i ett delprojekt till SNF Sinergia-projektet för Luzernsjön. Det viktiga är inte bara hur ofta tsunamier inträffar, men också vågornas höjd och deras geografiska utbredning längs strandlinjen.

Vilka schweiziska sjöar är mest utsatta?

För att svara på detta, vi skulle behöva fullständiga data om volymerna och den inre strukturen av sedimentavlagringarna i varje sjö i Schweiz. Denna information är fortfarande endast delvis tillgänglig. "Respons"-delen av projektet kommer att ta itu med denna fråga för Luzernsjön, så att den maximala omfattningen av tsunamier och deras effekter också kan uppskattas.

Vad är du och den schweiziska seismologiska tjänsten mest intresserade av att ta reda på?

Ett av den schweiziska seismologiska tjänstens forskningsfokus är jordbävningsinducerade fenomen. Förutom tsunamis, dessa inkluderar jordbävningsinducerade massrörelser som stenfall, jordskred, vätskebildning av jord och storskalig sättning. En omfattande jordbävningsriskanalys tar inte bara hänsyn till de direkta effekterna av seismiska vågor på byggnader och infrastruktur, men också effekterna av inducerade fenomen. I Alperna, dessa kan nå enorma proportioner.

Vem kommer att dra nytta av resultaten?

Med sjötsunamiprojektet, vi lägger grunden för jordbävningsberedskap, vilket i slutändan gynnar allmänheten som helhet.