คลื่นสึนามิ

คลื่นผิวน้ำที่เรารู้จักกันทั่วไปเกิดจากแรงลมพัด พลังงานจลน์จากอากาศถูกถ่ายทอดสู่ผิวน้ำทำให้เกิดคลื่น ขนาดของคลื่นจึงขึ้นอยู่กับความเร็วลม หากสภาพอากาศไม่ดีมีลมพายุพัด คลื่นก็จะมีขนาดใหญ่ตามไปด้วย ในสภาพปกติคลื่นในมหาสมุทรจะมีความสูงประมาณ 3 เมตร แต่เมื่อเกิดลมพายุ คลื่นอาจจะมีความสูงถึง 10 เมตรคลื่นสึนามิ (Tsunami) เป็นคลื่นขนาดยักษ์ “สึ” เป็นภาษาญี่ปุ่นแปลว่า “ท่าเรือ” นามิ แปลว่า “คลื่น” ที่เป็นเช่นนี้เป็นเพราะ ชาวประมงญี่ปุ่นออกไปหาปลา พอกลับมาก็เห็นคลื่นขนาดยักษ์พัดทำลายชายฝั่ง คลื่นสึนามิไม่ได้เกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ หากแต่เกิดจากแรงสั่นสะเทือน เช่น ภูเขาไฟระเบิด แผ่นดินไหว ภูเขาใต้ท้องทะเลถล่ม หรืออุกกาบาตพุ่งชนมหาสมุทร แรงสั่นสะเทือนเช่นนี้ทำให้เกิดคลื่นยักษ์ที่มีฐานกว้าง 100 กิโลเมตร แต่สูงเพียง 1 เมตร เคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 700–800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เมื่อคลื่นเดินทางเข้าใกล้ชายฝั่ง สภาพท้องทะเลที่ตื้นเขินทำให้คลื่นลดความเร็วและอัดตัวจนมีฐานกว้าง 2–3 กิโลเมตร แต่สูงถึง 10–30 เมตร เมื่อกระทบเข้ากับชายฝั่งจึงทำให้เกิดภัยพิบัติมหาศาล เพื่อที่จะเข้าใจเรื่องสาเหตุของการเกิดคลื่นสึนามิได้อย่างถ่องแท้ จะต้องศึกษาให้เข้าใจความรู้พื้นฐานดังต่อไปนี้




โครงสร้างภายในของโลก

โลกที่เราอาศัยอยู่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 12,756 กิโลเมตร (รัศมี 6,378 กิโลเมตร) โครงสร้างภายในของโลกแบ่งออกเป็นชั้นๆ ตามสถานะของวัสดุ (ภาพที่ 1) ที่ใจกลางของโลกมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000°C แก่นชั้นในเป็นเหล็กร้อนมีสถานะเป็นของแข็ง ส่วนแก่นชั้นนอกเป็นเหล็กหลอมละลายเคลื่อนที่ด้วยการพาความร้อน (convection) ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก ถัดขึ้นมาเรียกว่า แมนเทิล เป็นวัสดุเนื้ออ่อน ส่วนที่อยู่ข้างนอกสุดคือ เปลือกโลก ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด คือ เปลือกทวีป และเปลือกมหาสมุทร ตั้งอยู่บนแมนเทิลชั้นบนสุด เรียกโดยรวมว่า ลิโทสเฟียร์ (Lithosphere) ซึ่งมีสถานะเป็นของแข็ง ลอยอยู่บนแมนเทิลชั้นบนที่ชื่อว่า แอสทีโนสเฟียร์ (Astenosphere) ซึ่งเป็นวัสดุเนื้ออ่อนเคลื่อนที่ด้วยการพาความร้อน หรือที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า แมกม่า (Magma) ขณะที่แอสทีโนสเฟียร์เคลื่อนที่ไป มันจะพาให้เปลือกโลกซึ่งอยู่ด้านบนเคลื่อนที่ไปด้วย เมื่อเปลือกโลกเคลื่อนที่ชนกัน ทำให้เกิดแผ่นดินไหว

โครงสร้างภายในของโลก

DART ย่อมาจาก Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis เป็นระบบเตือนภัยยุคใหม่ซึ่งพัฒนาโดย องค์การบริหารบรรยากาศและมหาสมุทร (NOAA) ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยการติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงสั่นสะเทือนไว้ที่ท้องมหาสมุทร เซนเซอร์เก็บข้อมูลแผ่นดินไหวและส่งสัญญานไปยังทุ่นลอยซึ่งอยู่บนผิวน้ำ เพื่อรีเลย์สัญญาณไปยังดาวเทียม GOES และส่งกลับลงบนสถานีภาคพื้นอีกทีหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์นำข้อมูลที่ได้มาสร้างแบบจำลองด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อพยากรณ์แนวโน้มการเกิดคลื่นสึนามิ หากผลการจำลองและวิเคราะห์ว่ามีโอกาสความเป็นไปได้จะเกิดคลื่นยักษ์ ก็จะแจ้งเตือนไปยังศูนย์ชายฝั่ง เพื่อให้ประชาชนและชาวประมงในพื้นที่ รีบอพยพจากบริเวณที่อันตราย

การเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

เปลือกโลกมิได้เป็นแผ่นเดียวต่อเนื่องติดกันดังเช่นเปลือกไข่ หากแต่เหมือนเปลือกไข่แตกร้าว มีแผ่นหลายแผ่นเรียงชิดติดกันเรียกว่า “เพลต” (Plate) ซึ่งมีอยู่ประมาณ 20 เพลต เพลตที่มีขนาดใหญ่ ได้แก่ เพลตแปซิฟิก เพลตอเมริกาเหนือ เพลตอเมริกาใต้ เพลตยูเรเซีย เพลตแอฟริกา เพลตอินโด-ออสเตรเลีย และเพลตแอนตาร์กติก เป็นต้น เพลตแปซิฟิกเป็นเพลตที่ใหญ่ที่สุดและไม่มีเปลือกทวีป กินอาณาเขตหนึ่งในสามของพื้นผิวโลก เพลตทุกเพลตเคลื่อนตัวเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างอยู่ตลอดเวลา (ดูภาพที่ 2)

                                                        ภาพที่ 2 การเคลื่อนตัวของเพลต


 

กระบวนการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก

เพลตประกอบด้วยเปลือกทวีปและเปลือกมหาสมุทรวางตัวอยู่บนแมนเทิลชั้นบนสุด ซึ่งเป็นของแข็งในชั้นลิโทสเฟียร์ ลอยอยู่บนหินหนืดร้อนในชั้นแอสทีโนสเฟียร์อีกทีหนึ่ง หินหนืด (Magma) เป็นวัสดุเนื้ออ่อนเคลื่อนที่หมุนเวียนด้วยการพาความร้อนภายในโลก คล้ายการเคลื่อนตัวของน้ำเดือดในกาต้มน้ำ การเคลื่อนตัวของวัสดุในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวเพลต (ดูภาพที่ 3) เราเรียกกระบวนการเช่นนี้ว่า “ธรณีแปรสัณฐาน” หรือ “เพลตเทคโทนิคส์” (Plate Tectonics)

ภาพที่ 3 กระบวนการธรณีแปรสัณฐาน

หินหนืดในชั้นแอสทีโนสเฟียร์ (Convection cell) ลอยตัวดันพื้นมหาสมุทรขึ้นมากลายเป็น “สันกลางมหาสมุทร” (Mid-ocean ridge) หินหนืดร้อนหรือแมกม่าซึ่งโผล่ขึ้นมาผลักพื้นมหาสมุทรให้เคลื่อนที่ขยายตัวออกทางข้าง

• เนื่องจากเปลือกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกทวีป ดังนั้นเมื่อเปลือกมหาสมุทรชนกับเปลือกทวีป เปลือกมหาสมุทรจะมุดตัวต่ำลงกลายเป็น “เหวมหาสมุทร” (Trench) และหลอมละลายในแมนเทิลอีกครั้งหนึ่ง

• มวลหินหนืดที่เกิดจากการรีไซเคิลของเปลือกมหาสมุทรที่จมตัวลง เรียกว่า “พลูตอน” (Pluton) มีความหนาแน่นน้อยกว่าเปลือกทวีป จึงลอยตัวแทรกขึ้นมาเป็นแนวภูเขาไฟ เช่น เทือกเขาแอนดีสทางฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้


 
 

ภาพที่ 4 รอยต่อของเพลต

แผ่นดินไหวใต้มหาสมุทร

เมื่อเพลตชนกันใต้ท้องท้องมหาสมุทร (ภาพที่ 5 ข.) แผ่นดินที่ยุบตัวลง ทำให้ระดับน้ำทะเลที่อยู่เหนือบริเวณนั้นยุบตามลงไปด้วย (ค.) น้ำทะเลในบริเวณข้างเคียงไหลเข้ามาแทนที่และปะทะกัน ทำให้เกิดคลื่น (ง.) แรงสั่นสะเทือนทำให้เกิดระลอกคลื่นกระจายออกทุกทิศทาง

 
 
 

ภาพที่ 5 ขั้นตอนการเกิดคลื่นสึนามิ

ขณะที่คลื่นยังอยู่เหนือมหาสมุทรที่มีน้ำลึก คลื่นมีขนาดใหญ่มาก มีฐานกว้าง 100 กิโลเมตร แต่สูงเพียง 1 เมตร เคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 700–800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่เมื่อคลื่นเดินทางเข้าใกล้ชายฝั่ง สภาพท้องทะเลที่ตื้นเขินทำให้คลื่นลดความเร็วและอัดตัวจนมีฐานกว้าง 2–3 กิโลเมตร แต่สูงถึง 10–30 เมตร และกระทบเข้ากับชายฝั่ง

 
 

ภาพที่ 6 ขนาดของคลื่นสึนามิ

คลื่นสึนามิในประเทศไทย
จากสถิติที่ประวัติศาสตร์ได้บันทึกไว้ จะมีการเกิดคลื่นสึนามิขนาดใหญ่โดยเฉลี่ยทุกๆ 15–20 ปี แต่โดยส่วนมากแล้วจะเกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิก เนื่องจากเป็นมหาสมุทรที่ใหญ่ที่สุดในโลก มีอาณาเขตปกคลุมครึ่งหนึ่งของเปลือกโลก จึงมีโอกาสเกิดแผ่นดินไหวได้มากที่สุด คลื่นสึนามิที่มีขนาดใหญ่ที่สุด มีขนาดสูงถึง 35 เมตร ที่เกาะสุมาตรา เกิดขึ้นจากแรงสั่นสะเทือนจากการระเบิดของภูเขาไฟกรากาตัว เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ.2426

คลื่นสึนามิที่เกิดขึ้นในประเทศไทย เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 เนื่องจากการเกิดแผ่นดินไหวบริเวณเหวมหาสมุทรซุนดรา (Sundra trench) ซึ่งมีการยุบตัวของพื้นมหาสมุทรตามรอยต่อของเพลตอินเดีย-ออสเตรเลีย และเพลตพม่า ทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือน 9.0 ริกเตอร์ โดยมีศูนย์กลางอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะสุมาตรา ในเหตุการณ์นี้มีคนตายทั้งสิ้นมากกว่า 155,000 คน ตามชายฝั่งของมหาสมุทรอินเดีย ในจำนวนนี้เป็นคนไทยไม่น้อยกว่า 5,300 คน

ภาพที่ 7 ตำแหน่งศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว

ระบบแจ้งเตือนคลื่นสึนามิ


เนื่องจากคลื่นสึนามิขณะอยู่กลางทะเลมีฐานกว้างถึง 100 กิโลเมตร แต่สูงเพียง 1 เมตร อีกทั้งยังมีคลื่นทะเลทั่วไปซึ่งเกิดจากกระแสลม อยู่วางซ้อนข้างบนอีก ดังนั้นการสังเกตการณ์จากเครื่องบิน หรือดาวเทียม จึงแยกแยะไม่ได้เลย การสังเกตการณ์จึงทำได้จากการตรวจจับสัญญาณจากทุ่นลอย และเครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวเท่านั้น



ระบบแจ้งเตือนคลื่นสึนามิระบบแรกของโลกถูกจัดตั้งขึ้นหลังจากอุบัติภัยที่หมู่เกาะฮาวายในปี พ.ศ.2489 สหรัฐอเมริกาจัดตั้ง “ศูนย์แจ้งเตือนคลื่นสึนามิแปซิฟิก” (Pacific Tsunami Warning Center) หรือ PTWC โดยมีติดตั้งสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวจำนวน 50 แห่ง รอบมหาสมุทรแปซิฟิก ระบบทำงานโดยการตรวจจับคลื่นแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว (Seismic wave) ซึ่งเดินทางรวดเร็วกว่าคลื่นสึนามิ 15 เท่า ข้อมูลที่ตรวจวัดได้จากทุกสถานีถูกนำรวมกันเพื่อพยากรณ์หาตำแหน่งที่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดคลื่นสึนามิ เมื่อคลื่นสึนามิถูกตรวจพบ ระบบจะแจ้งเตือนเมืองที่อยู่ชายฝั่ง รวมทั้งประมาณเวลาสถานการณ์ที่คลื่นจะเข้าถึงชายฝั่ง เพื่อที่จะอพยพประชาชนไปอยู่ที่สูง และให้เรือที่จอดอยู่ชายฝั่งเดินทางสู่ท้องทะเลลึกที่ซึ่งคลื่นสึนาส่งไม่ส่งผลกระทบอันใด อย่างไรก็ตามระบบเตือนภัยนี้สามารถทำการแจ้งเตือนล่วงหน้าเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น การอพยพผู้คนมักทำได้ไม่ทันท่วงที เนื่องจากคลื่นสึนามิเดินทางเร็วมาก

ภาพที่ 8 ระบบแจ้งเตือน DART

DART ย่อมาจาก Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis เป็นระบบเตือนภัยยุคใหม่ซึ่งพัฒนาโดย องค์การบริหารบรรยากาศและมหาสมุทร (NOAA) ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยการติดตั้งเซนเซอร์วัดแรงสั่นสะเทือนไว้ที่ท้องมหาสมุทร เซนเซอร์เก็บข้อมูลแผ่นดินไหวและส่งสัญญานไปยังทุ่นลอยซึ่งอยู่บนผิวน้ำ เพื่อรีเลย์สัญญาณไปยังดาวเทียม GOES และส่งกลับลงบนสถานีภาคพื้นอีกทีหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์นำข้อมูลที่ได้มาสร้างแบบจำลองด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ เพื่อพยากรณ์แนวโน้มการเกิดคลื่นสึนามิ หากผลการจำลองและวิเคราะห์ว่ามีโอกาสความเป็นไปได้จะเกิดคลื่นยักษ์ ก็จะแจ้งเตือนไปยังศูนย์ชายฝั่ง เพื่อให้ประชาชนและชาวประมงในพื้นที่ รีบอพยพจากบริเวณที่อันตราย