جابه‌جایی عمودی بستر دریا، عامل اصلی شکل‌گیری سونامی فارغ از بزرگای زلزله است

سامانه‌های هشدار عمومی و رسانه‌ها عموماً برای سنجش خطر فوری سونامی، توجه خود را بر مقیاس ریشتر یا بزرگای گشتاوری زلزله‌های دریایی متمرکز می‌کنند. با این حال، ژئوفیزیکدانان دریایی و اقیانوس‌شناسان شاخص کاملاً متفاوتی را رصد می‌کنند: تغییر شکل عمودی بستر دریا. کل انرژی لرزه‌ای آزادشده در مقایسه با هندسه دقیق نحوه جابه‌جایی پوسته زمین، اهمیت به مراتب کمتری دارد.[1][6]

در ژوئیه ۲۰۲۵، زمین‌لرزه‌ای عظیم به بزرگای ۸٫۸ در سواحل کامچاتکا رخ داد و هراس گسترده‌ای در حوزه اقیانوس آرام و تخلیه فوری مناطق ساحلی را به همراه داشت. با این وجود، موج حاصل که سرانجام به کرسنت‌سیتی در کالیفرنیا رسید، تنها ۱٫۲۲ متر ارتفاع داشت. دیواره ویرانگر آبی که ساکنان ساحلی از آن بیم داشتند، در پهنه گسترده اقیانوس شکل نگرفت.[4]

در نقطه مقابل، در طول تاریخ زمین‌لرزه‌هایی با بزرگای کمتر امواج سهمگینی تولید کرده‌اند که کل خطوط ساحلی را ویران ساخته است. این تفاوت ناشی از آن است که مقیاس‌های بزرگا تنها کل انرژی لرزه‌ای آزادشده از گسیختگی گسل را اندازه می‌گیرند. این سنجه‌ها جهت‌گیری فیزیکی صفحات زمین‌ساختی را توصیف نمی‌کنند و تعیین نمی‌کنند که بستر دریا به صورت افقی جابه‌جا شده است یا عمودی.[5]

برای شکل‌گیری سونامی، زلزله باید کل ستون آب بالای خط گسل را به شکل فیزیکی جابه‌جا کند. این سازوکار مستلزم آن است که بستر دریا همانند یک پیستون هیدرولیکی عظیم عمل کرده و با پرتاب به بالا یا سقوط به پایین، میلیون‌ها متر مکعب آب اقیانوس را از تعادل گرانشی خارج سازد. بدون این حرکت عمودی، آب عمدتاً دست‌نخورده باقی می‌ماند.[2][6]

سازوکار جابه‌جایی ستون آب

هنگامی که بستر دریا به طور عمودی جابه‌جا می‌شود، آب تراکم‌ناپذیر اقیانوس که روی آن قرار دارد راهی جز حرکت به سمت بالا ندارد. این بالاآمدگی ناگهانی زمین‌شناختی، برآمدگی عظیم و متمرکزی در سطح دریا ایجاد می‌کند. نیروی گرانش بلافاصله این توده آب بالاآمده را به سمت سطح دریا بازمی‌گرداند و امواجی را با سرعتی فوق‌العاده بالا به اطراف گسیل می‌دارد.[2]

امواج معمولی ناشی از باد تنها لایه بالایی اقیانوس را تحت تاثیر قرار می‌دهند، معمولاً طول موجی در حدود ۱۰۰ متر دارند و در مسیر حرکت انرژی خود را از دست می‌دهند. در مقابل، سونامی متضمن حرکت جنبشی در تمام عمق ستون آب است و از دشت مغاکی بستر دریا تا سطح اقیانوس امتداد می‌یابد.[6]

از آنجا که تمام عمق اقیانوس به حرکت درمی‌آید، طول موج سونامی از قله‌ای تا قله دیگر می‌تواند تا ۲۰۰ کیلومتر برسد. در اعماق اقیانوس، این ذخیره عظیم انرژی با سرعتی فراتر از ۸۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند که تقریباً برابر با سرعت کروز یک هواپیمای مسافربری است، در حالی که از زیر کشتی‌ها تقریباً بدون جلب توجه عبور می‌کند.[6]

سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده خاطرنشان می‌کند که زمین‌لرزه‌ها برای ایجاد سونامی معمولاً باید از بزرگای ۶٫۵ تا ۷٫۰ فراتر روند. با این حال، این آستانه بزرگا صرفاً یک پیش‌شرط است؛ گسیختگی باید در زیر بستر اقیانوس رخ دهد و تعیین‌کننده‌تر اینکه، جابه‌جایی باید غالباً عمودی باشد تا انرژی جنبشی خود را به ستون آب منتقل کند.[1]

پژوهشگران در نشریه ژئوفیزیکال ژورنال اینترنشنال (Geophysical Journal International) اشاره کرده‌اند: «بازده تولید سونامی توسط یک زلزله کم‌عمق به میزان جابه‌جایی بستر دریا وابسته است.» توان لرزه‌ای کل باید به لیفت رو به بالا تبدیل شود تا بتواند اقیانوس را جابه‌جا کند. اگر انرژی به صورت افقی تلف شود، ستون آب صرفاً ارتعاش را جذب کرده و قطار موجی شکل نخواهد گرفت.[5]

مقایسه گسل‌های امتدادلغز و راندگی

جهت گسیختگی زمین‌ساختی، ماهیت واکنش اقیانوس را تعیین می‌کند. زمین‌لرزه‌ها در سه نوع گسل اصلی رخ می‌دهند: عادی، معکوس و امتدادلغز. در گسل‌های امتدادلغز، دو صفحه زمین‌ساختی به صورت افقی از کنار یکدیگر می‌لغزند و حرکتی جانبی دارند که اگرچه انرژی لرزه‌ای عظیمی آزاد می‌کند، اما تراز ارتفاعی بستر دریا را تا حد زیادی بدون تغییر باقی می‌گذارد.[2][3]

به دلیل حرکت افقی گسل‌های امتدادلغز، بستر دریا به سمت بالا رانده نمی‌شود. زلزله ۱۹۰۶ سان‌فرانسیسکو با بزرگای ۷٫۱ در یک گسل امتدادلغز رخ داد، اما هیچ موج سونامی تولید نکرد؛ چرا که بستر دریا نه بالا آمد و نه فرو نشست و ستون آب بالای گسل هرگز از تعادل گرانشی خارج نشد.[3]

مناطق فرورانش، یعنی جایی که یک صفحه متراکم اقیانوسی به زیر یک صفحه قاره‌ای سبک‌تر رانده می‌شود، پیامدی کاملاً متفاوت دارند. این مرزهای زمین‌ساختی با گسل‌های معکوس یا راندگی شناخته می‌شوند؛ گسل‌هایی که با کشیده شدن لبه صفحه بالایی به سمت پایین، تنش‌های فشاری عظیمی را طی قرن‌ها در خود ذخیره می‌کنند.[2][4]

هنگامی که اصطکاک در منطقه فرورانش سرانجام شکسته می‌شود، صفحه فوقانی با رهایش ناگهانی انرژی انباشته‌شده به جلو و بالا پرتاب می‌شود. این جهش عمودی می‌تواند بستر دریا را در امتداد یک پهنه گسیختگی به طول صدها کیلومتر، چندین متر بالا ببرد و کل توده آب اقیانوسی واقع در بالای خود را بی‌درنگ جابه‌جا کند.[2]

سونامی سال ۲۰۰۴ اقیانوس هند بر اثر یک ابرزمین‌لرزه راندگی به بزرگای ۹٫۱ در امتداد کمان سوندا رخ داد. این گسیختگی ناگهانی بستر دریا را حدود ۱۵ تا ۲۰ متر بالا برد و تقریباً ۳۰ کیلومتر مکعب از آب دریا را در کسری از ثانیه جابه‌جا ساخت و رشته‌امواجی پدید آورد که تمام حوضه اقیانوس را درنوردید.[7]

نقش عمق زلزله و سنگ‌های سست

حتی یک گسل راندگی عظیم نیز در صورتی که گسیختگی در اعماق بیش از حد پوسته زمین رخ دهد، قادر به ایجاد سونامی نخواهد بود. زمین‌لرزه‌هایی که در عمق بیش از ۱۰۰ کیلومتری سطح زمین سرچشمه می‌گیرند، به ندرت بستر دریا را به حدی برهم می‌زنند که ستون آب جابه‌جا شود، زیرا لایه ضخیم سنگ‌های فوقانی، تغییر شکل عمودی را جذب می‌کند.[2]

زلزله ژوئیه ۲۰۲۵ کامچاتکا انرژی عظیمی آزاد کرد، اما بخش عمده لغزش در اعماق زمین رخ داد. از آنجا که جابه‌جایی عمودی عملاً به بستر اقیانوس نرسید، انرژی به جای انتقال به اقیانوس آرام توسط پوسته جذب شد؛ پدیده‌ای که نشان می‌دهد چرا سونامی حاصل تا این حد کوچک بود.[4]

در مقابل، «زمین‌لرزه‌های سونامی‌زا» دسته‌ای خاص را تشکیل می‌دهند که در آن‌ها رویدادی با بزرگای نسبتاً متوسط، موجی به مراتب عظیم‌تر پدید می‌آورد. این ناهنجاری‌ها معمولاً در اعماق بسیار کم نزدیک به گودال‌های اقیانوسی رخ می‌دهند، جایی که آب محبوس‌شده ساختار سنگی پهنه گسل را سست کرده و امکان جابه‌جایی گسترده را بدون لرزش‌های شدید و فرکانس بالا فراهم می‌کند.[1][5]

در این مناطق سست و کم‌عمق، گسل می‌تواند به آرامی در پهنه‌ای وسیع دچار گسیختگی شود. این گسیختگی کند، باعث می‌شود که مقیاس‌های لرزه‌ای استاندارد بزرگای واقعی را بسیار کمتر برآورد کنند، اما هم‌زمان جابه‌جایی عمودی عظیمی در کف دریا رخ می‌دهد و سونامی مهیبی به راه می‌افتد، در حالی که ساکنان ساحل تنها لرزش‌های خفیفی را احساس کرده‌اند.[5]

عوامل محرک ثانویه و زمین‌لغزش‌های زیردریایی

اگرچه زمین‌لرزه‌های افقی امتدادلغز ستون آب را مستقیماً بالا نمی‌برند، اما همواره می‌توانند از طریق سازوکارهای ثانویه سبب وقوع سونامی شوند. لرزش‌های شدید افقی قادرند لبه‌های فلات قاره، دامنه‌های پرشیب جزایر آتشفشانی یا رسوبات عظیمی را که طی هزاران سال بر کف اقیانوس انباشته شده‌اند، ناپایدار سازند.[6]

شکست این شیب‌های ناپایدار زیردریایی، به زمین‌لغزش‌های عظیم زیر آب می‌انجامد. سرازیر شدن میلیون‌ها تن سنگ و رسوب به دامنه مغاکی، ستون آب را از زیر جابه‌جا کرده و سونامی موضعی و فوق‌العاده مخربی ایجاد می‌کند که بدون هیچ هشدار قبلی می‌تواند خطوط ساحلی نزدیک را درنوردد.[6]

مرکز ملی اقیانوس‌شناسی تخمین می‌زند که بیش از ۸۰ درصد سونامی‌ها ناشی از زمین‌لرزه‌های زمین‌ساختی هستند. درصد باقیمانده بر اثر این زمین‌لغزش‌های زیردریایی، فروریزش دهانه‌های آتشفشانی یا در موارد بسیار نادر تاریخی، برخورد شهاب‌سنگ‌هایی شکل می‌گیرند که ستون آب را از بالا و نه از پایین جابه‌جا می‌کنند.[6]

بر خلاف سونامی‌های زمین‌ساختی که می‌توانند تمام پهنه اقیانوس را با کمترین افت انرژی طی کنند، امواج حاصل از زمین‌لغزش‌ها معمولاً سریع‌تر انرژی خود را از دست می‌دهند. با این وجود، ارتفاع اولیه پیشروی آن‌ها در سواحل مجاور می‌تواند بسیار تکان‌دهنده باشد و گاه به دلیل تمرکز بالای حجم آب جابه‌جاشده، حتی از ترازهای ناشی از ابرزمین‌لرزه‌های راندگی فراتر رود.[6]

پیامدها برای سامانه‌های هشدار زودهنگام

تمایز فیزیکی میان بزرگای لرزه‌ای و جابه‌جایی عمودی، ارزیابی خطر در لحظه را پیچیده می‌کند. هنگام وقوع زلزله زیردریایی، شبکه‌های لرزه‌نگاری جهانی بزرگای گشتاوری را ظرف چند دقیقه محاسبه می‌کنند، اما تعیین هندسه دقیق تغییر شکل بستر دریا به زمان بسیار بیشتری نیاز دارد و مراکز هشدار را ناگزیر از تصمیم‌گیری بر پایه داده‌های ناقص می‌سازد.[5]

اتکای صرف مراکز هشدار به مقیاس بزرگای گشتاوری، خطر صدور هشدارهای کاذب گسترده را برای زلزله‌های عمیق یا امتدادلغز که خطری ندارند در پی دارد. در مقابل، ممکن است خطر شدید یک زمین‌لرزه کند و کم‌عمق سونامی‌زا که در ابتدا با بزرگای پایینی ثبت شده ولی حجم عظیمی از آب را جابه‌جا کرده است، دست‌کم گرفته شود.[5]

برای پر کردن این شکاف اطلاعاتی، سامانه‌های هشدار مدرن حسگرهای فشار در اعماق دریا معروف به شناورهای DART را مستقر کرده‌اند. این ابزارهای حساس در بستر دریا مستقر شده و وزن واقعی ستون آب بالای سر خود را می‌سنجند و بدین ترتیب عبور امواج سونامی را به صورت مستقیم تشخیص می‌دهند، به جای آنکه وجود موج را صرفاً بر مبنای داده‌های لرزه‌ای استنباط کنند.[2]

در نهایت، فیزیک شکل‌گیری سونامی نیازمند نگرشی سیستمی به دینامیک اقیانوس است. پوسته زمین باید مانند پیستونی هیدرولیکی عمل کند و بدون این حرکت عمودی سرنوشت‌ساز برای راندن ستون آب، حتی شدیدترین انرژی‌های لرزه‌ای نیز بدون خطر در زیر امواج محبوس خواهند ماند.[8]