Menselijk versterkt tsunami-gevaar in grote meren

Samenvatting

Wereldwijd versterkt door mensen veroorzaakte erosie de aanvoer van sediment naar merkdeltas, waardoor deze vatbaarder worden voor instorting. In het Iseomeer, in Noord-Italië, heeft twee millennia van geïntensiveerd landgebruik de sedimentstroom verdrievoudigd, waardoor de delta steiler is geworden en voorbehandeld is voor falen. Aan de hand van geologische gegevens en numerieke simulaties tonen we aan dat aardbevingen in 1117 n.Chr. (Mw 6,5) en 1222 n.Chr. (Mw 6,0) grote onderwaterinstortingen van de delta veroorzaakten, die massieve tsunami's genereerden met maximale oploophogtes van respectievelijk ongeveer 50 m en 13 m. Historische verslagen uit de Vaticaanse Bibliotheek en archeologisch bewijs ondersteunen deze reconstructies.

Sinds de laatste instorting heeft acht eeuwen aan menselijk veroorzaakte erosie de delta opnieuw opgebouwd, waardoor de bevolking langs de kust zeer kwetsbaar is voor toekomstige door aardbevingen getriggerde instortingen. Een wereldwijde synthese van meren toonde aan dat mensgestuurde erosie sinds het industriële tijdperk het hoogste niveau heeft bereikt, waardoor delta's wereldwijd geleidelijk overbelast raken; dergelijke catastrofale instortingen kunnen daarom in de toekomst waarschijnlijker worden. Deze bevindingen onthullen een aanhoudend, door mensen versterkt mechanisme van generatie en intensiteit van lacustriene tsunami's met belangrijke implicaties voor risicobeoordelingen.

Inleiding

Wereldwijd heeft landgebruik de erosie drastisch versneld, wat resulteert in een verhoogde sedimentopbrengst en versnelde delta-progradatie in stroomafwaartse meren. Deze meren zijn bijzonder kwetsbaar vanwege hun steilere hellingen, besloten bekkens en kleinere ruimtelijke omvang. Paleo-omgevingsgegevens tonen aan dat sinds het Holoceen menselijke activiteiten zoals landbouw, veeteelt, stedelijke uitbreiding, ontbossing en branden de belangrijkste drijvers zijn geweest van versterkte bodemerosie wereldwijd, waarbij de sedimentstromen naar delta's in sommige regio's tot wel 100 keer zijn toegenomen. Deze abrupte en uitgebreide sedimentinputs hebben de morfologie van delta's ingrijpend veranderd, onderwaterhellingen overbelast en de structurele stabiliteit verzwakt, waardoor delta's vatbaarder zijn geworden voor instorting onder seismische en gravitationele stress.

Gedreven door geïntensiveerd landgebruik zijn meerdere instortingen van merkdeltas wereldwijd gedocumenteerd. De rol van antropogene sedimentatie in tsunami-gevaren blijft echter kritisch onderbelicht, vooral in tektonisch actieve regio's, waar aanhoudende sedimentbelasting deltahellingen destabiliseert en ze voorbereidt op catastrofaal falen tijdens seismische gebeurtenissen die grote tsunami's kunnen genereren.

In dit werk onderzoeken we de tsunamigene gevolgen van langdurige, door mensen gestuurde sedimentaccumulatie in het Iseomeer (60,9 km²), een van de grootste meren in Noord-Italië. Door geofysische, sedimentologische, historische en archeologische gegevens te integreren met geavanceerde numerieke modellering, reconstrueren we twee middeleeuwse delta-instortingen en beoordelen we hun tsunamigene potentieel. Dit multidisciplinaire onderzoek benadrukt hoe aanhoudende antropogene druk kan leiden tot herhaalde delta-instortingen, die in staat zijn om over relatief korte tijdsperioden verwoestende tsunami's te genereren. Onze bevindingen onderstrepen de dringende noodzaak om mensgestuurde sedimentdynamiek op te nemen in tsunami-risicobeoordelingen in dichtbevolkte merkomgevingen, in het bijzonder die in tektonisch actieve regio's.

Resultaten

De menselijke voetafdruk op de delta van het Iseomeer

Het Iseomeer (Italië) bevindt zich aan het stroomafwaartse uiteinde van Val Camonica, een van de grootste valleien van de zuidelijke Europese Alpen. Het stroomgebied van het Iseomeer (1777 km²) wordt gekenmerkt door een steile topografie en wordt afgevoerd door de rivier de Oglio, die vanuit het noorden in het meer stroomt en aanzienlijk sediment aanvoert dat een grote delta vormt. Uitgebreide menselijke activiteit in het stroomgebied is goed gedocumenteerd door archeologische, historische, palynologische en paleo-omgevingsstudies. Sinds de Romeinse periode hebben geïntensiveerde ontbossing, landbouw en veeteelt de hellingerosie aanzienlijk verhoogd, wat resulteerde in een drievoudige stijging van de sedimentstroom naar het meer in vergelijking met eerdere Holoceen-achtergrondniveaus. Deze abrupte, mensgestuurde erosie heeft de delta van de rivier de Oglio aan de noordelijke rand van het meer snel opgebouwd en steiler gemaakt, waardoor onderwatershellingen overbelast raakten en hun vatbaarheid voor instorting tijdens seismische schuddingen toenam.

De regio Val Camonica heeft een matige tot hoge seismische activiteit gekend door de complexe collisionele en post-collisionele fasen van de Alpiene orogenese. In de afgelopen twee millennia zijn verschillende destructieve aardbevingen geregistreerd. Met name twee grote middeleeuwse aardbevingen, de aardbeving van Verona in 1117 n.Chr. (Mw 6,5) en de aardbeving van Brescia in 1222 n.Chr. (Mw 6,0), beïnvloedden de regio van het Iseomeer, met geschatte macroseismische intensiteiten van respectievelijk ongeveer VI–VII en V–VI. Zij veroorzaakten massieve onderwaterinstortingen van de delta in het Iseomeer en induceerden kleine hellingsbreuken, waarschijnlijk langs de escarpment tussen Monte Isola en de oostelijke oever.

Volgens gedetailleerde sedimentkern- en seismische reflectieanalyses worden deze delta-instortingen geregistreerd als de dikste massaverplaatsingsafzettingen (MWD's, of megaturbidieten) in het diepe bekken van het Iseomeer. De aardbeving van 1117 n.Chr. produceerde een event-afzetting (MWD7) met een maximale dikte van ~7 m en een geschat volume van $6,2 \times 10^7 \text{m}^3$. Deze uitzonderlijke gebeurtenis is gekoppeld aan ongeveer zes eeuwen van mensgestuurde sedimentaccumulatie bij de delta van de Oglio na de laatste delta-instorting in de 6e eeuw. Na de instorting van 1117 n.Chr. bouwde aanhoudende sedimentatie door menselijke activiteit de deltahellingen opnieuw op en bereidde ze voor op een volgende instorting, die ongeveer een eeuw later plaatsvond tijdens de aardbeving van 1222 n.Chr. Deze produceerde een iets dunnere laag (MWD6) met een maximale dikte van ~2 m en een volume van $1 \times 10^7 \text{m}^3$.

Deze snelle wederopbouw wordt ondersteund door een eerste schatting gebaseerd op de gemiddelde sedimentatiesnelheid in het diepe bekken (~3 mm/jaar) over het depositiegebied van ~18 km², wat aangeeft dat er ~5,7 Mm³ sediment accumuleerde tussen de gebeurtenissen van 1117 en 1222 n.Chr. Hoewel dit lager is dan de ~10 Mm³ die in 1222 n.Chr. werden gemobiliseerd, is deze schatting conservatief omdat deze alleen het fijnkorrelige sediment weerspiegelt dat in het diepe bekken is bewaard en niet het grovere sediment dat bij de deltafront is opgeslagen, waar de breuk ontstond. De accommodatieruimte gecreëerd door de instorting van 1117 n.Chr. heeft waarschijnlijk de sedimentinvangst en de snelle wederopbouw van de onstabiele delta-wig verder versterkt. Deze twee gebeurtenissen illustreren hoe toenames in sedimentaanvoer door menselijke activiteiten de waarschijnlijkheid van delta-instortingen in seismisch actieve regio's kunnen vergroten.

Reconstructie van catastrofale tsunami-gebeurtenissen

Om de tsunami-gevaren geassocieerd met beide middeleeuwse delta-instortingen te beoordelen, hebben we de aardverschuivingen en de resulterende tsunami's gereconstrueerd door de event-afzettingen te kwantificeren en high-resolution numerieke modellering uit te voeren. De reconstructie was gebaseerd op high-resolution LiDAR-topografische en multibeam-bathymetrische datasets. De huidige high-resolution bathymetrie werd gebruikt als geomorfologisch analoog voor de morfologie van de delta vóór het falen, ervan uitgaande dat aanhoudende sedimentatie na de middeleeuwse instortingen de delta opnieuw opbouwde langs een vergelijkbaar pad.

Op basis van dit kader werd de post-failure morfologie van de delta gereconstrueerd in GIS door gebieden van sedimentaccumulatie te verwijderen en een plausibele morfologie van het breuklitteken te herstellen. De volumes van de aardverschuivingen werden geschat als het verschil tussen het gereconstrueerde post-failure oppervlak en het moderne bathymetrische oppervlak. Dit werd iteratief verfijnd totdat de geschatte volumes overeenkwamen met de volumes van de in kaart gebrachte massaverplaatsingsafzettingen, wat resulteerde in volumes van $6,2 \times 10^7 \text{m}^3$ voor de gebeurtenis van 1117 n.Chr. en $1,0 \times 10^7 \text{m}^3$ voor die van 1222 n.Chr.

We simuleerden de dynamiek van de aardverschuivingen met een viscoplastisch reologisch model, uitgaande van een single-event faalmechanisme. Deze aanname wordt ondersteund door de sedimentologische structuur van de afzettingen in het diepe bekken, die bestaan uit een erosieve zanderige basis gevolgd door een enkele afzettingsepisode zonder bewijs voor herhaalde gradatie. De temporele evolutie van de dikte van de aardverschuiving laat zien dat beide begonnen bij de delta van de Oglio, maar hun uiteindelijke depositiegeometrieën verschillen licht. Tijdens de gebeurtenis van 1222 n.Chr. plantte een groter deel van de massa zich verder het bekken in dan bij de gebeurtenis van 1117 n.Chr., waarschijnlijk door meer beschikbare ruimte. Bovendien had de aardverschuiving van 1222 n.Chr. een relatief hoog watergehalte en een groot aandeel grof sediment, wat resulteerde in een relatief lage afschuifweerstand en een snellere voortplanting.

Na deze validatie simuleerden we de resulterende tsunami's op basis van tijdsafhankelijke veranderingen in de waterdiepte. We berekenden de voortplanting en inundatie van tsunami-golven met een niet-lineair hydrodynamisch model met een ruimtelijke resolutie van 10 m. Onze simulaties onthullen dat de middeleeuwse delta-instortingen in het Iseomeer enkele van de grootste door onderwaterschuivingen veroorzaakte tsunami's genereerden die ooit in een lacustriene setting zijn afgeleid.

De gebeurtenis van 1117 n.Chr. produceerde golfhoogtes van meer dan 50 m in het noordelijke deel van het meer. Deze massieve tsunami-golf overstroomde nabijgelegen oevers binnen slechts één minuut en plantte zich tot ~2,7 km landinwaarts voort. De daaropvolgende instorting in 1222 n.Chr. genereerde ook een grote tsunami, met golven die piekten op ~13 m en inundaties tot ~1 km landinwaarts. Beide tsunami's plantten zich snel voort over het Iseomeer en werden sterk beïnvloed door Monte Isola, het centrale eiland, dat als een natuurlijke barrière fungeert, de golven splitst en de steden daarachter gedeeltelijk afschermt. Ondanks deze bescherming ondervonden gebieden zoals Iseo nog steeds aanzienlijke effecten, met maximale golfhoogtes van ~5,5 m (1117 n.Chr.) en ~2 m (1222 n.Chr.), die ongeveer 7 minuten na de aardverschuivingen arriveerden.

Historisch en archeologisch bewijs voor tsunami's

Onze numerieke tsunami-reconstructies worden sterk ondersteund door historisch en archeologisch bewijs. Een levendig verslag uit een manuscript uit de 12e eeuw, bewaard in de Vaticaanse Bibliotheek, beschrijft de catastrofale gebeurtenis van 1117 n.Chr. Op folio 184r staat: “Lacus quoque adeo excreverunt ut in villis iuxta positis habitantes paucissimi ab hoc periculo evaderent. Multa quoque castella et arces cum interitu habitantium miserabiliter diruerunt”, wat betekent: “Het meer (Iseo) overstroomde zozeer dat zeer weinig van de inwoners van de nabijgelegen dorpen aan dit gevaar ontsnapten. Veel kastelen en forten stortten ook miserabel in, met de vernietiging van hun bewoners”.

Hoewel gedetailleerde informatie over individuele gebouwen beperkt is, biedt archeologisch bewijs van de Pieve-kerk van Sant’Andrea d’Iseo nuttige beperkingen. De kerk onderging kort na de gebeurtenis van 1117 n.Chr. een grote reconstructie van zowel de onderste als de bovenste delen. Of deze schade het resultaat was van seismische schuddingen, tsunami-impact of beide, kan niet worden vastgesteld. Onze simulaties geven echter aan dat de tsunami van 1117 n.Chr. de kustlijn voor de kerk bereikte met een maximale golfhoogte van ~3,5 m en een inundatiedistantie van 165 m, wat voldoende is om het kerkgebied te overspoelen.

Daarnaast hebben archeologische onderzoeken uitgebreide structurele schade gedocumenteerd rond de oever van het Iseomeer na de aardbeving van 1222 n.Chr., wat de occurrence van een andere belangrijke tsunami-gebeurtenis ondersteunt. Samen bevestigen deze bewijsstukken dat delta-instortingen twee uitzonderlijk grote catastrofale tsunami's in het Iseomeer hebben veroorzaakt met een interval van een eeuw.

We hebben ook het potentieel voor het behoud van tsunami-afzettingen langs de kustlijn van het Iseomeer onderzocht. Echter, uitgebreide menselijke aanpassingen hebben natuurlijke sedimentaire archieven grotendeels gewist. Op de enige overgebleven ongestoorde locatie, een veengebied aan de zuidpunt nabij Iseo, werden geen identificeerbare tsunami-afzettingen gevonden. Dit is consistent met onze numerieke modellen, die minimale golfhoogtes (<1 m) op deze locatie aangeven vanwege golfdiffractie rond Monte Isola.

Discussie

Een aanhoudende erfenis van tsunami-gevaar

Landgebruik, de primaire drijver van verhoogde deltastabiliteit in het Iseomeer tijdens de middeleeuwen, is in moderne tijden aanzienlijk geïntensiveerd. Na een korte daling na de instorting van 1222 n.Chr. (met name tijdens de Zwarte Dood), nam het landgebruik vanaf 1661 n.Chr. weer scherp toe, piekte tijdens het industriële tijdperk en zet zich vandaag de dag voort. Zo heeft aanhoudende antropogene erosie over de afgelopen acht eeuwen de sedimentaanvoer naar de delta van de Oglio geleidelijk versterkt, waardoor de kwetsbaarheid voor toekomstige instortingen onder seismische of gravitationele krachten is toegenomen.

Tegenwoordig behoren de oevers van het Iseomeer tot de dichtst bebouwde in de Italiaanse Alpen, met talrijke steden, jachthavens en uitgebreide toeristische infrastructuur. Bovendien trekt Monte Isola, het grootste bewoonde mereiland van Europa, aanzienlijk toeristisch verkeer. Een tsunami van een omvang die vergelijkbaar is met de catastrofale gebeurtenissen uit de middeleeuwen zou vandaag de dag ernstige verwoestingen aanrichten. De simulaties suggereren dat de golfoploop grote delen van de huidige kustlijn zou overspoelen, inclusief stedelijke gebieden en de bewoonde oevers van Monte Isola. Cruciaal is dat de waarschuwingstijden voor locaties in het nabijveld verwaarloosbaar zouden zijn: golven gegenereerd door een instorting van de delta van de Oglio zouden de noordkust in minder dan één minuut bereiken.

De erfenis van intensieve agro-pastorale activiteiten in de Italiaanse Alpen beïnvloedde niet alleen het Iseomeer, maar ook andere grote Alpiene meren in de regio. Hoewel de zuidelijke Europese Alpen minder systematisch zijn bestudeerd dan de noordelijke en westelijke Alpen, suggereert de aanwezigheid van zeer dikke megaturbidieten in de diepe bekkens van de meren Garda en Como dat steile, sediment-overbelaste hellingen in beide meren ook zijn ingestort tijdens middeleeuwse seismische activiteit. Vandaag de dag hebben de grote perialpiene meren van Noord-Italië (Garda, Como en Iseo) enkele van de dichtst bebouwde zoetwaterkustlijnen van Europa, met meer dan 370.000 permanente bewoners en tientallen miljoenen jaarlijkse bezoekers. Aanhoudende mensgestuurde erosie in de Italiaanse Alpen, samen met actieve breuksystemen, blijft steile deltahellingen overbelasten, wat de waarschijnlijkheid van grote tsunamigene instortingen vergroot.

Dit menselijk versterkte tsunami-gevaar is niet beperkt tot de zuidelijke Europese Alpen. Talrijke andere Alpiene meren, waaronder het Meer van Genève, Meer Sils, Meer Brienz en het Meer van Luzern, hebben terugkerende tsunamigene delta-instortingen gekend tijdens perioden van geïntensiveerde menselijke erosie. In de afgelopen eeuwen heeft mensgestuurde erosie, voornamelijk door agro-pastorale activiteiten, niveaus bereikt die ongekend zijn in het Holoceen, wat leidde tot aanzienlijke sedimentaccumulatie in Alpiene merkdeltas.

Vergelijkbare mechanismen zijn ook buiten Europa waargenomen. In Zuid-Centraal Alaska hebben de meren Eklutna, Skilak en Kenai meerdere delta's die herhaaldelijk zijn ingestort, waarbij de meest recente grote tsunamigene instortingen werden getriggerd door de megathrust-aardbeving van 1964. In Nieuw-Zeeland zijn delta-instortingen eveneens geïdentificeerd als de primaire bron van herhaalde meer-tsunami's.

Al deze wereldwijde tsunamigene delta-instortingen worden toegeschreven aan sedimentoverbelasting door erosie in het stroomgebied. De interactie tussen landgebruik, sedimentoverbelasting en recurrente seismische of spontane delta-instortingen, zoals waargenomen in het Iseomeer, is dus een mondiaal probleem. Bodemerosie door menselijke activiteiten bevindt zich nu op het hoogste niveau sinds het industriële tijdperk, waardoor deltahellingen wereldwijd overbelast raken. Onze multidisciplinaire aanpak ondersteunt een holistische risicobeoordeling van lacustriene omgevingen. Gegeven dat de verborgen erfenis van menselijk landgebruik kan leiden tot grote tsunami's, kunnen gemeenschappen rond het Iseomeer en in soortgelijke omgevingen wereldwijd zich beter voorbereiden op deze gebeurtenissen met een lage waarschijnlijkheid maar hoge gevolgen.

Methoden

Modellering van de Iseo-delta-instorting en tsunami

Tsunami's gegenereerd door delta-instortingen in het Iseomeer werden in twee fasen gemodelleerd met een one-way coupling aanpak. Ten eerste werd de dynamiek en tijdsontwikkeling van de aardverschuiving gesimuleerd. Ten tweede werd deze evolutie omgezet in tijdsafhankelijke bathymetrische veranderingen die dienden als input voor het tsunami-model. Het tsunami-model houdt rekening met deze variërende bodemvervormingen, die direct worden overgedragen aan de waterkolom, wat leidt tot de generatie en propagatie van tsunami-golven. De invloed van de beweging van de aardverschuiving op de waterkolom wordt expliciet overwogen, terwijl feedback van de gegenereerde golven op de dynamiek van de aardverschuiving wordt verwaarloosd. Hydrodynamische effecten zoals viskeuze weerstand en toegevoegde-massa-krachten zijn echter geïntegreerd in de modelleerfase van de aardverschuiving.

Modellering van de aardverschuiving

We simuleerden het falen van de delta met het twee-laags, diepte-gemiddelde (2HD) viscoplastische puinstroommodel BingClaw, dat een Herschel–Bulkley rheologie toepast en specifiek is ontwikkeld voor cohesieve onderwateraardverschuivingen. Het model representeert de gefaalde massa als twee lagen: een bovenste plug-laag, waarin het sediment en bloc beweegt zonder interne afschuifvervorming, en een onderste afschuiflaag, waar vervorming optreedt zodra de toegepaste afschuifspanning de vloeigrens overschrijdt.

De dynamiek en het runout van de aardverschuiving worden gecontroleerd door parameters die de rheologie van de stroom beschrijven. We kozen de parameters die de beste match gaven met de waargenomen runout-afstand en de dikte en ruimtelijke distributie van de uiteindelijke afzettingen. Runout-afstand is het meest gevoelig voor de vloeigrens. In deze studie werden vloeigrenswaarden beperkt via observationele runout-afstanden uit seismische profielen. Sedimentdichtheid en watergehalte werden direct uit kerngegevens verkregen. De simulatie van de slide van 1117 n.Chr. gebruikte een vloeigrens van 25 Pa en een bulkdichtheid van $1600 \text{kg/m}^3$, terwijl de slide van 1222 n.Chr. een vloeigrens van 7 Pa en een bulkdichtheid van $1650 \text{kg/m}^3$ gebruikte. De lagere vloeigrens voor 1222 n.Chr. weerspiegelt het hogere watergehalte en het grotere aandeel grof sediment.

Tsunami-modellering

Tijdsafhankelijke bathymetrische veranderingen uit het aardverschuivingsmodel werden gebruikt om golfgeneratie in het tsunami-model aan te sturen. We gebruikten het tweedimensionale diepte-gemiddelde niet-lineaire ondiep-watervergelijking (NSWE) model, GeoClaw. GeoClaw maakt gebruik van een shock-capturing Godunov-type finite-volume schema op rechthoekige grids met adaptieve mesh-verfijning en gaat effectief om met natte/droge interfaces tijdens inundatie. Rechthoekige computationele grids met een celgrootte van ~10 m werden gebruikt, met een Manning-ruwheidscoëfficiënt van 0,03. Het huidige referentieniveau van het meer (185,44 m above sea level) werd gebruikt.

Schatting van het Froude-getal

De initiatie van tsunami's wordt primair bepaald door het volume van de aardverschuiving en het initiële frontale oppervlak. Echter, de kenmerken en intensiteit van tsunami-golven worden ook sterk beïnvloed door het Froude-getal ($Fr$), gedefinieerd als de verhouding tussen de snelheid van de aardverschuiving en de snelheid van lange golf-zwaartekrachtgolven:

$$Fr = U / \sqrt{gh}$$

waarbij $U$ de snelheid van de aardverschuiving is, $g$ de zwaartekrachtversnelling en $h$ de waterdiepte. De meest efficiënte tsunami-generatie vindt plaats bij resonantie wanneer $Fr \approx 1$.

We berekenden het Froude-getal voor de gebeurtenis van 1117 n.Chr. over de eerste 200 seconden van de simulatie. De temporele evolutie onthult dat tijdens de initiële acceleratiefase van de delta-instorting $Fr$ een maximum bereikte van ~0,9, wat dicht bij de resonantieconditie ligt. Dit duidt op een efficiënte energietransfer van de aardverschuiving naar oppervlaktegolven. Na ~20 s nam $Fr$ snel af tot ~0,6 en daalde vervolgens geleidelijk, wat wijst op een verminderde efficiëntie van de tsunami-generatie naarmate de aardverschuiving vertraagde en zich in dieper water voortbewoog.

Dispersieve gevoeligheidsanalyse

Om dispersie-effecten te onderzoeken, pasten we het dispersieve tsunami-model BoussClaw toe, ontwikkeld in het kader van gemodificeerde Boussinesq-vergelijkingen. BoussClaw behoudt een nauwkeurige dispersie voor golven met kortere golflengtes.

We vergeleken de numerieke resultaten van zowel het niet-dispersieve NSWE-model als het zwak dispersieve Boussinesq-model. Beide outputs toonden vergelijkbare golfvormen en aankomsttijden, wat duidt op verwaarloosbare dispersie. De golflengte (~5,5 km) is ongeveer 22 keer de maximale waterdiepte van 250 m. We evalueerden ook het Stokes–Ursell-getal ($U$), dat de relatieve belangrijkheid van niet-lineaire en dispersieve effecten meet:

$$U = \left(\frac{\eta}{h}\right) \left(\frac{L}{h}\right)^2$$

waarbij $h$ de waterdiepte, $\eta$ de golfhoogte en $L$ de golflengte is. Met een maximale waterdiepte van $h \approx 250 \text{ m}$, een golfhoogte van $\eta \approx 5 \text{ m}$ en een golflengte van $L \approx 5,5 \text{ km}$, verkregen we een niet-lineariteitsparameter van $\eta/h \approx 0,02$ en een dispersieparameter van $(h/L)^2 \approx 0,002$. Hun ratio geeft een Stokes–Ursell-getal van $U \approx 10$. Deze resultaten geven aan dat de tsunami-golf niet-lineair en effectief niet-dispersief was in deze setting.

Gevoeligheidsanalyse van de startdiepte van de aardverschuiving

De tsunami-simulaties zijn gebaseerd op de meest plausibele gereconstrueerde brongeometrieën. Om de gevoeligheid van tsunami-generatie voor de startdiepte van de aardverschuiving te evalueren, testten we twee alternatieve scenario's (S1 en S2) voor de gebeurtenis van 1117 n.Chr., waarbij de massa startte op dieptes van respectievelijk 45 m en 75 m langs het deltafront. Scenario S1 produceerde een maximale tsunami-hoogte van ~22 m, terwijl scenario S2 een maximale hoogte van ~11 m produceerde.

Beschikbaarheid van gegevens en code

De simulatiegegevens zijn gedeponeerd in de Figshare-repository onder: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30417256.v172.

De gebruikte numerieke modellen zijn beschikbaar via:

• BingClaw (mass movement): Zenodo https://doi.org/10.5281/zenodo.1107088773
• GeoClaw (non-dispersive): Clawpack website https://www.clawpack.org/geoclaw
• BoussClaw (weakly dispersive): Zenodo https://doi.org/10.5281/zenodo.1107089875

Referenties

(De volledige lijst met 80+ academische referenties is behouden in de brontekst en verwijst naar diverse studies over bodemerosie, seismologie, lacustriene sedimentatie en numerieke modellering, waaronder werken van Montgomery, Rapuc, Anselmetti en anderen.)