Ny metode for beregning av flodbølger fra skred

Metoden er utviklet ved NGI – Norges Geotekniske Institutt av tidligere doktorgradsstudent Matthias Rauter og kan leses her:
"Granular porous landslide tsunami modelling – the 2014 Lake Askja flank collapse".

Kobling av skredynamikk og tsunamigenerering i 3D

Den nye modellen beskriver skredets bevegelse, bølgegenereringen og utbredelsen i tre dimensjoner i en og samme modell. Et viktig framskritt med denne modellen er at den har en tilstrekkelig avansert skredmodell som tar hensyn til mekanikken til skredet og hvordan skredet blander seg med vann og skaper bølger. Samtidig er modellen tilstrekkelig enkel, og kan beskrives ved hjelp av relativt få parametere.

Det at modellen tar hensyn til både porøsiteten til skredet, skredets mekaniske egenskaper, og koblingen til vann betyr at modellen i mindre grad enn andre modeller trenger å tilpasses og kalibreres mot tidligere observasjoner. Dette er et stort framskritt, og kan gjøre det mulig å forbedre nøyaktigheten i farevurderinger knyttet til mulige fremtidige hendelser.

Kompleks prosess

Fjellskred og flankekollapser fra vulkaner kan gi flodbølger med ekstreme oppskyllingshøyder. Den høyeste registrerte flodbølgen fra et skred på verdensbasis er Lituya Bay hendelsen i Alaska i 1958 med en oppskyllingshøyde på over 500 meter. På 1900-tallet tok tre tsunamier skapt av fjellskred i Loen og Tafjord i Norge mer enn 170 menneskeliv. For å kunne beregne faren fra slike flodbølger er det avgjørende å ha tilgang til modeller som tar hensyn til den genereringsprosessen i tilstrekkelig grad.

Prosessene som styrer tsunamigenereringen er komplekse. Dette inkluderer selve løsneprosessen og oppbrytningen av blokker mens skredet er i bevegelse, og til slutt blandingsprosessen med vann og skapelsen av bølgen. Således endrer skredets egenskaper seg undervegs. Når skredet treffer vann fortrenges store vannmasser som fører til at vannfortrengningen setter opp en bølge som kan bevege seg langt fra nedslagspunktet til skredet. Hittil har vi manglet gode modeller som tar hensyn til alle elementene som styrer generering, og som har gjort at en dyp forståelse av alle prosessene ikke har vært mulig.

Fra modellering av småskala eksperimenter til reelle hendelser

I artikkelen presenterer vi for første gang en modell som på en konsistent måte kan brukes til å beregne flodbølger på ulik skala. Fra småskala eksperimenter til en virkelig 80 meter høy tsunami som fant sted på Island i 2014 (Lake Askja). Figurene viser at modellen beskriver både skredet og bølgen godt. Til forskjell fra tidligere modeller er beregningene gjennomført helt uten tilpasning og kalibrering. Tidligere modeller har dessuten ikke klart å både beregne bølgen og skredet i samme modell.

Det er viktig å påpeke at denne tredimensjonale modellen krever store regneressurser. Slike ressurser er normalt ikke tilgjengelig når praktiske farevurderinger gjøres. Men den nye modellen vil gi oss ny erfaring, og vil kunne sørge for at vi kan redusere usikkerhet i fremtidige farevurderinger knyttet til flodbølger fra fjellskred.