Nhìn lại thảm họa động đất và sóng thần ở Nhật Bản

Động đất đến từ đâu?

Nhật Bản nằm trên vành đai thường xảy ra động đất nhất của thế giới, vành đai Lửa Thái Bình Dương, nơi những vỉa đá cứng của vỏ trái đất dịch chuyển dọc theo mép của Thái Bình Dương. Trận động đất này khởi phát từ địa điểm ngoài khơi Thái Bình Dương cách đông bắc Tokyo 373km và cách thành phố Sendai, Honshu 130km. Động đất xuất hiện ở độ sâu khoảng 24,4km.

Trong khu vực địa tầng Thái Bình Dương, các vỉa đá thường dịch chuyển về phía Tây và bị đẩy xuống vào trong lòng trái đất dọc theo một đường rãnh ngoài khơi bờ biển phía Đông của Nhật Bản. Theo Keith Sverdrup, giáo sư địa vật lý trường ĐH Wisconsin – Madison, bình quân mỗi năm địa tầng Thái Bình Dương dịch chuyển khoảng 8,9 cm, nhưng quá trình này không liên tục. Sự di chuyển có thể dừng lại khi các vỉa đá tỳ vào nhau một thời gian, tạo ra năng lượng tích tụ tăng dần. Khi các vỉa đá này không thể tiếp tục tỳ vào nhau nữa, chuyển động sẽ bùng phát mạnh, Svenrdrup nói.

Quá trình một vỉa đá bị đẩy xuống dưới 1 vỉa khác được gọi là sự hút chìm và tất cả đều xảy ra dọc theo vành đai Lửa, tạo ra những trận động đất khác, bao gồm trận động đất mạnh 7,7 độ richter, chặt đứt bờ biển Indonesia vào tháng 10 năm 2010.

Trận động đất này được xếp hạng như thế nào trong thống kê toàn cầu?

Theo Cơ quan Khảo sát Địa lý Hoa Kỳ (USGS), trận động đất 9 độ richter này có thể được đánh giá là trận động đất mạnh nhất từng được ghi nhận trong lịch sử Nhật Bản và là trận động đất lớn thứ 5 trên thế giới kể từ năm 1900.

Trận động đất tạo nên sóng thần như thế nào?

Trận động đất tạo ra sự đứt gãy ở đáy biển và đất bất thình lình nhô lên theo chiều thẳng đứng. Chuyển động đột ngột này làm dựng lên những cột nước trên mặt biển, sinh ra hàng loạt những con sóng khổng lồ được biết đến như là một trận sóng thần (Tsunami).

“Nó không khác nhiều việc thả một hòn cuội vào trong vũng nước và thấy gợn lên những làn sóng lan ra”, Sverdrup phát biểu trên LiveScience.com. Các đợt sóng tràn về bờ biển phía đông của Nhật Bản và đồng thời lan rộng về phía Tây trên con đường dài hơn nhiều lần, hướng đến bờ biển phía Tây của Bắc Mỹ.

“Sóng thần lần này tràn vào Nhật Bản ở một địa điểm đã từng có sóng thần khổng lồ trong quá khứ, Hang Yeh chuyên gia về động lực học của sóng đại dương và bờ biển, bao gồm cả sóng thần, ĐH Oregon Hoa Kỳ nói. Trong các năm 1896 và 1933, sóng thần đã đánh vào chính khu vực này.

Yeh cho biết gia đình anh ở Tokyo vẫn ổn. ”Cha tôi 91 tuổi khi đó đi dạo quanh nhà cùng mẹ tôi 92 tuổi, họ cảm thấy mặt đất rung động. Cha tôi cứ ngỡ ông bị một cơn choáng đột qụy”. Theo nhà khoa học này, “Sóng thần thật sự là một hiện tượng bí ẩn, gợi tò mò vì nó hiếm khi xảy ra”. Đây là hiện tượng rất đặc biệt, không giống và cũng không mô phỏng sóng biển trong bão hoặc sóng thuỷ triều lớn. Nó có khả năng làm biến đổi cả hệ sinh thái lẫn địa hình địa vật của vùng đất nó chạm tới. Khi xem đoạn phim về trận sóng thần này trên truyền hình, Yeh nói ông bị bất ngờ, sửng sốt bởi tốc độ khủng khiếp của nước chồm lên quét trên cánh đồng và nhà cửa, tương tự như một trận lũ lụt của dòng sông.

Theo những báo cáo ban đầu thì đỉnh sóng thần cao nhất đạt đến 9,1m. Tuy nhiên, những dấu vết tại Nhà máy hạt nhân Fukushima cho thấy sóng thần đã ập vào nơi này với đỉnh sóng cao tới 14 m.

Chúng ta có thể dự báo những sự kiện như thế này chính xác đến mức nào?

Dự báo động đất là điều chúng ta chưa thực sự có khả năng làm chủ được, Sverdrup nói, “Với các trận động đất, điều tốt nhất chúng ta có thể nói là những vùng, khu vực nào là dễ xảy ra động đất và khả năng ước tính gần chính xác nhất theo xác suất thống kê của chúng ta là một trận động đất ở một cấp độ nào sẽ xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định nào đó”.

Khi một trận động đất như thế này xảy ra, có thể ước đoán liệu nó tạo nên một đợt sóng thần hay không bằng cách xác định có sự trồi lên của đất theo chiều thẳng đứng ở điểm đứt gãy hay không và bằng cách xem xét các số đo độ cao của nước xung quanh lòng chảo Thái Bình Dương do Mạng cảnh báo Sóng thần ghi lại được.

Mạng cảnh báo sẽ báo động cho người dân sống ở khu vực có khả năng bị tác động bởi sóng thần. “Không may là, khi bạn càng gần nơi xảy ra động đất, bạn càng ít có thời gian. Rõ ràng trong trường hợp này của nước Nhật, họ đã không có nhiều thời gian để phản ứng”, Sverdrup nói.

Với tốc độ các làn sóng đi về phía Tây vào khoảng 804,7km/giờ, gần bằng tốc độ một máy bay chở hàng, đảo Hawaii và bờ biển phía tây của Bắc Mỹ đã may mắn là điểm tâm chấn ở cách họ còn khá xa.

Tại Nhật Bản, cảnh báo sóng thần phát đi khoảng 5 phút sau khi động đất xảy ra và đã bao gồm cả dự tính độ cao của các con sóng, Yeh nói. Quốc đảo này đã được chuẩn bị tốt nhất trong phạm vi khả năng có thể để đối phó với thảm họa lần này. “Thiên tai kiểu này thực sự là một vấn đề không còn xa lạ với Nhật Bản, vì vậy họ luôn lo lắng phòng ngừa sóng thần, họ đã có tập dượt kinh nghiệm về phản ứng với sóng thần và họ có hệ thống cảnh báo sóng thần”, ông Yeh nói thêm.

Tại sao có lúc động đất gây sóng thần, có lúc thì không?

Điều này phục thuộc vào các yếu tố: cường độ trận động đất, hướng chuyển động của địa chấn, và bản đồ địa chất của đáy biển ở khu vực đó.

Trước hết, cường độ trận động đất được tính theo độ lớn của sóng địa chấn mạnh nhất ghi được trong trận động đất đó phải vượt quá một điểm ngưỡng nhất định. Trận động đất 9 độ richter của Nhật Bản đủ để gây ra một trận sóng thần, trong khi trận động đất mạnh 7,7 độ richter tại Indonexia tháng 10/2010 chỉ vừa vượt quá ngưỡng gây ra sóng thần một chút. “Các trận động đất dưới 7,5 độ hoặc 7,0 độ richter thường không tạo ra sóng thần”, Don Blakeman chuyên gia Địa vật lý của Trung tâm thông tin Động đất Quốc gia thuộc USGS, nói.

Các trận động đất tạo ra sóng thần khi các hoạt động địa chấn gây ra sự chuyển động lên hoặc xuống của vùng đất dọc theo các đường đứt gãy. Khi các phần của đáy biển dịch chuyển theo chiều thẳng đứng, hoặc nhô lên hoặc tụt xuống, toàn bộ  cột nước trên phần đáy biển này sẽ bị thế chỗ. Điều này tạo thành một đợt ‘sóng’ năng lượng đẩy nước về phía trước, Blakeman giải thích.

Theo chuyên gia Địa vật lý John Bellini của USGS thì các trận động đất khi đẩy các vỉa đất đá theo hướng nằm ngang thì thường ít gây ra các đợt sóng tàn phá nặng nề. Khi nguồn năng lượng đẩy các kiến tạo địa tầng theo chiều ngang, các khối đất đó không tạo đủ lực vào nước biển để tạo ra đợt sóng thần.

Độ cao của đợt sóng thần chịu ảnh hưởng của sự dịch chuyển thẳng đứng của vùng đất đó, vì vậy những sự thay đổi trong địa hình của đáy biển trên đường di chuyển của sóng sẽ làm khuyếch đại hoặc làm yếu đi cường độ của đợt sóng.

Vì sao (vòng) xoáy nước hình thành trong cảng của Nhật Bản sau khi sóng thần rút đi?

Khi sóng thần đánh vào bờ biển, sức mạnh của nước tương tác với hình dạng của bờ biển và đáy biển. Kết quả của sự hỗn độn này có thể gây ra hàng loạt các xoáy ngầm dưới mặt nước và thường làm lõm, tạo thành các vết sẹo trên đáy đại dương, như Edward Bryant, ĐH Wollongong, Úc đề cập tới trong bài viết “Sóng thần: Mối hiểm hoạ còn bị xem nhẹ”.

Xoáy nước không được ghi nhận nhiều trong các hồ sơ địa lý, nhưng theo lời kể của nhân chứng thì chúng thường xuất hiện tương đối phổ biến sau những đợt sóng thần lớn. 

Theo Tia Sáng

Hoàng Ánh Mai dịch, ( Wynne Parny, www.livescience.com)