Ordet “tsunami” fikk brått en mening for nordmenn i julen 2004. Da de enorme bølgene traff kysten i Sørøst-Asia gjorde det skremmende, men fascinerende fenomenet inntog i vår dagligtale.

Men på Matematisk institutt ved Universitetet i Oslo (UiO) har tsunamier vært i fokus lenge.

- Vi har forsket på tsunamier siden 80-tallet, og på brytende bølger spesielt siden 1999, sier professor i hydrodynamikk, Geir Pedersen.

Tsunami i Norge

Tsunamier er ikke bare noe som kan skje på andre siden av jorden. Vi har også hatt enorme tsunamier her i Norge. I 1934 løste et steinskred ut en enorm tsunami ved bygden Tafjord på Sunnmøre.

Raset skapte en bølge på over 10 meter, som ødela hele bygden. 41 mennesker omkom i katastrofen. Noe lignende vil skje igjen, og derfor er det viktig å forstå hvordan slike bølger oppfører seg.

Brytende bølger er et tema innen hydrodynamisk bølgeteori. Hydrodynamikken ser på væsker i bevegelse, og hydrodynamisk bølgeteori teoretiserer hvordan bølger oppfører seg i vann. Vi vet fortsatt ikke så mye om fenomenet bryting, fordi flere aspekter ikke er analysert ordentlig.

Ny kunnskap

Det er noen av disse ukjente aspektene bølgeforskerne ved UiO håper å finne fram til. Klarer de det kan det være til stor nytte i blant annet utbyggingen av framtidige oljefelt og etableringer av vindmølleparker langs kysten.

Slike installasjoner må tåle enorme påkjenninger fra uttallige små og stor bølger, og hvis man forstår de fysiske mekanismene bak slagene får man et stort fortrinn i konstruksjonsfasen.

Ved å generere en 20 cm høy bølge som sendes mot en modell av en langgrunn strand, dannes det en bølge som bryter når den nærmer seg land. På stranden er det plassert en installasjon med tre trykkmålere, som måler trykket på denne når den brytende bølgen treffer den.

- Vi har ikke fått analysert alle resultatene ordentlig ennå, men vi har gjort kraftmålinger og funnet topper. Det disse viser er veldig interessant, og er med på å forklare mekanismene som styrer brytningen av bølger, forklarer bølgeforsker Atle Jensen.

Ut av likevekt

Det som kjennetegner en bølgebevegelse i et stoff som vann, er at stoffet som helhet ikke beveger seg. Istedenfor er det de enkelte delene som
svinger om en likevektstilstand.

I vann dannes det bølger når vannets likevekt blir forstyrret. I praksis kan man se det ved at man ikke lenger kan speile seg i det.

Ved å kaste en stein i vannet vil man få deler av det ut av likevekt. Tyngden vil da drive vann mot steder med lavere overflate, ved hjelp av trykkvariasjoner i vannet. Tregheten i systemet fører til at topper blir til bunner.

Denne variasjonen sprer seg så videre, og gjør at bølger beveger seg ut fra der steinen traff vannet først. På tilsvarende vis vil andre forstyrrelser som vind, båter eller steinskred gi bølgebevegelser.

Bølger og matematikk

Det er kanskje ikke mange som ser koblingen mellom “matte” og bølgeforskning, men for å beskrive den fysiske mekanikken i en bølge må man bruke matematikk.

- En oseanongraf ser på hele havet, mens vi ser på den lokale fysikken og beskriver den matematisk, sier Pedersen.

Som bølger på havet

Prosjektet deres handler om brytende bølger mot strand og strukturer, og selv om bølgene de generer og studerer er bitte små sammenlignet med en “ekte” tsunami, så oppfører de seg nærmest identisk.

- Fordi gravitasjonskraften er den samme i bølgetanken som på havet, har bølgene i forsøkene de samme fysiske mekanismene som bølgene på havet, forklarer Jensen.

Så neste gang du lager en bølge i badekaret, følg godt med, så kan du lære mer om mekanismene bak bølger.