La parola "tsunami" richiama immediatamente alla mente il caos che può essere provocato da queste onde straordinariamente potenti. Gli tsunami di cui sentiamo parlare più spesso sono causati da terremoti sottomarini, e le onde che generano possono viaggiare a velocità fino a 250 miglia all'ora e raggiungere decine di metri di altezza quando atterrano e si rompono. Possono causare inondazioni massicce e devastazioni rapide e diffuse nelle aree costiere, come è successo nel sud-est asiatico nel 2004 e in Giappone nel 2011.

Ma tsunami significativi possono essere causati anche da altri eventi. Il crollo parziale del vulcano Anak Krakatau in Indonesia nel 2018 ha causato uno tsunami che ha ucciso più di 400 persone. Grandi frane, che mandano in mare immense quantità di detriti, può anche causare tsunami. Gli scienziati naturalmente vorrebbero sapere come e fino a che punto potrebbero essere in grado di prevedere le caratteristiche degli tsunami in varie circostanze.

La maggior parte dei modelli di tsunami generati da frane si basa sull'idea che le dimensioni e la potenza di uno tsunami sono determinate dallo spessore, o profondità, della frana e la velocità del "fronte" che incontra l'acqua. In un articolo intitolato "Regimi non lineari di onde di tsunami generate da un collasso granulare, " pubblicato online nel Journal of Fluid Mechanics , Alban Sauret, ingegnere meccanico della UC Santa Barbara e i suoi colleghi, Wladimir Sarlin, Cyprien Morize e Philippe Gondret ai Fluidi, Laboratorio di automazione e sistemi termici (FAST) presso l'Università di Paris-Saclay e il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), gettare più luce sull'argomento. (L'articolo apparirà anche nell'edizione cartacea della rivista del 25 luglio.)

Questo è l'ultimo di una serie di documenti che il team ha pubblicato sui flussi ambientali, e in particolare sulle onde di maremoto generate dalle frane. All'inizio di quest'anno, hanno mostrato che la velocità di un collasso, cioè, la velocità con cui la frana sta viaggiando quando entra in acqua:controlla l'ampiezza, o dimensione verticale, dell'onda.

Nei loro esperimenti più recenti, i ricercatori hanno misurato attentamente il volume del materiale granulare, che poi hanno rilasciato, facendolo crollare come farebbe una scogliera, in un lungo, stretto canale pieno d'acqua. Hanno scoperto che mentre la densità e il diametro dei grani all'interno di una frana avevano scarso effetto sull'ampiezza dell'onda, il volume totale dei grani e la profondità del liquido hanno giocato ruoli molto più cruciali.

"Come i grani entrano nell'acqua, fanno da pistone, la cui forza orizzontale governa la formazione dell'onda, compresa la sua ampiezza rispetto alla profondità dell'acqua, " ha detto Sauret. (Una sfida rimanente è capire cosa governa la velocità del pistone.) "Gli esperimenti hanno anche mostrato che se conosciamo la geometria della colonna iniziale [il materiale che scorre nell'acqua] prima che collassi e la profondità dell'acqua dove atterra, possiamo prevedere l'ampiezza dell'onda."

Il team può ora aggiungere questo elemento al modello in evoluzione che hanno sviluppato per accoppiare le dinamiche della frana e la generazione dello tsunami. Una sfida particolare è descrivere il passaggio da una frana secca iniziale, quando le particelle sono separate dall'aria, ad un flusso granulare sottomarino, quando l'acqua ha un impatto importante sul movimento delle particelle. Mentre ciò accade, le forze agenti sui grani cambiano drasticamente, influenzando la velocità con cui il fronte dei grani che compongono la frana entra in acqua.

Attualmente, c'è un grande divario nelle previsioni di tsunami basate su modelli semplificati che considerano la complessità del campo (cioè, la geofisica) ma non catturano la fisica della frana quando entra in acqua. I ricercatori stanno ora confrontando i dati del loro modello con i dati raccolti da casi di studio reali per vedere se si correlano bene e se eventuali elementi del campo potrebbero influenzare i risultati.