A simple parameterization for tsunami run-up prediction

Abstract

The linear shallow-water approximation is commonly used to describe tsunami propagation, where the wave is assumed as a long surface gravity wave. The evolution of wave height during its propagation from offshore to onshore is a classic problem. When arriving at a shoreline, the increased wave height causes severe destruction on infrastructures and fatalities. This problem has then been an important issue within the context of disaster risk reduction as it gives rise to the importance of tsunami run-up prediction. Using maximum run-up data from past events, we tested the applicability of the Green's law based on shoaling only to calculate run-ups and found that the basic Green's law was in doubt. Then, we examined energy density conservation involving refraction effect but no dissipation and derived a simple formula for parameterizing run-up height. Detailed descriptions on factors affecting run-ups, such as complex bathymetry and topography are not yet considered in the current study. The aim of this study is therefore to determine whether the modified Green's law is applicable for tsunami run-up prediction using local water depths as external parameters and ray spacing widths in the normal direction of wave fronts related to refraction. The results are consistent with the measured run-ups, where approximately 70% of total points of observations confirm the modified Green's law with a reasonable accuracy.

Mekanika Perambatan Gelombang Tsunami: Studi Kasus Tsunami Teluk Palu Dan Selat Sunda Tahun 2018

“…di mana 𝑎 menyatakan amplitudo maksimum tsunami (Gambar 2) dan 𝜌 adalah densitas air laut. Persamaan (7) menjadi elemen penting penurunan Hukum Green untuk estimasi tsunami run-up (Cholifah and Prastowo, 2017a).…”

“…Besaran fluks energi tsunami menggambarkan seberapa cepat kerapatan energi tsunami dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain di laut. Besaran ini bernilai tetap sepanjang sumbu gerak (Cholifah and Prastowo, 2017a) yang ditulis secara eksplisit sebagai kekekalan fluks energi tsunami dalam bentuk 𝐻 1 1/2 𝑎 1 2 = 𝐻 2 1/2 𝑎 2 2 (8) Subscripts 1 dan 2 berturut-turut adalah lokasi offshore dan onshore. Persamaan (8) mendiskripsikan variasi amplitudo maksimum tsunami terhadap perubahan kedalaman lokal saat tsunami merambat (Synolakis, 1991).…”

“…Aspek kinematik menjelaskan fenomena time delay, yaitu keterlambatan kedatangan tsunami dibandingkan dengan estimasi waktu kedatangan di lokasi tertentu berdasarkan rumusan long wave speed di mana kecepatan gelombang tsunami diketahui hanya bergantung pada kedalaman laut (Choi et al, 2003;Sorensen, 2006;Wessel, 2009;Watada et al, 2014;Wang, 2015;Prastowo et al, 2018;Jing et al, 2020). Aspek dinamik menjelaskan fenomena run-up atau tinggi amplitudo tsunami saat tsunami tiba di daerah pantai yang dangkal (Synolakis, 1991;Reymond et al, 2012;Cholifah and Prastowo, 2017a;Heidarzadeh et al, 2020b). Dua efek fisis penting, yaitu kasus pendangkalan pantai (shoaling effect) sebagai faktor eksternal dan efek refraksi gelombang sebagai faktor internal bersama diperhitungkan untuk menguji apakah estimasi run-up berbasis modifikasi Hukum Green (Cholifah and Prastowo, 2017a;Sandanbata et al, 2018) memberikan kesesuaian yang lebih baik antara estimasi dan observasi.…”

“…Aspek dinamik menjelaskan fenomena run-up atau tinggi amplitudo tsunami saat tsunami tiba di daerah pantai yang dangkal (Synolakis, 1991;Reymond et al, 2012;Cholifah and Prastowo, 2017a;Heidarzadeh et al, 2020b). Dua efek fisis penting, yaitu kasus pendangkalan pantai (shoaling effect) sebagai faktor eksternal dan efek refraksi gelombang sebagai faktor internal bersama diperhitungkan untuk menguji apakah estimasi run-up berbasis modifikasi Hukum Green (Cholifah and Prastowo, 2017a;Sandanbata et al, 2018) memberikan kesesuaian yang lebih baik antara estimasi dan observasi.…”

Analisis Relasi Antara Magnitudo Momen Gempa Tektonik Dan Amplitudo Maksimum Tsunami Untuk Kasus Tsunami Lintas Samudera Pasifik Dan Tsunami Indonesia

“…Kecepatan gelombang tsunami dapat dituliskan sebagai (2) Berdasarkan persamaan (2), perambatan tsunami untuk baik medan dekat dan medan jauh bersifat non-dispersif dengan kecepatan fase yang tidak bergantung pada frekuensi atau panjang gelombang, melainkan pada kedalaman lokal laut. Pendekatan ini disebut dengan longwave approximation (Charvet et al, 2013;Cholifah and Prastowo, 2017).…”