L'origine dei maremoti, o tsunami (dal giapponese “onda del porto”), è spesso associata a terremoti, ma in realtà può essere ricondotta a tre differenti classi di processi: i terremoti, il vulcanesimo e le frane. Tutti questi fenomeni provocano un'improvvisa deformazione del fondo marino che può indurre, direttamente o indirettamente, una risposta della massa d'acqua sotto forma d'onda superficiale. Per comprendere il meccanismo si pensi a come viene generata un'onda in un catino quando viene percosso.

Cause e tipi di maremoto
Le zone di origine dei terremoti (epicentri) che generano maremoti possono essere localizzati non solo in mare, ma anche in terra (ciò è vero per la maggioranza dei maremoti storici che hanno interessato le coste italiane raccolti nel cataloghi prodotti nei due progetti europei GITEC e GITEC TWO), così come per le frane (si ricordi quella di Stromboli del 2002) e per i vulcani (tristemente famoso il maremoto a seguito dell'esplosione del vulcano Krakatoa del 1883 nel mare della Sonda). A essere pessimisti non si può neppure escludere un maremoto generato dall'impatto di un meteorite, fatto che, a seconda delle dimensioni del corpo celeste, potrebbe avere conseguenze nefaste a livello planetario.

Indipendentemente dai meccanismi che provocano l'onda, il fattore più importante è che la deformazione del fondo marino abbia una forte componente verticale. Questo è implicito per quel che riguarda i vulcani e le frane, mentre nei caso dei terremoti possiamo avere che l'energia accumulata nei punti di contatto delle placche e sottoplacche che formano la crosta terrestre può essere rilasciata sia sotto forma di movimenti orizzontali paralleli ai bordi che di movimenti verticali, o ancora con la combinazione dei due movimenti. È intuitivo, quindi, che a parità di energia rilasciata, i movimenti verticali più consistenti genereranno le onde più alte.

Talvolta il maremoto si manifesta con un fenomeno di iniziale ritiro delle acque (regressione), che lascia in secco i porti e le navi per breve tempo. Questo accade perché è arrivato il cavo dell'onda, ed è, pertanto, un fattore determinante, che preannuncia l'arrivo della successiva cresta e la conseguente inondazione (ingressione). Lo tsunami che raggiunge la costa può apparire simile a una marea che cresce e decresce rapidamente, sollevando il livello generale dell'acqua anche di molti metri; o si può presentare come un treno di onde, delle quali la prima non necessariamente è la maggiore; oppure si presenta come un vero e proprio muro d'acqua e, in questi casi, l'impatto delle onde di tsunami sulla costa è molto spesso devastante. Dopo l'inondazione, quando un'onda di tsunami si ritira (draw down) tende a trascinare con se tutto quello che ha incontrato nel suo percorso sulla spiaggia, e a lasciare sul terreno acqua e detriti, che formano depositi che sono importanti per ricostruire l'ingressione.

Velocità e forma dell'onda
La forma d'onda in superficie è formata in prima approssimazione da una cresta ed un ventre che si propagano in direzioni opposte. La sua velocità dipende sia dalla profondità che dalla lunghezza d'onda (le componenti dotate di differenti lunghezze d'onda, costituenti la forma d'onda iniziale si propagano con velocità leggermente differenti creando una dispersione dell'energia). La seconda fase avviene quando il treno d'onde comincia ad avvicinarsi alla piattaforma continentale, che generalmente circonda le terre emerse: al decrescere della profondità le onde rallentano. Questo deriva dal fatto che la velocità di propagazione delle onde in mare aperto è con buona approssimazione proporzionale alla radice quadrata della profondità. In compenso la loro altezza comincia a crescere: l'energia del treno di onde tende a conservarsi, e siccome è sia proporzionale alla profondità del bacino in cui il treno d'onde si propaga che al quadrato delle ampiezze delle componenti che la formano, ne deriva che al diminuire della profondità le altezze crescono. Un ulteriore effetto osservato è la comparsa di un'assimetria della forma d'onda, che rende il lato avanzante verso terra più ripido. Fino a questo punto non c'e stato trasporto di massa, in altre parole la superficie del mare ha agito come un mezzo per la propagazione dell'energia, ma alla fine del passaggio dell'onda le particelle d'acqua si trovano ancora mediamente nella stessa posizione. Quando il fondo si trova a una distanza pari a poche altezze d'onda allora entrano in gioco altri processi (di tipo non lineare) e l'onda si trasforma in frangente, cioè acquista energia cinetica a spese dell'energia potenziale trasmessa fin lì dalle oscillazioni della superficie del mare.

Propagazione
In linea di principio si potrebbe immaginare che la propagazione delle onde sia radiale (una stessa intensità che si propaghi in maniera identica in tutte le direzioni). In realtà le interazioni con la topografia legate in primis alla velocità dell'onda provocano un allontamento da quest'ipotesi: come già visto, la velocità dell'onda dipende dalla radice quadrata della profondità, per cui si creano perturbazioni al cammino dei fronti. Un altro meccanismo che influenza la propagazione della forma d'onda è la geometria del meccanismo generatore. Questa infatti spesso non è puntiforme, per cui si ha che l'energia dell'onda generata è fortemente dipendente dalla direzione (anisotropia del campo d'onda). In zona costiera si hanno poi interazioni tra onde che compiono cammini diversi (ad esempio legati alla presenza di isole e/o ad una topografia particolare), che possono creare interferenze costruttive e distruttive delle forme d'onda, focalizzazioni dei fronti, intensificazioni dovute alla forma e alla batimetria delle baie. Gli effetti locali del maremoto sono quindi fortemente variabili in generale anche in siti geograficamente molto vicini.

Questa teoria, in realtà, per maremoti molto energetici (come quello del Oceano Indiano del 26 dicembre 2004), sembra debba anche tener conto della risposta globale dei mari di tutta la Terra. Infatti è stato recentemente pubblicata su una rivista scientifica americana (EOS Transactions) l'ipotesi, confortata da dati sperimentali, che le oscillazioni risonanti proprie dell'oceano mondiale (i cosiddetti normal modes) innescate dallo tsunami possano essere state la causa principale del fenomeno.

Prevenzione e previsione È possibile prevedere uno tsunami? E se sì, è possibile intervenire per salvaguardare le zone costiere? Secondo il prof. Stefano Tinti (UniBO) «La zona più pericolosa del Mediterraneo è a Sud di Creta. È un'area di subduzione dove i margini di due placche si incontrano e si sovrappongono». Vedendo sia le aree dove i meccanismi sismogenetici sono più frequenti sia dove le registrazioni storiche riportano eventi di maremoti, si può dedurre che le coste italiane più a rischio sono quelle della Sicilia orientale e della Calabria Meridionale. Anche la Puglia e alcune isole tirreniche sono a rischio. In quest'ultimo caso pero l'origine del maremoti è anche direttamente o indirettamente legata al vulcanesimo. Studiando la batimetria e le serie storiche dei maremoti, e valutando il tipo e il pregio degli insediamenti costieri, è possibile costruire una mappa di rischio maremoti per le coste italiane, che serva come strumento operativo per la gestione della fascia costiera. Questo strumento purtroppo al momento non esiste ancora.

La rete di allerta tsunami più famosa è quella messa in atto dagli americani in cooperazione con una ventina di altri paesi dell'area pacifica (di gran lunga la più soggetta a questi fenomeni). Questa rete è basata su sensori di pressione posti a fondo mare che identificano le modificazioni di livello marino. Essendo il mare generalmente profondo le variazioni di pressione sentite sono solo per onde molto lunghe come quelle collegate alo tsunami. Un sistema automatico basato su un algoritmo predittivo discrimina se il valore misurato con cadenza ordinaria è o meno entro i limiti della norma. Nel caso che sia rivelata la presenza a un livello anomalo (scarto maggiore di 30 mm rispetto a quello previsto dall'algoritmo), scatta la modalità di allerta, in cui la frequenza di campionamento cresce. Se il livello anomalo viene confermato, scatta l'allarme che attraverso la boa di superfice, e un ponte radio via satellite manda il messaggio a tre centri americani che si attivano per la identificazione del maremoto. Questo tipo di rete è funzionale ad aree grandi dove i tempi di percorrenza sono dell'ordine delle ore. Inoltre può funzionare dove l'allerta scatta con una certa frequenza (alcune volte l'anno, spesso anche a sproposito). Se proviamo a progettare una simile rete nel mare Mediterraneo ci scontriamo con alcune difficoltà che rendono possono rendere inutile il sistema di allerta: gran parte dei maremoti sono molto vicini alla costa e quindi anche se con i prossimi sistemi sarà possibile identificare l'avvicinarsi di un maremoto in tempo quasi reale, il tempo per mettere in salvo persone cose non è sufficiente. Inoltre una rete di monitoraggio che si attivi moto raramente rischia di non essere efficiente in quanto anche se tutto funziona perfettamente, in quanto la sensibilità delle popolazioni costiere all'educazione al rischio (che esiste ormai in parecchie aree nel caso terremoti) e la difficoltà di avere piani d'emergenza da attivare in minuti possono vanificare ogni sforzo.