คลื่นสึนามิ (ญี่ปุ่น: 津波 tsunami สึนะมิ, "คลื่นที่ท่าเรือ" หรือ "คลื่นชายฝั่ง" ^?) เป็นกลุ่มคลื่นน้ำที่เกิดขึ้นจากการย้ายที่ของปริมาตรน้ำก้อนใหญ่ คือ มหาสมุทรหรือทะเลสาบขนาดใหญ่ แผ่นดินไหว การปะทุของภูเขาไฟและการระเบิดใต้น้ำอื่น (รวมทั้งการจุดระเบิดวัตถุระเบิดนิวเคลียร์ใต้น้ำ) ดินถล่ม ธารน้ำแข็งไถล อุกกาบาตตกและการรบกวนอื่น ไม่ว่าเหนือหรือใต้น้ำ ล้วนอาจก่อให้เกิดเป็นคลื่นสึนามิได้ทั้งสิ้น

คลื่นสึนามิไม่เหมือนกับคลื่นทะเลตามปกติ เพราะมีความยาวคลื่นยาวกว่ามาก แทนที่จะเป็นคลื่นหัวแตก (breaking wave) ตามปกติ คลื่นสึนามิเริ่มแรกอาจดูเหมือนกับว่าคลื่นน้ำเพิ่มระดับสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และด้วยเหตุนี้ คลื่นสึนามิจึงมักเรียกว่าเป็นคลื่นยักษ์ (tidal wave) โดยทั่วไป คลื่นสึนามิประกอบด้วยกลุ่มคลื่นซึ่งมีคาบเป็นนาทีหรืออาจมากถึงชั่วโมง มากันเรียกว่าเป็น "คลื่นขบวน" (wave train) ความสูงของคลื่นหลายสิบเมตรนั้นอาจเกิดขึ้นได้จากเหตุการณ์ขนาดใหญ่ แม้ผลกระทบของคลื่นสึนามินั้นจะจำกัดอยู่แค่พื้นที่ชายฝั่ง แต่อำนาจทำลายล้างของมันสามารถมีได้ใหญ่หลวงและสามารถมีผลกระทบต่อทั้งแอ่งมหาสมุทร คลื่นสึนามิในมหาสมุทรอินเดีย พ.ศ. 2547 เป็นหนึ่งในภัยธรรมชาติครั้งที่มีผู้เสียชีวิตมากที่สุดในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ โดยมีผู้เสียชีวิตกว่า 230,000 คน ใน 14 ประเทศที่ติดกับมหาสมุทรอินเดีย

ธูซิดดิดีส นักประวัติศาสตร์ชาวกรีก เสนอเมื่อ 426 ปีก่อนคริสตกาล ว่า คลื่นสึนามิเกี่ยวข้องกับแผ่นดินไหวใต้ทะเล แต่ความเข้าใจในธรรมชาติของคลื่นสึนามิยังมีเพียงเล็กน้อยกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 20 และยังมีอีกมากที่ยังไม่ทราบในปัจจุบัน ขอบเขตการวิจัยในปัจจุบันส่วนใหญ่รวมไปถึงความพยายามค้นหาความจริงว่าเหตุใดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่บางครั้งจึงไม่ก่อให้เกิดคลื่นสึนามิ ขณะที่แผ่นดินไหวที่รุนแรงน้อยกว่ามากกลับก่อให้เกิดคลื่น พยายามพยากรณ์เส้นทางของคลื่นสึนามิข้ามมหาสมุทรอย่างแม่นยำ และยังพยากรณ์ว่าคลื่นสึนามิจะมีปฏิสัมพันธ์กับชายฝั่งแห่งหนึ่ง ๆ อย่างไร  ลักษณะของคลื่น

ลักษณะการเกิดของสึนามิ

คลื่นสึนามิแตกต่างจากคลื่นน้ำธรรมดามาก ตัวคลื่นนั้นสามารถเดินทางได้เป็นระยะทางไกล โดยไม่สูญเสียพลังงาน และสามารถเข้าทำลายชายฝั่งที่อยู่ห่างไกลจากจุดกำเนิดหลายพันกิโลเมตรได้ โดยทั่วไปแล้วคลื่นสึนามิซึ่งเป็นคลื่นในน้ำ จะเดินทางได้ช้ากว่าการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวที่เป็นคลื่นที่เดินทางในพื้นดิน ดังนั้น คลื่นอาจเข้ากระทบฝั่งภายหลังจากที่ผู้คนบริเวณนั้นรู้สึกว่าเกิดแผ่นดินไหวเป็นเวลาหลายชั่วโมง

คลื่นโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติสำคัญที่วัดได้อยู่สองประการคือ คาบ ซึ่งจะเป็นเวลาระหว่างลูกคลื่นสองลูก และ ความยาวคลื่น ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่างลูกคลื่นสองลูก ในทะเลเปิด คลื่นสึนามิมีคาบที่นานมาก โดยเริ่มจากไม่กี่นาทีไปจนเป็นชั่วโมง ในขณะเดียวกันก็มีความยาวคลื่นที่ยาวมาก โดยอาจยาวถึงหลายร้อยกิโลเมตร ในขณะที่คลื่นทั่วไปที่เกิดจาก ลมที่ชายฝั่งนั้นมีคาบประมาณ 10 วินาที และมีความยาวคลื่นประมาณ 150 เมตรเท่านั้น ความสูงของคลื่นในทะเลเปิดมักน้อยกว่าหนึ่งเมตร ซึ่งทำให้ไม่เป็นที่สังเกตของผู้คนบนเรือ คลื่นสึนามิจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วตั้งแต่ 500 ถึง 1,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม เมื่อเข้าสู่ชายฝั่งที่มีความลึกลดลง คลื่นจะมีความเร็วลดลงและเริ่มก่อตัวเป็นคลื่นสูง โดยอาจมีความสูงมากกว่า 30 เมตร

คลื่นสึนามิจะเคลื่อนตัวออกจากแหล่งกำเนิด ดังนั้น ชายฝั่งที่ถูกกำบังโดยแผ่นดินส่วนอื่นๆ มักปลอดภัยจากคลื่น อย่างไรก็ตาม ยังมีโอกาสที่คลื่นจะสามารถเลี้ยวเบนไปกระทบได้ นอกจากนี้ คลื่นไม่จำเป็นต้องมีความแรงเท่ากันในทุกทิศทุกทาง โดยความแรงจะขึ้นกับแหล่งกำเนิดและลักษณะของภูมิประเทศแถบนั้น

คลื่นจะมีพฤติกรรมเป็น "คลื่นน้ำตื้น" เมื่ออัตราส่วนระหว่างความลึกของน้ำและขนาดของคลื่นนั้นมีค่าต่ำ ดังนั้น เนื่องจากมีขนาดของคลื่นที่สูงมาก คลื่นสึนามิจึงมีคุณสมบัติเป็นคลื่นน้ำตื้นแม้อยู่ในทะเลลึกก็ตาม คลื่นน้ำตื้นนั้นมีความเร็วเท่ากับรากที่สองของผลคูณระหว่างความเร่งจากสนามแรงโน้มถ่วง (9.8 เมตร/วินาที²) และความลึกของน้ำ ตัวอย่างเช่น ในมหาสมุทรแปซิฟิกที่มีความลึกประมาณ 4,000 เมตร คลื่นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 200 เมตรต่อวินาที หรือ 720 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่วนที่ชายฝั่งที่มีความลึก 40 เมตร คลื่นจะมีความเร็วช้าลงเหลือ 20 เมตรต่อวินาที หรือ 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สาเหตุการเกิด

คลื่นสึนามิเกิดขึ้นจากการกระทบกระเทือนที่ทำให้น้ำปริมาณมากเกิดการเคลื่อนตัว เช่น แผ่นดินไหว แผ่นดินถล่ม หรืออุกกาบาตพุ่งชน

เมื่อแผ่นดินใต้ทะเลเกิดการเปลี่ยนรูปร่างอย่างกระทันหัน จะทำให้น้ำทะเลเกิดเคลื่อนตัวเพื่อปรับระดับให้เข้าสู่จุดสมดุลและจะก่อให้เกิดคลื่นสึนามิ การเปลี่ยนรูปร่างของพื้นทะเลมักเกิดขึ้นเมื่อเกิดแผ่นดินไหวเนื่องจากการขยับตัวของเปลือกโลก ซึ่งจะเกิดบริเวณที่ขอบของเปลือกโลกหลายแผ่นเชื่อมต่อกันที่เรียกว่า รอยเลื่อน (fault) เช่น บริเวณขอบของมหาสมุทรแปซิฟิก นอกจากแผ่นดินไหวแล้ว ดินถล่มใต้น้ำที่มักเกิดร่วมกับแผ่นดินไหวสามารถทำให้เกิดคลื่นสึนามิได้เช่นกัน

นอกจากการกระทบกระเทือนที่เกิดใต้น้ำแล้ว การที่พื้นดินขนาดใหญ่ถล่มลงทะเล หรือการตกกระทบพื้นน้ำของวัตถุ ก็สามารถทำให้เกิดคลื่นได้ คลื่นสึนามิที่เกิดในรูปแบบนี้จะลดขนาดลงอย่างรวดเร็วและไม่มีผลกระทบต่อชายฝั่งที่อยู่ห่างไกลมากนัก อย่างไรก็ตาม ถ้าแผ่นดินมีขนาดใหญ่มากพอ อาจทำให้เกิด เมกะสึนามิ ซึ่งอาจมีความสูงร่วมร้อยเมตรได้  เมกะสึนามิ และ คลื่นเซช

มีหลักฐานว่าเมกะสึนามิที่มีความสูงมากกว่า 100 เมตรนั้นเกิดขึ้นได้ เหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นจากเนื้อที่ขนาดใหญ่บางส่วนของเกาะพังทลายลงสู่ทะเล หรืออุกกาบาตตกลงสู่ทะเล เมกะสึนามิจะสามารถทำอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อพื้นที่ชายฝั่งที่อยู่ห่างไกลออกไปได้

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับสึนามิคือ คลื่นเซช (seiche) แผ่นดินไหวที่รุนแรงมักทำให้เกิดทั้งคลื่นสึนามิและคลื่นเซช มีหลักฐานว่าคลื่นเซชอาจเกิดจากคลื่นสึนามิได้เช่นกัน

คลื่นสึนามิที่สูงที่สุดที่เคยมีการบันทึกไว้มีความสูงกว่า 500 เมตร โดยเกิดจากแผ่นดินถล่มที่รัฐอลาสกาในปี พ.ศ. 2501 (ค.ศ. 1958) อย่างไรก็ตาม เมื่อคลื่นไปถึงทะเลเปิดมันได้สลายตัวไปอย่างรวดเร็ว ความสูงของคลื่นสึนามินั้นถูกกำหนดโดยลักษณะของพื้นที่มากกว่าพลังงานที่เกิดจากแผ่นดินถล่ม

ส่วนค่าของความดันน้ำแบบ static หาได้จากสมการ

เมื่อ
P = ความดัน มีหน่วยเป็น นิวตัน/ตารางเมตร,
= ความหนาแน่นของน้ำทะเลมีค่า = 1.1 x 10³ kg/m³
g = ค่าความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงซึ่งมีค่า = 9.8 m/s²
h = ความสูงของน้ำ

น้ำที่มีความลึกประมาณ 10 เมตร ดังนั้น ความดันของน้ำจะมีค่าเท่ากับ

หรือประมาณ 11 ตันต่อตารางเมตร  สัญญาณเกิดเหตุและระบบเตือนภัย

สัญญาณเตือนคลื่นสึนามิที่เมืองกามากุระ ประเทศญี่ปุ่น

กำแพงกั้นสึนามิ ในญี่ปุ่น

ขณะที่จุดต่ำสุดของคลื่นเคลื่อนเข้าสู่ฝั่ง ระดับน้ำทะเลจะลดลงและทำให้ขอบทะเลร่นถอยออกจากชายฝั่ง ถ้าชายฝั่งนั้นมีความลาดชันน้อย ระยะการร่นถอยนี้อาจมากถึง 800 เมตร ผู้ที่ไม่ทราบถึงอันตรายที่จะเกิดขึ้นอาจยังคงรออยู่ที่ชายฝั่งด้วยความสนใจ นอกจากนี้บริเวณที่ต่ำ อาจเกิดน้ำท่วมได้ก่อนที่ยอดคลื่นจะเข้าปะทะฝั่ง น้ำที่ท่วมนี้อาจลดลงได้ก่อนที่ยอดคลื่นถัดไปจะเคลื่อนที่ตามเข้ามา ดังนั้นการทราบข้อมูลเกี่ยวกับคลื่นสึนามิจึงเป็นสิ่งที่สำคัญที่จะทำให้ตระหนักถึงอันตราย ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่ระดับน้ำในครั้งแรกลดลงไปนั้น อาจมีคลื่นลูกใหญ่ตามมาอีกได้

ประเทศและบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดสึนามิได้มีการติดตั้งระบบเตือนภัยเพื่อพยากรณ์ และตรวจจับการเกิดขึ้นของคลื่นยักษ์นี้

แม้การป้องกันไม่ให้คลื่นสึนามิเกิดขึ้นจะยังทำไม่ได้ ในบางประเทศได้มีการสร้างเครื่องป้องกันและลดความเสียหายในกรณีที่คลื่นสึนามิจะเข้ากระทบฝั่ง ยกตัวอย่างเช่น ประเทศญี่ปุ่นได้มีการสร้างกำแพงป้องกันสึนามิที่มีความสูงกว่า 4.5 เมตร ด้านหน้าของชายฝั่งบริเวณที่มีประชากรหนาแน่น บางที่ได้มีการสร้างกำแพงกันน้ำท่วมและทางระบายน้ำเพื่อปรับเปลี่ยนทิศทางของคลื่น และลดแรงกระแทกของคลื่น ถึงแม้ว่า ในกรณีของคลื่นสึนามิที่เข้ากระทบเกาะฮอกไกโดที่มักมีความสูงมากกว่าเครื่องกีดขวางที่ได้สร้างขึ้น กำแพงเหล่านี้อาจช่วยลดความเร็วหรือความสูงของคลื่นแต่ไม่สามารถที่จะป้องกันการสูญเสียชีวิตและทรัพย์สินได้

สำหรับประเทศไทย เมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2547 (ค.ศ. 2004) หลังจากที่คลื่นสึนามิที่เกิดจากแผ่นดินไหวใต้น้ำเข้ากระทบชายฝั่งทางใต้ กรมอุตุนิยมวิทยาได้ออกมาตรการป้องกันภัยจากคลื่นสึนามิ เพื่อเตือนประชาชนให้ป้องกันตัวโดยไม่ต้องรอประกาศจากทางราชการ