Original paper

Tsunami inundation scenarios for the Gulf of Kyparissia (western Peloponnese, Greece) derived from numerical simulations and geoscientific field evidence

Röbke, Björn R.; Schüttrumpf, Holger; Fler, Theide Wöf; Fischer, Peter; Hadler, Hanna; Ntageretzis, Konstantin; Willershäuser, Timo; Vött, Andreas

Abstract

The Gulf of Kyparissia and its environs exhibit a high tsunamigenic potential. This is confirmed by a large number of tsunami reports for this region as for the entire west coast of Greece, the latter showing the most reports in the whole Mediterranean. Situated in close vicinity to the seismically most active zone in the Mediterranean, the Hellenic Trench, and showing a distinct submarine relief, earthquakes and gravitational mass wastings are regarded as the main triggers for tsunamis in this region. For a better understanding of flow dynamics of tsunami inundation at the coast of the northern Kyparissiakos Gulf, six tsunami scenarios were simulated in a numerical model, namely with tripartite tsunami wave trains approaching from west, south-west and south, and with two different intensities (moderate and extreme). In the moderate scenarios, especially the villages along the coastline, among others the village of Katakolo, are seriously affected by tsunami waves. As expected, an even more dramatic flooding is caused in the extreme scenarios. Here, waves reach inundation depths of more than 25 m in the coastal lowlands and inundate the city of Pyrgos, counting almost 24,000 inhabitants. Of particular note is the enormous inland penetration of tsunami waves of nearly 15 km into the lower Alpheios River valley, based on a considerable funnel effect. Both, in the moderate and extreme scenarios, the extent of tsunami landfall varies significantly depending on the local relief and the propagation direction of the waves. Overall, the most serious threat to the northern part of the Gulf of Kyparissia is related to tsunamis from west and south-west. Results of numerical simulations are in good accordance with geoscientific field evidence obtained from the northern gulf coast between Katakolo, Epitalio and Kato Samiko, indicating multiple strong tsunami impact in prehistorical and historical times. In several vibracores, we found thick layers of high-energy event deposits of marine origin, repeatedly interrupting respective autochthonous deposits and showing typical tsunamigenic features. Electrical resistivity transects suggest a wide lateral extent of these event layers. Besides these sedimentological traces, large boulders located at the western Katakolo Promontory indicate tsunami impact on the northern gulf coast, too. Both, simulation results and field evidence support the Olympia Tsunami Hypothesis, suggesting that ancient Olympia was destroyed and buried by repeated tsunami-related flooding of the coast along the Kyparissiakos Gulf. Taking into account the high tsunamigenic potential in the Gulf of Kyparissia and its surroundings together with the high vulnerability of the coast due to its extensive lowlands, numerous villages, cities and tourist centres, the regional tsunami risk has to be considered as high and must not be underestimated.

Kurzfassung

Der Golf von Kyparissia und seine Umgebung weisen ein hohes tsunamigenes Potenzial auf. Dies ist im Wesentlichen auf seine Nähe zum Hellenischen Graben, der seismisch aktivsten Zone im Mittelmeer, sowie auf das ausgeprägte Relief dieser Region zurückzuführen, das äußerst anfällig für gravitative Massenbewegungen ist. Entsprechend zahlreich sind die Berichte über Tsunami-Ereignisse für die Golfküste, wie auch für die gesamte Westküste Griechenlands. Für Letztere liegen die meisten Tsunami-Berichte im gesamten Mittelmeerraum vor. Um genaue Erkenntnisse zum Überflutungsverhalten von Tsunami-Wellen an der nördlichen Golfküste zu erhalten, wurden in einem numerischen Modell sechs verschiedene Tsunami-Szenarien simuliert, in denen dreiteilige Tsunami-Wellenzüge mit moderater und extremer Intensität aus westlicher, südwestlicher und südlicher Richtung auf die Küste treffen. In den moderaten Szenarien werden insbesondere Katakolo und die anderen Ortschaften entlang der Küstenlinie überflutet. In den extremen Szenarien fällt das Überflutungsausmaß, wie erwartet, noch dramatischer aus. So verursachen die Wellen im Bereich der Küstenniederungen Überflutungstiefen von mehr als 25 m und überfluten die Stadt Pyrgos, die etwa 24.000 Einwohner zählt. Bemerkenswert ist die enorme Eindringtiefe der Wassermassen von etwa 15 km im unteren Alpheios-Tal, die auf einen starken lokalen Trichtereffekt zurückzuführen ist. Sowohl in den moderaten als auch in den extremen Szenarien variiert das Überflutungsausmaß deutlich in Abhängigkeit vom Relief sowie von der Ausbreitungsrichtung der Tsunami-Wellen. Insgesamt geht von Tsunamis aus westlicher und südwestlicher Richtung die größte Gefahr für den nördlichen Golf von Kyparissia aus. Die Simulationsergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit geowissenschaftlichen Geländebefunden, die auf eine mehrfache Überflutung der nördlichen Golfküste zwischen Katakolo, Epitalio und Kato Samiko durch Tsunami-Wellen in prähistorischer und historischer Zeit hindeuten. So finden sich in zahlreichen Bohrkernen mächtige Hochenergie-Lagen marinen Ursprungs, welche wiederholt die jeweiligen autochthonen Ablagerungen unterbrechen und typische Eigenschaften von Tsunamiten aufweisen. Elektrische Widerstandsmessungen (ERT) des Untergrunds lassen auf eine großräumige Ausdehnung der Ereignislagen schließen. Neben diesen sedimentologischen Hinweisen deuten große Blöcke an der Westseite der Landspitze von Katakolo auf den Impakt von Tsunami-Wellen hin. Des Weiteren stützen sowohl Simulationsergebnisse als auch Geländebefunde die Olympia-Tsunami-Hypothese, welche die Zerstörung und Verschüttung Olympias in den Zusammenhang mit mehrfachen tsunamigenen Überflutungen bringt, die vom Golf von Kyparissia ausgehen. Angesichts des hohen tsunamigenen Potenzials im Golf von Kyparissia und seiner Umgebung sowie aufgrund der hohen Vulnerabilität der angrenzenden Küste mit ihren ausgedehnten Niederungen, zahlreichen Ortschaften, Städten und Touristenzentren ist das regionale Tsunami-Risiko als hoch einzustufen und nicht zu unterschätzen.

Keywords

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