Ένας σεισμός μεγέθους 8,8 βαθμών στα ανοιχτά της χερσονήσου Καμτσάτκα στη Ρωσία στα τέλη Ιουλίου προκάλεσε ένα τεράστιο τσουνάμι που διέσχισε τον Ειρηνικό Ωκεανό. Καθώς τα γιγάντια κύματα εξαπλώνονταν, ένας προηγμένος δορυφόρος της NASA βρέθηκε στην ιδανική θέση για να καταγράψει το φαινόμενο με πρωτοφανή λεπτομέρεια.
Μια σπάνια ματιά σε ένα τσουνάμι σε όλο τον Ειρηνικό
Ο δορυφόρος SWOT (Surface Water Ocean Topography) κατέγραψε την πρώτη υψηλής ανάλυσης, ευρείας περιοχής εικόνα ενός μεγάλου τσουνάμι που προκλήθηκε από σεισμό σε ζώνη καταβύθισης, σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύθηκε στο The Seismic Record.
Το τσουνάμι προκλήθηκε από τον σεισμό της 29ης Ιουλίου στη ζώνη καταβύθισης Kuril-Kamchatka, όπου μια τεκτονική πλάκα ωθείται κάτω από μια άλλη. Ο σεισμός κατατάσσεται ως ο έκτος μεγαλύτερος σεισμός που έχει καταγραφεί παγκοσμίως από το 1900.
Για τη μελέτη του φαινομένου, οι ερευνητές συνδύασαν παρατηρήσεις από τον SWOT με μετρήσεις από τους πλωτήρες DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis) που είναι τοποθετημένοι σε διάφορα σημεία του Ειρηνικού. Αυτά τα όργανα έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν λεπτές μεταβολές στη στάθμη της θάλασσας και να παρέχουν έγκαιρη προειδοποίηση σε περίπτωση τσουνάμι.
Σύμφωνα με τον επικεφαλής συγγραφέα Άνχελ Ρουίθ-Άνγκουλο του Πανεπιστημίου της Ισλανδίας, ο δορυφόρος προσέφερε μια εντελώς διαφορετική προοπτική από ό,τι είχαν οι επιστήμονες στο παρελθόν.
«Θεωρώ τα δεδομένα του SWOT ως ένα νέο ζευγάρι γυαλιά», δήλωσε ο Ρουίθ-Άνγκουλο. «Πριν, με τους πλωτήρες DART μπορούσαμε να δούμε το τσουνάμι μόνο σε συγκεκριμένα σημεία στην απεραντοσύνη του ωκεανού. Υπήρξαν και άλλοι δορυφόροι στο παρελθόν, αλλά βλέπουν μόνο μια λεπτή γραμμή σε ένα τσουνάμι στην καλύτερη περίπτωση. Τώρα, με τον SWOT, μπορούμε να καταγράψουμε μια ζώνη πλάτους έως 120 χιλιομέτρων, με πρωτοφανή δεδομένα υψηλής ανάλυσης της επιφάνειας της θάλασσας».
Ένας δορυφόρος σχεδιασμένος για τη μελέτη του νερού
Ο SWOT εκτοξεύθηκε τον Δεκέμβριο του 2022 ως κοινή αποστολή της NASA και της γαλλικής διαστημικής υπηρεσίας CNES. Πρωταρχικός του στόχος είναι η δημιουργία της πρώτης ολοκληρωμένης παγκόσμιας χαρτογράφησης των επιφανειακών υδάτων της Γης, παρακολουθώντας από ποτάμια και λίμνες έως ωκεάνια χαρακτηριστικά.
Οι Ρουίθ-Άνγκουλο και Σαρλί ντε Μαρέζ είχαν περάσει πάνω από δύο χρόνια αναλύοντας παρατηρήσεις του SWOT για ωκεάνιες διεργασίες, όπως μικρές δίνες και ρεύματα, πριν εμφανιστεί αυτή η σπάνια ευκαιρία.
Αμφισβητώντας μια μακροχρόνια υπόθεση για τα τσουνάμι
Ένα από τα πιο εκπληκτικά ευρήματα της μελέτης αφορά την έννοια της διασποράς. Οι επιστήμονες θεωρούσαν παραδοσιακά τα μεγάλα τσουνάμι ως «μη διασπειρόμενα». Επειδή το μήκος κύματός τους είναι πολύ μεγαλύτερο από το βάθος του ωκεανού, οι ερευνητές περίμεναν γενικά ότι αυτά τα κύματα διατηρούν ένα σχετικά σταθερό σχήμα καθώς ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις.
Σε ένα διασπειρόμενο σύστημα κυμάτων, ωστόσο, διαφορετικά μέρη του κύματος κινούνται με ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες. Αυτό μπορεί να προκαλέσει την εξάπλωση του αρχικού κύματος σε ένα προπορευόμενο κύμα που ακολουθείται από μια σειρά δευτερευόντων κυμάτων.
«Τα δεδομένα του SWOT για αυτό το γεγονός αμφισβήτησαν την ιδέα ότι τα μεγάλα τσουνάμι είναι μη διασπειρόμενα», εξηγεί ο Ρουίθ-Άνγκουλο.
Όταν η ομάδα συνέκρινε τις παρατηρήσεις με προσομοιώσεις υπολογιστή, διαπίστωσε ότι τα μοντέλα που περιλάμβαναν διασπορά ταίριαζαν καλύτερα με τις δορυφορικές μετρήσεις από ό,τι τα παραδοσιακά μοντέλα τσουνάμι.
«Ο κύριος αντίκτυπος αυτής της παρατήρησης για τους μοντελιστές τσουνάμι είναι ότι μας λείπει κάτι από τα μοντέλα που χρησιμοποιούσαμε», πρόσθεσε ο Ρουίθ-Άνγκουλο. «Αυτή η "επιπλέον" μεταβλητότητα θα μπορούσε να σημαίνει ότι το κύριο κύμα μπορεί να διαμορφώνεται από τα δευτερεύοντα κύματα καθώς πλησιάζει κάποια ακτή. Θα πρέπει να ποσοτικοποιήσουμε αυτή την περίσσεια διασπειρόμενης ενέργειας και να αξιολογήσουμε αν έχει έναν αντίκτυπο που δεν είχε ληφθεί υπόψη στο παρελθόν».
Τα δεδομένα τσουνάμι αποκαλύπτουν μεγαλύτερη ρήξη σεισμού
Οι παρατηρήσεις του τσουνάμι βοήθησαν επίσης τους ερευνητές να βελτιώσουν την κατανόηση του ίδιου του σεισμού. Παλαιότερα μοντέλα βασισμένα σε σεισμικές μετρήσεις και παραμορφώσεις του εδάφους προέβλεπαν χρόνους άφιξης του τσουνάμι που δεν ταυτίζονταν πλήρως με όσα κατέγραψαν δύο πλωτήρες DART.
Η ανάλυση της ομάδας έδειξε ότι η ρήξη του σεισμού εκτεινόταν περίπου 400 χιλιόμετρα, σημαντικά μεγαλύτερη από τα 300 χιλιόμετρα που είχαν εκτιμηθεί από προηγούμενα μοντέλα.
Ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ντιέγκο Μελγκάρ σημείωσε ότι οι παρατηρήσεις τσουνάμι έχουν γίνει όλο και πιο πολύτιμες για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι μεγάλοι σεισμοί ρήσσονται κοντά στον πυθμένα της θάλασσας.
«Από τον σεισμό μεγέθους 9,0 Τοχόκου-όκι στην Ιαπωνία το 2011, συνειδητοποιήσαμε ότι τα δεδομένα τσουνάμι είχαν πραγματικά πολύτιμες πληροφορίες για τον περιορισμό της ρηχής ολίσθησης», δήλωσε ο Μελγκάρ.
Βελτιώνοντας τις μελλοντικές προειδοποιήσεις τσουνάμι
Καθώς η δορυφορική τεχνολογία συνεχίζει να βελτιώνεται, οι ερευνητές ελπίζουν ότι παρατηρήσεις όπως αυτές που συνέλεξε ο SWOT θα μπορούσαν μια μέρα να ενσωματωθούν σε συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης τσουνάμι σχεδόν σε πραγματικό χρόνο, βοηθώντας στην παροχή ταχύτερων και ακριβέστερων προειδοποιήσεων για τις παράκτιες κοινότητες.