Спутник НАСА «Высота поверхности воды и поверхности океана» (SWOT), который используется для наблюдения за высотой морской поверхности, неожиданно получил беспрецедентные наблюдения с высоким разрешением огромного цунами, когда сильное землетрясение произошло у полуострова Камчатка в конце июля этого года, предоставив научному сообществу первое детальное панорамное изображение цунами из космоса.
В последней статье, опубликованной в журнале «The Seismic Record», исследователи отметили, что это наблюдение раскрыло сложные детали распространения и взаимодействия волн цунами в Тихоокеанском бассейне, бросив вызов давнему традиционному пониманию больших цунами, согласно которому «рассеивания почти не происходит, а форма остается практически неизменной».
29 июля в Сахалино-Камчатской зоне субдукции произошло сильное землетрясение с моментной магнитудой 8,8. Это было шестое по величине землетрясение, зарегистрированное в мире с 1900 года, и оно вызвало трансокеанское цунами в Тихом океане. Анхель Руис-Ангуло из Исландского университета и его команда объединили данные о высоте морской поверхности, полученные SWOT, с записями глубоководного буя для наблюдения за цунами в океане (DART), развернутого на пути цунами, чтобы реконструировать процесс колебаний этого события. Наблюдения SWOT показывают, что цунами представляют собой тонкую и сложную волновую структуру в Тихоокеанском бассейне с множеством волновых цепочек, переплетающихся и накладывающихся друг на друга в пространстве, что намного превосходит ту ограниченную информацию, которую можно было увидеть в прошлом, когда лишь несколько буев и традиционных высотомеров «проходили по тонкой линии».
Спутник SWOT был разработан совместно НАСА и Национальным центром космических исследований Франции и запущен в декабре 2022 года. Его первоначальная цель — глобальные высокоточные измерения водных объектов на поверхности Земли (включая океаны, озера и реки). Благодаря полосе наблюдения шириной до 120 километров и данным высокого пространственного разрешения SWOT может за короткое время фиксировать малейшие колебания высоты морской поверхности в широком диапазоне морских районов. Ранее его в основном использовали для изучения тонких динамических процессов, таких как океанские вихри. Руис-Ангуло сказал, что первоначально команда использовала данные SWOT только для изучения мелкомасштабных океанских структур и не ожидала, что ей «случайно» удастся поймать крупномасштабное цунами, открывая тем самым новое окно наблюдения для исследования цунами.
В традиционной теории цунами, поскольку длина волны большого цунами значительно превышает глубину океана, такие волны обычно рассматриваются как «недисперсионные» гравитационные волны, т. е. общая форма волны в основном сохраняется в процессе распространения и не подвергается существенному распаду на лидирующие волны и последующие волновые цуги. Однако данные, полученные методом SWOT на этот раз, демонстрируют значительные дисперсионные характеристики: после гребня основной волны идет серия отстающих волновых цугов, распространение и распределение энергии которых более согласуются с результатами численного моделирования, учитывающими эффект дисперсии. На основании этого исследовательская группа считает, что существующее предположение о том, что большие цунами рассматриваются просто как недисперсионные волны, является неполным, и необходимо дальнейшее включение динамических механизмов, связанных с дисперсией, в модели прогнозирования и моделирования.
При сравнении наблюдений и моделирования исследователи также обнаружили, что ранняя модель источника цунами, построенная с использованием данных о сейсмических волнах и деформации поверхности, не полностью согласовывалась с записями измерений некоторых приливных станций DART: время прихода цунами, предсказанное моделью, было раньше и позже в двух точках наблюдения соответственно. Затем команда провела инверсионный анализ, используя данные DART в качестве ограничения для повторной оценки пространственной протяженности области землетрясения. Результаты показали, что зона разрыва Камчатского землетрясения простиралась дальше на юг, с общей длиной разрыва около 400 километров, тогда как предыдущая модель оценивала ее в 300 километров.
Соавтор исследования Диего Мельгар отметил, что после землетрясения магнитудой 9,0 в Японском море Тохоку в 2011 году научное сообщество все больше осознает важную ценность данных о цунами в ограничении распространения неглубоких сдвигов. Однако из-за огромных технических различий между гидродинамическим моделированием распространения цунами и моделированием распространения сейсмических волн в твердой земле, в отрасли до сих пор не принято систематически интегрировать два типа данных в одну и ту же структуру инверсии. Этот совместный анализ SWOT и DART еще раз показывает, что полная интеграция данных наблюдений из нескольких источников может помочь более точно охарактеризовать процесс разрушения сильных землетрясений и характеристики вызванного им цунами.
В 1952 году в Сахалино-Камчатской зоне субдукции произошло мощное землетрясение с моментной магнитудой 9,0, которое вызвало огромное тихоокеанское цунами и непосредственно способствовало последующему созданию международной системы раннего предупреждения для всего Тихоокеанского региона. Эта система также снова сыграла свою роль в событии 2025 года. Руис-Ангуло сказал, что если данные спутниковых наблюдений с высоким разрешением, такие как SWOT, можно будет регулярно использовать в операциях по прогнозированию в будущем, ожидается, что это значительно повысит точность и надежность предупреждений о цунами в реальном времени или почти в реальном времени. Автор статьи считает, что это «случайно захваченное» огромное цунами обеспечивает прочную эмпирическую основу для демонстрации полезности применения спутниковых высотомеров в мониторинге цунами и предупреждении о стихийных бедствиях.
Составлено из /ScitechDaily