Спутник НАСА впервые запечатлел цунами с беспрецедентной детализацией

Космический аппарат Surface Water Ocean Topography, или SWOT, оказался в нужном месте в момент, когда 29 июля произошло землетрясение магнитудой 8,8 у берегов полуострова Камчатка, став одним из самых мощных землетрясений, зарегистрированных с 1900 года.

В исследовании, опубликованном в журнале The Seismic Record, было впервые получено высококачественное космическое изображение крупного цунами в зоне субдукции. Вместо того, чтобы наблюдать за простым распространением одной волны, данные показали сложное взаимодействие и рассеивание волн по всему бассейну Тихого океана, что противоречит предыдущим ожиданиям.

Исследователь Анхель Руис-Ангуло из Университета Исландии и его команда использовали данные спутника в сочетании с измерениями глубоководных буев DART, расположенных вдоль пути цунами, что позволило уточнить параметры землетрясения, приведшего к образованию волн.

Руис-Ангуло провел аналогию, сравнив данные SWOT с новыми очками. Ранее с помощью буев DART исследователи могли получать информацию о цунами только в отдельных точках океана, тогда как другие спутники фиксировали лишь узкую линию. SWOT же предлагает полосу шириной до 120 километров с высоким разрешением данных о поверхности моря.

Запущенный в декабре 2022 года в рамках совместной миссии НАСА и французского космического агентства, SWOT нацелен на первое глобальное исследование поверхностных вод Земли, охватывающих океаны, реки и озера. Команда Руис-Ангуло и его коллеги Чарли де Марез анализировали данные спутника более двух лет, сосредоточившись на изучении повседневных океанических процессов, и не ожидали, что им удастся зафиксировать цунами.

Результаты исследования бросают тень на традиционные представления о поведении больших цунами. Ранее их описывали как недисперсионные волны, что подразумевало, что они должны распространяться в виде единой стабильной формы. Однако данные SWOT поставили под сомнение эту теорию.

Сравнив спутниковые данные с компьютерным моделированием, исследователи обнаружили, что модели, учитывающие дисперсию волн, более точно соответствуют фактическим наблюдениям, чем традиционные. Это указывает на то, что основная волна может изменяться под воздействием замыкающих волн, когда приближается к берегу, и этот эффект необходимо количественно оценивать.

Кроме того, исследователи выяснили, что между предсказанным и фактическим временем прибытия цунами, зарегистрированным двумя датчиками DART, существует несоответствие. Один из датчиков зафиксировал цунами раньше, чем ожидалось, а другой — позже.

Изучив данные буев, команда пересмотрела источник цунами, установив, что разрыв в землетрясении распространился дальше на юг, чем предполагалось ранее, на расстояние около 400 километров, что значительно превышает оценку в 300 километров, предложенную другими моделями.

Соавтор исследования Диего Мельгар подчеркнул, что после разрушительного землетрясения магнитудой 9,0 в Японии в 2011 году стало очевидно, что данные о цунами могут предоставить ценную информацию для определения границ скольжения на малых глубинах. Его лаборатория, а также другие исследовательские группы продолжают работать над интеграцией данных DART в анализ землетрясений и цунами, что пока не стало рутинной практикой.

Мельгар выделил необходимость объединения различных типов данных. Гидродинамические модели, используемые для анализа DART, значительно отличаются от моделей распространения сейсмических волн, применяемых для изучения данных о твердой Земле, но комбинация различных типов данных критически важна для повышения точности прогнозов.

Зона субдукции Курил и Камчатки известна своими масштабными цунами, в том числе разрушительным событием 1952 года, вызванным землетрясением магнитудой 9,0. Это привело к созданию международной системы предупреждения о цунами, которая также выпустила предупреждения во время события 2025 года.

Руис-Ангуло выразил надежду, что подобные исследования в будущем обоснуют необходимость спутниковых наблюдений для прогнозирования цунами в реальном времени.