Um poderoso terremoto de magnitude 8,8 que ocorreu perto da Península de Kamchatka, na Rússia, desencadeou um tsunami no Pacífico no final de julho. Um satélite especialmente projetado para medir a altura da superfície do oceano "rastreou" completamente esta enorme onda vinda do espaço em alta resolução pela primeira vez.

Um estudo recente publicado no "The Seismic Record" apontou que o satélite "Surface Water and Ocean Topography" (SWOT) desenvolvido em conjunto pelos Estados Unidos e pela França registrou a primeira trilha de observação espacial de alta resolução de um grande tsunami desencadeado por este terremoto na zona de subducção. Mostrou uma estrutura de onda muito mais complexa do que o esperado, e a energia continuou a espalhar-se e a espalhar-se pela vasta superfície do oceano. Os investigadores acreditam que este resultado deverá ajudar os humanos a obter uma compreensão mais profunda do mecanismo de propagação do tsunami, melhorando assim a avaliação dos potenciais impactos nas zonas costeiras.

O estudo foi concluído pelo pesquisador da Universidade da Islândia, Angel Ruiz-Angulo, e outros. Eles analisaram conjuntamente os dados de altura da superfície do mar obtidos pelo satélite SWOT e pelos registros de observação de bóias DART (Deep Sea Tsunami Assessment and Reporting) implantados ao longo do caminho de propagação do tsunami. Os resultados não apenas revelaram os detalhes invulgarmente complexos da forma de onda do tsunami, mas também forneceram novas restrições para a reconstrução do processo de ruptura deste terremoto de magnitude 8,8 na zona de subducção do Arco Kamchatka-Kurile. Este terremoto ocorreu em 29 de julho e foi o sexto maior terremoto registrado no mundo desde 1900.

Ruiz-Angulo descreveu os dados SWOT como uma forma de dar aos pesquisadores um “novo par de óculos”. Anteriormente, a comunidade de investigação científica dependia principalmente de bóias DART espalhadas por todo o Pacífico para obter informações sobre tsunamis, que só podiam "amostrar" e registar sinais de tsunami em pontos limitados da vasta área oceânica. Embora outros satélites também possam observar mudanças na altura da superfície do mar, em circunstâncias ideais eles só podem “varrer” uma linha tênue do tsunami. Em contraste, o SWOT pode adquirir dados da superfície do mar com até cerca de 120 quilómetros de largura por trânsito e caracterizar as flutuações da altura da superfície do mar com uma resolução espacial elevada sem precedentes.

O satélite SWOT será lançado em dezembro de 2022 e é desenvolvido em conjunto pela NASA e pelo Centro Nacional Francês de Pesquisas Espaciais (CNES). A sua missão principal é realizar o primeiro mapeamento de alta precisão de massas de água superficiais globais e superfícies oceânicas. Ruiz-Angulo disse que ele e o coautor Charly de Marez já haviam usado dados SWOT para estudar redemoinhos de pequena escala e outras estruturas no oceano por mais de dois anos, e originalmente não esperavam ter a oportunidade de "esbarrar" em "um grande tsunami".

Esta observação também forçou a comunidade de investigação científica a repensar as características de propagação de grandes tsunamis. Durante muito tempo, a visão dominante foi que tsunamis gigantes com comprimentos de onda muito maiores do que a profundidade média do oceano são "ondas não dispersivas" e deveriam ser dominadas por formas de onda globais durante a propagação através do oceano, e a energia não é facilmente dividida em vários grupos de ondas. No entanto, os dados deste evento obtidos pela SWOT mostraram claramente a existência do efeito de dispersão: a energia do tsunami foi decomposta em múltiplos grupos de diferentes componentes de onda durante o processo de propagação, e apresentou significativa dispersão espacial e modulação estrutural.

A equipe de pesquisa comparou os resultados de simulações numéricas contendo comportamento de dispersão com medições reais de satélites e bóias e descobriu que a consistência entre este tipo de “modelo de dispersão” e observações reais é significativamente melhor do que modelos simplificados que utilizam suposições tradicionais. Ruiz-Angulo destacou que isso significa que os modelos numéricos de tsunami atualmente comumente usados ​​estão "faltando alguma coisa" em termos de mecanismos físicos, especialmente a estrutura interna e a redistribuição de energia de grupos de ondas de tsunami em grande escala ainda são insuficientes. Ele especulou ainda que essa energia de dispersão adicional pode levar à modulação da "onda posterior" antes e depois da crista da onda principal do tsunami, afetando assim a altura das ondas locais e a sequência de chegada ao se aproximar de certas costas. Estes efeitos potenciais precisam de ser quantificados e incorporados em futuros sistemas de previsão.

Neste estudo, a equipe também comparou as observações SWOT e DART com previsões anteriores de tsunami com base na fonte do terremoto e em dados de deformação da superfície. Descobriram que, em alguns locais de monitorização de águas profundas, a hora de chegada do tsunami tradicionalmente prevista não correspondia à medição real do DART: num local, a hora de chegada indicada pelo modelo era demasiado cedo, enquanto noutro local, a hora de chegada era demasiado tarde. Para resolver esta contradição, os pesquisadores usaram o chamado método de “inversão” para reestimar as características de ruptura da fonte usando medições reais da bóia como restrições. Os resultados mostraram que a zona de ruptura deste sismo de magnitude 8,8 estendeu-se mais a sul do que o previsto pelos modelos anteriores, com uma extensão total de aproximadamente 400 quilómetros, significativamente mais longa do que os 300 quilómetros anteriormente estimados.

Diego Melgar, coautor do artigo, destacou que desde o terremoto de magnitude 9,0 na costa de Tohoku, no Japão, em 2011, a comunidade sismológica percebeu gradualmente que os dados de observação de tsunamis são de grande valor para restringir a distribuição de deslizamento de falhas rasas. Nos últimos anos, os pesquisadores têm tentado integrar dados de tsunamis, como o DART, com ondas sísmicas tradicionais e medições de deformação superficial. No entanto, nas operações reais, este tipo de acoplamento de dados de múltiplas fontes ainda não foi completamente normalizado. Uma das razões importantes é que existem grandes diferenças nas estruturas físicas e computacionais entre o modelo de dinâmica de fluidos que simula tsunamis e o modelo de terra sólida que simula a propagação de ondas sísmicas. Ele enfatizou que este estudo mostra mais uma vez que a combinação de uma ampla variedade de observações é fundamental para a compreensão das características da fonte do terremoto e do comportamento do tsunami.

A área do Arco da Ilha Kamchatka-Kurile é uma área mundialmente famosa, propensa a fortes terremotos e tsunamis. Já em 1952, um grande terremoto com magnitude de 9,0 na região desencadeou um tsunami em todo o Oceano Pacífico e promoveu diretamente o estabelecimento do sistema internacional de alerta de tsunamis. Este sistema também desempenhou um papel fundamental no alerta precoce e na emissão de alertas neste evento em 2025.

Os investigadores disseram que, à medida que os dados de observação por satélite semelhantes ao SWOT continuam a acumular-se, espera-se que desempenhem um papel maior na previsão de tsunamis em tempo real ou quase em tempo real no futuro. Ruiz-Angulo disse que se tais resultados puderem ser repetidos em eventos mais reais no futuro, isso ajudará a provar aos decisores e financiadores que o investimento em capacidades especializadas de observação por satélite tem valor a longo prazo na melhoria da monitorização global de tsunamis e dos níveis de alerta precoce.