SWOT surprinde dezintegrarea unui tsunami în Pacific

Pe 29 iulie 2025, un cutremur puternic în apropierea fosei Kuril-Kamchatka din Rusia a generat un tsunami ce s-a propagat pe întinderea Pacificului, iar un satelit s-a întâmplat să-l observe la momentul potrivit. Observații noi de la misiunea Surface Water and Ocean Topography (SWOT), condusă de NASA și CNES, au surprins evenimentul cu un nivel de detaliu fără precedent — dezvăluind că tsunamii mari se pot fragmenta într-un impuls frontal dominant urmat de valuri mai mici, un comportament care pune sub semnul întrebării unele ipoteze tradiționale despre propagarea valurilor de mare adâncime.

Noi perspective asupra umflăturilor oceanice: ce aduce SWOT

SWOT, lansat în 2022 pentru a măsura variațiile în înălțimea suprafeței mării, a fost conceput inițial pentru cartografierea curenților oceanici, a lacurilor și pentru supravegherea inundațiilor costiere. Spre deosebire de instrumentele punctuale, SWOT operează pe o bandă lată: în loc de o linie îngustă, satelitul scanează un fâşiu consistent de ocean — aproximativ 120 de kilometri lățime — și furnizează hărți de înălțime a suprafeței mării cu rezoluție spațială fină. Această capacitate de a obține imagini tip „swath” oferă o viziune bidimensională a structurii valurilor pe o secțiune transversală mult mai largă decât cea furnizată de singurele măsurători punctuale.

Privirea largă s-a dovedit a fi norocoasă pentru această ocazie. În momentul în care cutremurul de magnitudinea 8,8 a generat un tren de valuri care s-a răspândit în Pacific, SWOT a survolat frontul de valuri și a înregistrat profilul suprafeței mării pe o secțiune extinsă. Cercetătorii au combinat aceste măsurători satelitare cu datele provenite de la trei balize DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis) din regiune pentru a reconstitui modul în care tsunamiul s-a propagat, cum s-a dispersat și cum a interacționat cu geografia submarină și cu curenții oceanici locali.

Instrumentele cheie ale SWOT, inclusiv radarul interferometric la bandă Ka (KaRIn), permit detectarea variațiilor relativ mici ale înălțimii suprafeței mării pe suprafețe vaste. Acest lucru este esențial atunci când se urmăresc semnale ample, dar de amplitudine relativ mică, precum valurile de tsunami la mare distanță de coastă. Spre deosebire de senzorii tradiționali — altimetre radar punctuale, balize DART sau stații de maree costiere — SWOT oferă un cadru pentru observarea distribuției spațiale a energiei undelor pe sute de kilometri, ceea ce facilitează analiza fenomenelor de dispersie, focalizare bathimetrică și schimbare a profilelor frontale ale valurilor.

Pe lângă avantajele instrumentale, combinația dintre date spațiale continue (swath) și timp-serii punctuale (DART) oferă un set complementar de informații care poate fi integrat în modele numerice. Astfel se obțin reconstrucții mult mai robuste ale sursei seismice, ale direcționalității radiației tsunamiului și ale proceselor care determină fragmentarea frontului de valuri pe măsură ce acesta propagate pe oceane profunde și apoi pe platformele continentale.

Spargerea valului: un tipar neașteptat

Teoria convențională tratează tsunamii ce parcurg distanțe lungi ca fiind, în mare măsură, nedispersivi: întregul tren de valuri își păstrează forma și viteza, cu creasta și văgăuna deplasându-se împreună. Observațiile SWOT arată însă o poveste mai complexă pentru acest eveniment. Datele satelitare au surprins un val frontal pronunțat — depășind 45 de centimetri la suprafața mării — urmat de o succesiune de valuri mai mici. Cu alte cuvinte, tsunamiul s-a fragmentat parțial, în loc să se comporte ca un impuls singular coerent pe întreaga secțiune observată.

Acest tipar indică faptul că energia inițială nu a rămas concentrată uniform pe întreaga lățime a frontului, ci s-a reorganizat într-un impuls dominant și într-o coadă dispersivă. Cauzele posibile sunt multiple și adesea combinate: structura inițială a sursei seismice (complexitatea rupturii), directivitatea radiației tsunamiului, interacțiunea cu caracteristicile bathimetrice (canneluri submarine, creste, taluzuri continentale), curenți oceanici de suprafață și de adâncime care modifică vitezele relative ale pachetelor de undă, precum și fenomene nonliniare locale la trecerea peste platforme sau în dreptul arhipelagurilor.

Fragmentarea observată are implicații teoretice: deși aproximația undei lungi (ecuațiile hidrodinamicii pentru ape puțin adânci) rămâne utilă pentru descrierea majorității mișcărilor de bază, efectele dispersive și procesul de scattering asociat cu heterogenitățile din ocean pot deveni importante la scări spațiale și temporale relevante pentru avertizare și modelare. În termeni simpli, viteza de grup și viteza de fază pot conduce la separarea energiei în componente care se propagă puțin diferit, iar instrumentele care nu oferă imagini spațiale largi pot rata această reorganizare.

„Privesc datele SWOT ca pe o pereche nouă de ochelari”, a explicat Angel Ruiz-Angulo, autorul principal al studiului și oceanograf fizic la University of Iceland. „Anterior, cu balizele DART vedeam tsunamiul doar în puncte izolate în vastitatea oceanului. Au existat și alți sateliți înainte, dar aceștia surprindeau, în cel mai bun caz, o linie subțire a frontului. Acum, cu SWOT, putem capta un swath de până la aproximativ 120 de kilometri lățime, cu date de înaltă rezoluție ale suprafeței mării fără precedent.”

Această perspectivă bidimensională scoate în evidență variațiile laterale ale amplitudinii și ale paternului de energie care pot explica diferențele de impact observate la țărmuri aflate la aceeași distanță epicentrală, dar cu configurații bathimetrice sau de coastă distincte. Mai mult, când un tsunam se „rupe” în mai multe pulsurii, predictibilitatea simplă bazată pe un singur impuls este diminuată: modelele trebuie să urmărească acumularea, transferul și disiparea energiei între componentele valului.

De ce este importantă această descoperire pentru prognoze și avertizări

Înțelegerea dacă tsunamii se dispersează sau rămân integri afectează direct predicțiile temporale de sosire și estimările de impact costier. În cazul în care un tsunami se împarte în mai multe pulsurii, regiunile de coastă pot experimenta un prim val puternic urmat de fluxuri inversate periculoase și de valuri successive care vin la intervale diferite — ceea ce complică cronologia evacuărilor, gestionarea operațiunilor de intervenție și previziunile privind daunele și inundațiile.

Combinarea măsurătorilor de tip swath ale SWOT cu serii temporale de la balizele DART oferă o imagine spațială continuă mult mai bogată, care poate fi introdusă în modele numerice pentru a rafina algoritmii de propagare și de dispersie a undelor. În termeni practici, aceasta poate conduce la produse de avertizare timpurie îmbunătățite și la recomandări mai bine țintite pentru comunitățile din bazinul Pacificului. De exemplu, un astfel de set de date permite estimări mai bune ale „run-up”-ului — adică a înălțimii maxime a apei la țărm — ținând cont de faptul că valuri succesive pot avea intervale și energii diferite, iar riscul asociat cu refluxurile puternice este adesea subestimat în alarmele care se bazează pe o singură estimare de vârf.

Din perspectiva planificării operaționale, existența unui impuls frontal dominant urmat de coadă dispersivă modifică modul în care autoritățile ar trebui să comunice riscul. Evacuarea prematură sau revenirea populației imediat după primul val pot expune oamenii la valuri ulterioare care, deși mai mici la suprafață, pot produce curenți laterali și refluxuri ce smulg persoane și bunuri. Astfel, mesajele de avertizare trebuie să sublinieze persistența pericolului și posibilitatea apariției unor valuri multiple la intervale variabile.

Mai mult, pentru modelare și asimilare de date, datele SWOT pot ajuta la calibrarea parametrilor care descriu dispersia și scatteringul în schemele numerice. Modelele de undă liniară sau neliniară pot folosi aceste observații pentru a testa ipoteze despre contribuția curenților de adâncime, a stratificării termice și a peisajului bathimetric la redistribuirea energiei inițiale. O mai bună reprezentare a acestor procese se traduce în hărți hazardier mai realiste și în estimări probabiliste ale nivelului apei la țărm.

Privind înainte: monitorizare în timp real și utilizare operațională

Deși SWOT nu a fost proiectat ca un detector operațional de tsunami, trecerea sa providențială evidențiază modul în care altimetria cu swath larg și alte active satelitare pot completa rețelele de monitorizare oceanică existente. Pentru ca observațiile satelitare să devină parte integrantă a sistemelor de avertizare timpurie, sunt necesare câteva îmbunătățiri operaționale: timpi de revizitare mai rapizi, link-uri de transmisie în timp real (downlink) și integrarea sinergică cu radare costiere, reflectometrie GNSS, senzori in situ și balize DART.

Un domeniu promițător este dezvoltarea constelațiilor de sateliți sau a misiunilor cu revizitare rapidă care pot oferi imagini largi ale suprafeței mării la intervale utile pentru operațiuni de alertă. De asemenea, o arhitectură de comunicații care să permită transmiterea și prelucrarea aproape în timp real a datelor ar facilita asimilarea observațiilor în beciuri de predicție numerice folosite de centrele regionale de avertizare. În paralel, metodele de inteligență artificială și de învățare automată pot fi antrenate să recunoască semnături caracteristice de tsunami în date altimetrice swath, declanșând alarme sau solicitând verificări coordonate cu rețelele de buiţe DART și stațiile de maree.

Implementarea practică presupune însă și provocări: costuri, infrastructură de comunicații, standarde de interoperabilitate a datelor, procesare automată robustă și validare continuă prin exerciții și studii de caz. De asemenea, pentru a transforma observațiile satelitare în produse utile pentru decidenți, este nevoie de standarde clare de calitate a datelor, metadate explicite și cadru legal pentru schimbul rapid de informații între agenții naționale și regionale.

Pe termen mediu și lung, o rețea hibridă care combină balize DART, stații de maree, radare costiere HF, reflectometrie GNSS, senzori in situ și sateliți cu swath larg ar putea oferi o capacitate de detecție și de caracterizare mult mai robustă a tsunamilor. Aceasta ar permite nu doar detectarea, ci și o mai bună înțelegere a proceselor fizice responsabile pentru dispersie, focalizare și disipare — informații critice pentru a reduce riscurile costiere și pentru a proiecta strategii de reziliență.

Concluziile publicate în revista The Seismic Record marchează un pas către o știință a tsunamiilor mai nuanțată — în care imagery-ul satelitar pe swath ajută la dezvăluirea complexității reale a răspunsului oceanului la șocurile seismice. Cercetarea subliniază importanța unei perspective spațiale extinse în observarea fenomenelor oceanice și deschide calea pentru proiecte viitoare menite să transforme observațiile științifice de înaltă calitate în instrumente operaționale care să protejeze comunitățile costiere.

Pe plan științific, următorii pași includ analize detaliate ale mecanismelor care au condus la fragmentarea acestui tsunami particular: simulări inverse pentru estimarea rupturii seismice, studii de sensibilitate privind influența bathimetriei și a curenților, precum și campanii de observație ce pot valida și extinde descoperirile. În plus, integrarea observațiilor SWOT în fluxurile de lucru ale centrelor de avertizare timpurie poate oferi lecții practice privind cum să valorificăm mai bine datele satelitare pentru protecția populației și pentru atenuarea riscului costier.

În final, evenimentul din 29 iulie 2025 ilustrează atât potențialul tehnologiilor spațiale moderne pentru monitorizarea oceanică, cât și necesitatea unei colaborări strânse între agențiile spațiale, centrele de cercetare, organizațiile de management al riscului și comunitățile locale. Doar printr-o abordare integrată, care să combine observații avansate, modele numerice robuste și protocoale operative bine definite, vom putea transforma observațiile științifice de vârf în măsuri concrete de reducere a vulnerabilității la tsunamii.