أدى زلزال قوي بلغت قوته 8.8 درجة وقع بالقرب من شبه جزيرة كامتشاتكا في روسيا إلى حدوث تسونامي عبر المحيط الهادئ في أواخر يوليو. وقام قمر صناعي مصمم خصيصا لقياس ارتفاع سطح المحيط بتتبع هذه الموجة الضخمة من الفضاء بدقة عالية لأول مرة.
أشارت دراسة حديثة نشرت في "السجل الزلزالي" إلى أن القمر الصناعي "المياه السطحية وتضاريس المحيطات" (SWOT) الذي اشتركت في تطويره الولايات المتحدة وفرنسا سجل أول مسار مراقبة فضائي عالي الدقة لتسونامي كبير ناجم عن زلزال منطقة الاندساس هذا. وأظهرت بنية موجية أكثر تعقيدا بكثير مما كان متوقعا، واستمرت الطاقة في الانتشار والتشتت على سطح المحيط الشاسع. ويعتقد الباحثون أن هذه النتيجة من المتوقع أن تساعد البشر على اكتساب فهم أعمق لآلية انتشار التسونامي، وبالتالي تحسين تقييم التأثيرات المحتملة على المناطق الساحلية.
تم الانتهاء من الدراسة من قبل الباحث في جامعة أيسلندا أنجيل رويز أنجولو وآخرين. وقاموا بشكل مشترك بتحليل بيانات ارتفاع سطح البحر التي تم الحصول عليها بواسطة القمر الصناعي SWOT وسجلات مراقبة العوامات DART (تقييم وإبلاغ تسونامي في أعماق البحار) المنتشرة على طول مسار انتشار التسونامي. لم تكشف النتائج عن التفاصيل المعقدة بشكل غير عادي لشكل موجة تسونامي فحسب، بل قدمت أيضًا قيودًا جديدة لإعادة بناء عملية تمزق هذا الزلزال الذي بلغت قوته 8.8 درجة في منطقة الاندساس Kamchatka-Kurile Arc. وقع هذا الزلزال في 29 يوليو وكان سادس أكبر زلزال يتم تسجيله في العالم منذ عام 1900.
وصف رويز أنجولو بيانات SWOT بأنها تمنح الباحثين "زوجًا جديدًا من النظارات". في السابق، كان مجتمع البحث العلمي يعتمد بشكل أساسي على عوامات DART المنتشرة عبر المحيط الهادئ للحصول على معلومات تسونامي، والتي لم يكن بإمكانها سوى "أخذ عينات" وتسجيل إشارات تسونامي في نقاط محدودة على مساحة المحيط الشاسعة. على الرغم من أن الأقمار الصناعية الأخرى يمكنها أيضًا مراقبة التغيرات في ارتفاع سطح البحر، إلا أنها في ظل الظروف المثالية لا يمكنها سوى "مسح" خط رفيع من التسونامي. في المقابل، يمكن لـ SWOT الحصول على بيانات عن مساحة سطح البحر يصل عرضها إلى حوالي 120 كيلومترًا لكل عبور، وتوصيف تقلبات ارتفاع سطح البحر بدقة مكانية عالية غير مسبوقة.
سيتم إطلاق القمر الصناعي SWOT في ديسمبر 2022 وتم تطويره بشكل مشترك بين وكالة ناسا والمركز الوطني الفرنسي لأبحاث الفضاء (CNES). وتتمثل مهمتها الأساسية في تنفيذ أول رسم خرائط عالي الدقة للمسطحات المائية السطحية العالمية وأسطح المحيطات. قال رويز أنجولو إنه والمؤلف المشارك تشارلي دي ماريز سبق أن استخدما بيانات SWOT لدراسة الدوامات الصغيرة وغيرها من الهياكل في المحيط لأكثر من عامين، ولم يتوقعا في الأصل أن تتاح لهما فرصة "الاصطدام" بتسونامي كبير.
كما أجبرت هذه الملاحظة مجتمع البحث العلمي على إعادة التفكير في خصائص انتشار التسونامي الكبيرة. لفترة طويلة، كانت وجهة النظر السائدة هي أن أمواج تسونامي العملاقة ذات الأطوال الموجية الأكبر بكثير من متوسط عمق المحيط هي "موجات غير مشتتة" ويجب أن تهيمن عليها الأشكال الموجية الشاملة أثناء الانتشار عبر المحيطات، ولا يتم تقسيم الطاقة بسهولة إلى مجموعات متعددة من الأمواج. ومع ذلك، أظهرت بيانات هذا الحدث التي حصلت عليها SWOT بوضوح وجود تأثير التشتت: فقد تحللت طاقة التسونامي إلى مجموعات متعددة من مكونات الموجة المختلفة أثناء عملية الانتشار، وأظهرت تشتتًا مكانيًا كبيرًا وتعديلًا هيكليًا.
وقارن فريق البحث نتائج عمليات المحاكاة العددية التي تحتوي على سلوك التشتت مع القياسات الفعلية من الأقمار الصناعية والعوامات، ووجد أن الاتساق بين هذا النوع من "نموذج التشتت" والملاحظات الحقيقية أفضل بكثير من النماذج المبسطة التي تستخدم الافتراضات التقليدية. وأشار رويز أنجولو إلى أن هذا يعني أن النماذج الرقمية المستخدمة حاليًا بشكل شائع للتسونامي "تفتقد شيئًا ما" من حيث الآليات الفيزيائية، خاصة أن البنية الداخلية وإعادة توزيع الطاقة لمجموعات موجات تسونامي واسعة النطاق لا تزال غير كافية. وتكهن أيضًا بأن طاقة التشتت الإضافية هذه قد تؤدي إلى تعديل "الموجة الخلفية" قبل وبعد قمة موجة التسونامي الرئيسية، مما يؤثر على ارتفاع الموجة المحلية وتسلسل الوصول عند الاقتراب من سواحل معينة. ويجب قياس هذه التأثيرات المحتملة ودمجها في أنظمة التنبؤ المستقبلية.
في هذه الدراسة، قام الفريق أيضًا بمقارنة ملاحظات SWOT وDART مع توقعات تسونامي السابقة بناءً على بيانات مصدر الزلزال وتشوه السطح. ووجدوا أنه في بعض مواقع مراقبة أعماق البحار، لم يتطابق وقت وصول التسونامي المتوقع تقليديًا مع القياس الفعلي لـ DART: في أحد المواقع، كان وقت الوصول الذي قدمه النموذج مبكرًا جدًا، بينما في موقع آخر، كان وقت الوصول متأخرًا جدًا. ولحل هذا التناقض، استخدم الباحثون ما يسمى بطريقة "الانعكاس" لإعادة تقدير خصائص تمزق المصدر باستخدام قياسات العوامة الفعلية كقيود. وأظهرت النتائج أن منطقة تمزق هذا الزلزال الذي بلغت قوته 8.8 درجة امتدت جنوبًا أكثر مما تنبأت به النماذج السابقة، ويبلغ طولها الإجمالي حوالي 400 كيلومتر، وهو أطول بكثير من التقديرات السابقة البالغة 300 كيلومتر.
وأشار دييجو ميلجار، المؤلف المشارك في البحث، إلى أنه منذ وقوع الزلزال الذي بلغت قوته 9.0 درجات قبالة ساحل توهوكو باليابان في عام 2011، أدرك مجتمع رصد الزلازل تدريجيًا أن بيانات مراقبة تسونامي لها قيمة كبيرة في تقييد التوزيع الانزلاقي للصدوع الضحلة. في السنوات الأخيرة، حاول الباحثون دمج بيانات التسونامي مثل DART مع الموجات الزلزالية التقليدية وقياسات التشوه السطحي. ومع ذلك، في العمليات الفعلية، لم يتم بعد تسوية هذا النوع من اقتران البيانات متعددة المصادر بشكل كامل. أحد الأسباب المهمة هو أن هناك اختلافات كبيرة في الأطر الفيزيائية والحسابية بين نموذج ديناميكيات الموائع الذي يحاكي التسونامي ونموذج الأرض الصلبة الذي يحاكي انتشار الموجات الزلزالية. وشدد على أن هذه الدراسة تظهر مرة أخرى أن الجمع بين مجموعة واسعة من الملاحظات أمر بالغ الأهمية لفهم خصائص مصدر الزلازل وسلوك تسونامي.
تعد منطقة قوس جزيرة كامتشاتكا-كوريل منطقة مشهورة عالميًا ومعرضة للزلازل القوية وأمواج تسونامي. وفي وقت مبكر من عام 1952، أدى زلزال كبير بلغت قوته 9.0 درجة في المنطقة إلى حدوث تسونامي عبر المحيط الهادئ، وشجع بشكل مباشر على إنشاء نظام دولي للإنذار بالتسونامي. كما لعب هذا النظام دورًا رئيسيًا في الإنذار المبكر وإصدار الإنذارات في هذا الحدث عام 2025.
وقال الباحثون إنه مع استمرار تراكم بيانات مراقبة الأقمار الصناعية المشابهة لتحليل SWOT، فمن المتوقع أن تلعب دورًا أكبر في التنبؤ بالتسونامي في الوقت الفعلي أو شبه الحقيقي في المستقبل. وقال رويز أنجولو إنه إذا أمكن تكرار هذه النتائج في المزيد من الأحداث الفعلية في المستقبل، فسوف يساعد ذلك في إثبات لصانعي القرار والممولين أن الاستثمار في قدرات مراقبة الأقمار الصناعية المتخصصة له قيمة طويلة المدى في تحسين مراقبة تسونامي العالمية ومستويات الإنذار المبكر.