美國太空總署的一顆衛星發現了一場巨大的海嘯，後果出乎意料

根據 2019 年發表的研究，這顆名為「地表水海洋地形」(SWOT) 的衛星首次記錄了俯衝帶地震引發的大範圍海嘯的高解析度影像。 地震紀錄。

科學家的發現出乎意料。海嘯並不是以相對簡單的波浪形式橫渡海洋，而是表現出更複雜的模式，波浪在廣闊的太平洋上傳播、分散和相互作用。這項發現可以幫助研究人員改善海嘯預測並更好地了解沿海社區的潛在風險。

太平洋海嘯的罕見景象

這次海嘯是由 7 月 29 日在千島堪察加半島俯衝帶發生的 8.8 級地震引起的，該地區一個板塊推倒了另一個板塊。這次地震是自 1900 年以來世界上有記錄的第六大地震。

為了研究這一事件，研究人員將 SWOT 衛星的觀測結果與駐紮在整個太平洋的 DART（深海海嘯評估和報告）浮標的測量結果結合。這些儀器旨在檢測海平面的細微變化並在海嘯事件期間提供早期預警訊息。

冰島大學的主要作者安吉爾·魯伊斯·安古洛 (Angel Ruiz Angulo) 表示，這顆衛星提供了與科學家過去截然不同的視角。

「我認為 SWOT 數據就像一副新眼鏡，」魯伊斯·安古洛 (Ruiz Angulo) 說。 「以前，使用 DART，我們只能看到浩瀚海洋中特定點的海嘯。之前還有其他衛星，但在最好的情況下，它們只能看到穿過海嘯的一條細線。現在，使用 SWOT，我們可以捕獲寬達約 120 公里的區域，並獲得前所未有的高分辨率海面數據。”

研究水的衛星

SWOT 於 2022 年 12 月啟動，作為 NASA 和法國太空總署國家太空研究中心的聯合任務。其主要目標是對地球表面水域進行首次全面的全球調查，追蹤從河流、湖泊到海洋特徵的一切。

魯伊斯·安古洛 (Ruiz Angulo) 表示，在這個難得的機會出現之前，他和合著者查理·德馬雷斯 (Charlie DeMarez) 花了兩年多的時間分析了渦流和小流等海洋過程的 SWOT 觀測結果。

他們“兩年多來一直在分析 SWOT 數據，以了解海洋中的不同過程，例如小渦流，他們從未想到我們會如此幸運地遭遇海嘯。”

挑戰長期以來關於海嘯的假設

該研究最令人驚訝的發現之一涉及一個稱為色散的概念。

科學家傳統上認為大型海嘯是「非分散性的」。由於它們的波長比海洋的深度長得多，研究人員通常期望這些波在長距離傳播時保持相對恆定的形狀。

然而，在色散波狀態中，波的不同部分以略有不同的速度移動。這可能導致原始波傳播為前導波，隨後是一系列後續波。

「這次事件的 SWOT 數據挑戰了大型海嘯波不分散的觀點，」魯伊斯·安古洛 (Ruiz Angulo) 解釋道。

當研究團隊將觀測結果與電腦模擬進行比較時，他們發現包括色散在內的模型比傳統海嘯模型更符合衛星測量結果。

魯伊斯·安古洛補充說：“這一觀察結果對海嘯建模者的主要影響是，我們在習慣運行的模型中遺漏了一些東西。” “這種“額外”的變化可能表明主波在接近某些海岸時可能會被背景波改變。我們需要測量這種多餘的耗散能量，並評估它是否具有之前未考慮到的影響。”

海嘯資料揭示更大的地震破裂

海嘯觀測也幫助研究人員提高了對地震本身的了解。

先前基於地震和地面變形測量的模型預測的海嘯到達時間與 DART 儀表記錄的時間並不完全匹配。一個監測站比預期更早發現了海嘯，而另一個監測站則比預期晚記錄了海嘯。

為了調查這種差異，研究小組使用了一種稱為反演的技術，該技術根據觀察到的海嘯行為進行逆推，以估計引發海嘯的地震的特性。

他們的分析表明，地震破裂比先前的研究表明的向南延伸得更遠。破裂的長度約為 400 公里，比先前模型估計的 300 公里長得多。

研究合著者迭戈·梅爾加指出，海嘯觀測對於了解海底附近大地震如何破裂變得越來越有價值。

梅爾加說：“自 2011 年日本發生里氏 9 級東北沖地震以來，我們意識到海嘯數據包含了減少淺層滑動的真正有價值的信息。”

為什麼多個資料來源很重要？

2011 年日本發生毀滅性地震和海嘯後，研究人員在研究大地震時開始更專注於結合不同類型的觀測結果。

Melgar 解釋說，將 DART 浮標測量納入地震分析仍然是一個挑戰，因為用於模擬海浪的物理原理與用於模擬穿過地殼的地震波的物理原理不同。

從那時起，梅爾加的實驗室和其他人一直在研究將 DART 數據納入反演中的方法，「但這並不總是可行，因為模擬 DART 所需的流體動力學模型與模擬固體地球數據的地震波傳播模型非常不同。但是，正如這裡再次所示，我們混合盡可能多類型的數據非常重要，」梅爾加說。

改善未來海嘯警報

千島堪察加俯衝帶引發了太平洋有史以來最大的海嘯。 1952 年，同一地區發生的 9.0 級地震引發了大規模海嘯，這一事件最終幫助建立了國際海嘯預警系統。

該預警網路後來在 2025 年海嘯期間發布太平洋範圍警報方面發揮了關鍵作用。

隨著衛星技術的不斷改進，研究人員希望 SWOT 收集的觀測結果有一天能成為近實時海嘯預測系統的一部分，有助於向面臨風險的社區提供更快、更準確的警報。