Un poderoso terremoto de magnitud 8,8 ocurrido cerca de la península de Kamchatka en Rusia provocó un tsunami en todo el Pacífico a finales de julio. Un satélite especialmente diseñado para medir la altura de la superficie del océano "rastreó" completamente esta enorme ola desde el espacio por primera vez en alta resolución.

Un estudio reciente publicado en "The Seismic Record" señala que el satélite "Surface Water and Ocean Topography" (SWOT), desarrollado conjuntamente por Estados Unidos y Francia, registró la primera trayectoria de observación espacial en alta resolución de un gran tsunami provocado por este terremoto en la zona de subducción. Mostró una estructura de onda mucho más compleja de lo esperado, y la energía continuó extendiéndose y dispersándose en la vasta superficie del océano. Los investigadores creen que se espera que este resultado ayude a los humanos a obtener una comprensión más profunda del mecanismo de propagación de los tsunamis, mejorando así la evaluación de los posibles impactos en las zonas costeras.

El estudio fue completado por el investigador de la Universidad de Islandia Ángel Ruiz-Angulo y otros. Analizaron conjuntamente los datos de altura de la superficie del mar obtenidos por el satélite SWOT y los registros de observación de las boyas DART (Deep Sea Tsunami Assessment and Reporting) desplegadas a lo largo de la ruta de propagación del tsunami. Los resultados no sólo revelaron los detalles inusualmente complejos de la forma de onda del tsunami, sino que también proporcionaron nuevas limitaciones para reconstruir el proceso de ruptura de este terremoto de magnitud 8,8 en la zona de subducción del Arco de Kamchatka-Kurile. Este terremoto ocurrió el 29 de julio y fue el sexto terremoto más grande registrado en el mundo desde 1900.

Ruiz-Angulo describió los datos FODA como una forma de brindar a los investigadores un “nuevo par de anteojos”. Anteriormente, la comunidad de investigación científica dependía principalmente de las boyas DART repartidas por todo el Pacífico para obtener información sobre tsunamis, que sólo podían "muestrear" y registrar señales de tsunami en puntos limitados de la vasta zona oceánica. Aunque otros satélites también pueden observar cambios en la altura de la superficie del mar, en circunstancias ideales sólo pueden "barrer" una delgada línea del tsunami. Por el contrario, SWOT puede adquirir datos de franjas de la superficie del mar de hasta unos 120 kilómetros de ancho por tránsito y caracterizar las fluctuaciones de la altura de la superficie del mar con una alta resolución espacial sin precedentes.

El satélite SWOT se lanzará en diciembre de 2022 y está desarrollado conjuntamente por la NASA y el Centro Nacional Francés de Investigaciones Espaciales (CNES). Su misión principal es llevar a cabo el primer mapeo de alta precisión de las masas de agua superficiales y las superficies oceánicas globales. Ruiz-Angulo dijo que él y el coautor Charly de Marez habían utilizado previamente datos FODA para estudiar remolinos de pequeña escala y otras estructuras en el océano durante más de dos años, y originalmente no esperaban tener la oportunidad de "chocar" con un gran tsunami.

Esta observación también obligó a la comunidad de investigación científica a repensar las características de propagación de los grandes tsunamis. Durante mucho tiempo, la opinión generalizada ha sido que los tsunamis gigantes con longitudes de onda mucho mayores que la profundidad promedio del océano son "ondas no dispersivas" y deberían estar dominados por formas de onda generales durante la propagación a través del océano, y la energía no se divide fácilmente en múltiples grupos de olas. Sin embargo, los datos de este evento obtenidos por FODA mostraron claramente la existencia del efecto de dispersión: la energía del tsunami se descompuso en múltiples grupos de diferentes componentes de las olas durante el proceso de propagación, y mostró una importante dispersión espacial y modulación estructural.

El equipo de investigación comparó los resultados de simulaciones numéricas que contienen el comportamiento de dispersión con mediciones reales de satélites y boyas y descubrió que la coherencia entre este tipo de "modelo de dispersión" y las observaciones reales es significativamente mejor que los modelos simplificados que utilizan suposiciones tradicionales. Ruiz-Angulo señaló que esto significa que a los modelos numéricos de tsunamis utilizados actualmente "les falta algo" en términos de mecanismos físicos, especialmente la estructura interna y la redistribución de energía de los grupos de olas de tsunamis a gran escala todavía son insuficientes. Especuló además que esta energía de dispersión adicional puede conducir a una modulación de las "olas de salida" antes y después de la cresta de la ola principal del tsunami, afectando así la altura de las olas locales y la secuencia de llegada al acercarse a ciertas costas. Estos efectos potenciales deben cuantificarse e incorporarse en futuros sistemas de pronóstico.

En este estudio, el equipo también comparó las observaciones SWOT y DART con pronósticos de tsunamis anteriores basados ​​en la fuente del terremoto y los datos de deformación de la superficie. Descubrieron que en algunos sitios de monitoreo de aguas profundas, la hora de llegada del tsunami tradicionalmente pronosticada no coincidía con la medición real de DART: en un sitio, la hora de llegada dada por el modelo era demasiado temprana, mientras que en otro sitio, la hora de llegada era demasiado tarde. Para resolver esta contradicción, los investigadores utilizaron el llamado método de "inversión" para reestimar las características de ruptura de la fuente utilizando mediciones reales de la boya como limitaciones. Los resultados mostraron que la zona de ruptura de este terremoto de magnitud 8,8 se extendió más al sur de lo previsto por modelos anteriores, con una longitud total de aproximadamente 400 kilómetros, significativamente más que los 300 kilómetros estimados anteriormente.

Diego Melgar, coautor del artículo, señaló que desde el terremoto de magnitud 9,0 frente a la costa de Tohoku, Japón, en 2011, la comunidad sismológica se ha dado cuenta gradualmente de que los datos de observación de tsunamis son de gran valor para limitar la distribución de deslizamiento de fallas poco profundas. En los últimos años, los investigadores han intentado integrar datos de tsunamis como DART con ondas sísmicas tradicionales y mediciones de deformación de la superficie. Sin embargo, en las operaciones reales, este tipo de acoplamiento de datos de múltiples fuentes aún no se ha normalizado por completo. Una de las razones importantes es que existen grandes diferencias en los marcos físicos y computacionales entre el modelo de dinámica de fluidos que simula tsunamis y el modelo de tierra sólida que simula la propagación de ondas sísmicas. Enfatizó que este estudio muestra una vez más que combinar una variedad más amplia de observaciones es fundamental para comprender las características de las fuentes de terremotos y el comportamiento de los tsunamis.

La zona del Arco de las Islas Kamchatka-Kurile es una zona mundialmente famosa y propensa a fuertes terremotos y tsunamis. Ya en 1952, un gran terremoto de magnitud 9,0 en la región provocó un tsunami en todo el Océano Pacífico y promovió directamente el establecimiento del sistema internacional de alerta de tsunamis. Este sistema también jugó un papel clave en la alerta temprana y la emisión de alertas en este evento en 2025.

Los investigadores dijeron que a medida que se sigan acumulando datos de observación satelital similares al FODA, se espera que desempeñen un papel más importante en el pronóstico de tsunamis en tiempo real o casi real en el futuro. Ruiz-Angulo dijo que si tales resultados pueden repetirse en más eventos reales en el futuro, ayudará a demostrar a los tomadores de decisiones y a los financiadores que invertir en capacidades de observación satelital especializadas tiene valor a largo plazo para mejorar el monitoreo global de tsunamis y los niveles de alerta temprana.