Мегацунами Гренландии: Первое прямое наблюдение за захваченными волнами, которые потрясли мир
В сентябре 2023 года был зафиксирован странный глобальный сейсмический сигнал, повторявшийся каждые 90 секунд в течение девяти дней, а затем — спустя месяц. Год спустя две научные работы предположили, что причиной этих аномалий стали два мегацунами, вызванных крупными оползнями в удалённом фьорде Восточной Гренландии из-за потепления одного из ледников.
Считалось, что волны оказались захвачены системой фьордов, образовав стоячие волны (сейши), которые колебались взад-вперёд, создавая загадочные сигналы. Однако до сих пор не существовало наблюдений этих сейш, подтверждающих теорию. Даже датское военное судно, посетившее фьорд через три дня после начала первого сейсмического события, не зафиксировало волну, сотрясавшую Землю.
В новом исследовании учёные из Оксфорда применили новые методы анализа для интерпретации данных спутниковой альтиметрии, измеряющей высоту поверхности Земли (включая океан) по времени прохождения радиоимпульса от спутника до поверхности и обратно. Работа опубликована в Nature Communications.
До сих пор традиционные спутниковые альтиметры не могли зафиксировать волну из-за больших промежутков между наблюдениями и того, что они собирают данные непосредственно под космическим аппаратом, создавая одномерные профили вдоль морской поверхности. Это не позволяет отобразить разницу в высоте воды, необходимую для обнаружения волн.
В данном исследовании использовались данные нового спутника SWOT (Surface Water Ocean Topography), запущенного в декабре 2022 года, для картирования высоты воды на 90% поверхности Земли. Ключевой инструмент SWOT — передовой радар-интерферометр Ka-диапазона (KaRIn), использующий две антенны на 10-метровой штанге по обе стороны спутника. Они работают вместе, триангулируя отражённые сигналы, что позволяет измерять уровень океана и поверхностных вод с беспрецедентной точностью (разрешение до 2,5 метров) на полосе шириной 50 километров.
Используя данные KaRIn, исследователи создали карты высот гренландского фьорда в различные моменты после двух цунами. На них чётко видны поперечные уклоны с перепадами высот до двух метров. Критически важно, что уклоны на этих картах имели противоположные направления, показывая, что вода перемещалась по каналу взад-вперёд.
Чтобы доказать теорию, учёные связали эти наблюдения с малыми движениями земной коры, измеренными за тысячи километров. Эта связь позволила реконструировать характеристики волны даже для периодов, не охваченных спутником. Исследователи также восстановили погодные и приливные условия, подтвердив, что наблюдения не могли быть вызваны ветром или приливами.
Ведущий автор Томас Монахан (аспирант, факультет инженерных наук, Оксфордский университет) заявил: «Изменение климата порождает новые, невиданные ранее экстремальные явления. Эти явления быстрее всего меняются в удалённых районах, таких как Арктика, где наши возможности измерять их с помощью физических датчиков ограничены. Это исследование показывает, как мы можем использовать спутниковые технологии наблюдения Земли следующего поколения для изучения этих процессов. SWOT меняет правила игры в изучении океанических процессов в таких регионах, как фьорды, которые предыдущим спутникам было трудно „разглядеть“».
Соавтор профессор Томас Адкок (факультет инженерных наук, Оксфордский университет) добавил: «Это исследование — пример того, как данные спутников нового поколения могут разрешить явления, остававшиеся загадкой в прошлом. Мы сможем получить новое представление об экстремальных океанических явлениях, таких как цунами, штормовые нагоны и волны-убийцы. Однако для максимальной эффективности нам потребуется инновационный подход, сочетающий машинное обучение и наши знания физики океана для интерпретации новых результатов».