Изучение цунами с помощью спутников GPS

30 июля землетрясение магнитудой 8,8 у побережья Камчатского полуострова в России вызвало цунами, распространившееся по всему Тихому океану. Помимо предупреждений от сейсмических центров и глубоководных датчиков давления, ученые получили ранний сигнал из неожиданного места — верхних слоев атмосферы. Оказалось, что коррекция ошибок Глобальной системы позиционирования (GPS) может помочь в обнаружении цунами.

GPS-сигналы замедляются в ионосфере — верхнем слое атмосферы, содержащем свободные электроны. Мониторинг общего содержания электронов позволяет корректировать эти ошибки. Ионосфера изменчива из-за солнечной активности, смены дня и ночи и движения атмосферы. Во время цунами огромная масса океанской воды приходит в движение, выталкивая воздух. Эти атмосферные волны достигают космоса, создавая рябь в ионосфере, которую могут зафиксировать глобальные навигационные системы.

Ключевую роль сыграла технология GUARDIAN (GNSS Upper Atmospheric Real-time Disaster Information and Alert Network) от NASA. 29 июля исследователи установили её автоматизированную систему, а уже на следующий день, менее чем через 20 минут после камчатского землетрясения, она обнаружила ионосферные возмущения. Это позволило выдать предупреждение за 40 минут до того, как цунами достигло населенных районов Тихого океана. Кроме того, спутник SWOT (Surface Water and Ocean Topography), измеряющий высоту поверхности океана, зафиксировал прохождение цунами, предоставив ценное подтверждение для океанографических моделей. Этот случай демонстрирует, как космические технологии находят применение в решении земных задач.