Pela primeira vez, um satélite conseguiu mapear em 2D um tsunami.

Investigadores conseguiram registar, pela primeira vez, um mapa bidimensional de um tsunami a deslocar-se em mar aberto, captado por um satélite pouco depois de um sismo de grande magnitude.

Este tipo de imagem transforma um perigo que avança rapidamente num padrão quantificável, mostrando como a onda se propagou, se dividiu e transportou energia por uma área extensa.

Como o tsunami começou

Às 2:57 a.m. UTC de 19 de maio de 2023, um sismo de magnitude 7.7 ocorreu a sudeste das Ilhas Loyalty.

A rutura, pouco profunda, empurrou uma parte do fundo do mar para cima e essa elevação súbita pôs em movimento a coluna de água imediatamente acima.

Pouco depois, marégrafos costeiros e sensores ao largo, distribuídos pelo sudoeste do Pacífico, começaram a registar a perturbação à medida que se afastava da origem.

Quando o satélite SWOT chegou, perto das 4:00 a.m. UTC, a onda em expansão já atravessava mar profundo a grande velocidade.

Alinhamento raro do satélite

Numa ampla faixa de oceano a sudeste das Ilhas Loyalty, ficou visível, numa única passagem do satélite, a presença de duas frentes distintas de tsunami a deslocarem-se em águas profundas.

Ao seguir esse sinal, Jean H. M. Roger, das Ciências da Terra da Nova Zelândia, mostrou que a estrutura correspondia a um tsunami em propagação, e não a movimentos normais do oceano.

Uma das frentes surgiu mais intensa e mais afastada da fonte, enquanto uma segunda frente, mais fraca, seguia o mesmo trajecto com poucos minutos de diferença.

Como ambas as frentes foram registadas no mesmo sobrevoo, a observação captou um campo de ondas contínuo, abrindo espaço para uma análise mais detalhada de como os tsunamis evoluem em condições de oceano aberto.

Tsunami em 2D com o SWOT

Antes deste episódio, os instrumentos em órbita costumavam “cortar” os tsunamis em linhas estreitas, obrigando os cientistas a reconstruir depois a forma mais ampla da onda.

Ao contrário de satélites mais antigos, os satélites Surface Water and Ocean Topography (SWOT) varrem uma faixa larga, registando simultaneamente a largura e o comprimento da perturbação.

Em 2004, por exemplo, os satélites registaram de forma clara o tsunami do Oceano Índico, mas apenas ao longo de linhas de cruzamento estreitas.

Com a estrutura lateral finalmente observável, torna-se possível distinguir a geometria real da onda de pequenas irregularidades comuns do oceano com uma confiança muito superior.

Limpar a imagem

Os dados de altura em mar aberto misturam múltiplos sinais, e um tsunami pode ficar escondido no meio de ondulação normal, correntes, marés e vórtices.

Para remover esse “ruído”, a equipa comparou o evento com o dia anterior e recorreu também a dados de mais sete satélites.

Depois de subtraídos os padrões de fundo, a frente a norte destacou-se com nitidez e surgiram ondas secundárias mais pequenas no interior do anel principal.

Sem esta limpeza, a variabilidade oceânica comum poderia facilmente parecer estrutura de tsunami e dificultar a leitura do que o satélite captou.

Ondas dentro de ondas

A imagem não mostrava apenas uma crista, porque várias ondulações mais curtas seguiam atrás da frente principal.

Essas ondulações atrasadas são um sinal de dispersão: diferentes comprimentos de onda viajam a velocidades distintas, fazendo com que o tsunami se “estique” durante a propagação.

Perto da frente mais intensa, a onda elevou-se cerca de 6 inches (15 centimeters) e estendeu-se por mais de 62 miles (100 kilometers).

Esta observação directa de um comboio de ondas em dispersão deu aos cientistas uma oportunidade rara de ver um comportamento que os modelos há muito antecipavam.

Quando o modelo encontra a medição

As simulações computacionais do sismo geraram frentes praticamente nas mesmas posições e em tempos muito semelhantes aos observados.

Com um cenário simples de rutura, o modelo reproduziu melhor a fase das ondas líderes do que a sua dimensão.

Ainda assim, as alturas medidas foram superiores: a discrepância teve uma média de cerca de 5 inches (13 centimeters) e, em alguns locais, foi muito maior. As simulações subestimaram de forma consistente as amplitudes observadas.

Porque falhou o ajuste

As estimativas da fonte deste sismo continuam incertas, em parte porque a cobertura sísmica naquela zona do Pacífico é limitada.

Mesmo pequenas mudanças na localização do movimento da falha podem alterar quanto a água sobe e para onde a energia se propaga.

Outra análise deslocou a fonte cerca de 12 miles (19 kilometers) para se ajustar melhor aos registos regionais disponíveis.

Sob a onda, a batimetria acidentada - a forma do fundo do mar - terá provavelmente introduzido pequenas reflexões e desvios que o modelo simples não captou.

O que os cientistas ganham

Um registo bidimensional oferece aos especialistas em tsunamis algo que quase nunca têm: a disposição completa da onda enquanto se move.

Essa visão mais abrangente ajuda a testar hipóteses sobre a fonte sísmica, porque direcção, curvatura e espaçamento transportam pistas sobre o que ocorreu em profundidade.

Passagens de satélites anteriores podiam confirmar o tempo de chegada ou a altura, mas deixavam a maior parte da estrutura lateral apenas inferida.

A conclusão sublinha que dados bidimensionais permitem separar com mais eficácia as ondas de tsunami dos sinais de fundo do oceano.

Raro, mas esclarecedor

Captar um tsunami a partir da órbita continua a depender da sorte, porque satélites e ondas rápidas raramente se encontram no instante certo.

Durante a fase inicial do SWOT, com repetição diária, esse alinhamento improvável aconteceu, e a plataforma atravessou o sinal em cerca de quatro minutos.

Após a calibração, a missão passou para uma órbita de repetição de 21 dias, tornando ainda mais difícil esperar encontros semelhantes.

Essa raridade limita o uso directo em alertas, mas faz de cada sobrevoo bem-sucedido um teste exigente à forma como os tsunamis realmente se comportam.

Investigação futura sobre tsunamis

O novo mapa reúne, numa única cena, o movimento do sismo, a viagem em mar profundo, as ondulações de arrasto e o erro dos modelos - algo que os cientistas não conseguiam observar desta forma.

Com melhores estimativas da fonte e mais missões capazes de varrer faixas largas, estes sobrevoos raros poderão tornar-se uma das verificações mais rigorosas da física dos tsunamis e do risco associado.