Pela primeira vez, um satélite conseguiu mapear um tsunami em duas dimensões.

Investigadores registaram, pela primeira vez, um mapa bidimensional de um tsunami a atravessar o oceano aberto, captado por um satélite pouco depois de um grande sismo.

Esta perspetiva transforma um perigo que se desloca rapidamente num padrão quantificável, mostrando como a onda se propagou, se dividiu e transportou energia por uma área muito vasta.

Como o tsunami começou

Às 2:57 UTC de 19 de maio de 2023, um sismo de magnitude 7,7 ocorreu a sudeste das Ilhas Loyalty.

A rutura, pouco profunda, elevou uma parte do fundo do mar e esse levantamento brusco pôs em movimento a água acima, deslocando-a.

Pouco depois, marégrafos costeiros e sensores ao largo em todo o sudoeste do Pacífico começaram a registar a perturbação à medida que se afastava.

Quando o SWOT passou pela zona perto das 4:00 UTC, a onda em expansão já avançava rapidamente sobre águas profundas.

Alinhamento raro do satélite

Uma extensa faixa de oceano a sudeste das Ilhas Loyalty revelou duas frentes distintas de tsunami a deslocarem-se sobre águas profundas num único percurso do satélite.

Ao seguir esse sinal, Jean H. M. Roger, da Earth Sciences New Zealand, demonstrou que a estrutura correspondia a um tsunami em propagação e não a movimento oceânico habitual.

Uma das frentes parecia mais intensa e encontrava-se mais afastada da origem, enquanto uma segunda frente, mais fraca, seguia a mesma trajetória poucos minutos depois.

Como ambas as frentes foram registadas durante a mesma passagem, a observação captou um campo de onda contínuo, abrindo espaço para uma análise mais aprofundada sobre a forma como os tsunamis evoluem em condições de oceano aberto.

Tsunami em 2D: o que o SWOT consegue ver

Antes deste episódio, os instrumentos em órbita costumavam “cortar” os tsunamis como linhas estreitas, obrigando os cientistas a reconstruir a forma global mais tarde.

Ao contrário de satélites mais antigos, o Surface Water and Ocean Topography (SWOT) varre uma faixa larga, registando simultaneamente a dimensão transversal e longitudinal.

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

Com a estrutura lateral finalmente visível, os investigadores conseguem distinguir a geometria real da onda de pequenas irregularidades normais do oceano com muito maior confiança.

Limpar a imagem

Os dados de altura em oceano aberto combinam muitos sinais, e um tsunami pode ficar oculto entre ondulação, correntes, marés e redemoinhos.

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

Depois de eliminados esses padrões de fundo, a frente a norte destacou-se com nitidez, enquanto ondas secundárias mais pequenas surgiam no interior do anel principal.

Sem esta limpeza, a variabilidade normal do oceano poderia facilmente ser confundida com estrutura de tsunami e obscurecer a história registada pelo satélite.

Ondas dentro de ondas

A imagem mostrou mais do que uma única crista, porque várias ondulações mais curtas seguiam atrás da frente principal.

Essas ondulações atrasadas refletiam a dispersão: diferentes comprimentos de onda deslocam-se a velocidades diferentes, fazendo com que o tsunami se “estique” à medida que avança.

Junto da frente mais forte, a onda elevou-se cerca de 15 centímetros e estendeu-se por mais de 100 quilómetros.

Esta observação direta de um trem de ondas em dispersão deu aos cientistas uma visão rara de um comportamento que os modelos há muito antecipam.

Quando o modelo encontra a medição

Simulações computacionais do sismo produziram frentes praticamente nos mesmos locais e em momentos muito semelhantes.

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

As alturas medidas continuaram, ainda assim, a ser superiores: a discrepância média foi de cerca de 13 centímetros e, em alguns pontos, foi muito maior. As simulações subestimaram de forma consistente as amplitudes observadas.

Porque é que o ajuste falhou

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

Mesmo uma pequena alteração na posição em que a falha se moveu pode mudar quanto a água sobe e por onde a energia se propaga.

Outra análise deslocou a fonte cerca de 19 quilómetros para corresponder melhor aos registos regionais disponíveis.

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

O que os cientistas ganham com um registo bidimensional

Um registo em duas dimensões dá aos especialistas em tsunamis algo que quase nunca têm: a disposição completa da onda em movimento.

Esta visão mais abrangente ajuda a testar hipóteses sobre a fonte do sismo, porque direção, curvatura e espaçamento transportam indícios sobre o que aconteceu em profundidade.

Passagens anteriores de satélites podiam confirmar tempos de chegada ou alturas, mas deixavam a maior parte da estrutura lateral por inferir.

A conclusão sublinha que os dados bidimensionais permitem separar melhor as ondas de tsunami dos sinais de fundo do oceano.

Raro, mas revelador

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 ocorreu, e a nave atravessou o sinal em cerca de quatro minutos.

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

Essa raridade limita a utilidade para aviso, mas faz de cada passagem bem-sucedida um teste poderoso à forma como os tsunamis se comportam na realidade.

Investigação futura sobre tsunamis com o SWOT

O novo mapa liga, num único quadro, o movimento do sismo, a propagação em mar profundo, as ondulações que seguem atrás e o erro do modelo - elementos que antes não podiam ser vistos em conjunto.

Com melhores estimativas da fonte e mais missões de varrimento em faixa larga, estas passagens raras podem tornar-se uma das verificações mais rigorosas da física dos tsunamis e do risco associado.