7月下旬、ロシアのカムチャツカ半島近くで発生したマグニチュード8.8の強力な地震により、太平洋に津波が発生した。海面の高さを測定するために特別に設計された衛星が、宇宙からこの巨大な波を初めて高解像度で完全に「追跡」しました。
『The Seismic Record』に掲載された最近の研究では、米国とフランスが共同開発した「表層水海洋地形図」（SWOT）衛星が、この海溝型地震によって引き起こされた大津波の高解像度宇宙観測軌跡を初めて記録したと指摘した。それは予想以上に複雑な波の構造を示し、そのエネルギーは広大な海面に広がり、散乱し続けた。研究者らは、この結果は人間が津波伝播メカニズムをより深く理解するのに役立ち、それによって沿岸地域への潜在的な影響の評価が改善されると期待されていると考えている。
この研究は、アイスランド大学の研究者エンジェル・ルイス・アングロ氏らによって完了した。 SWOT衛星によって得られた海面高データと、津波の伝播経路に沿って配備されたDART（深海津波評価報告）ブイの観測記録を共同で分析した。その結果、津波波形の異常に複雑な詳細が明らかになっただけでなく、カムチャツカ千島弧沈み込み帯におけるこのマグニチュード8.8の地震の破壊過程を再現するための新たな制約も提供された。この地震は7月29日に発生し、1900年以降世界で記録された中で6番目に大きな地震でした。
ルイスアングロ氏は、SWOT データが研究者に「新しい眼鏡」を与えたと述べています。これまで、科学研究コミュニティは津波情報を取得するために太平洋に広がる DART ブイに主に依存していましたが、広大な海域の限られた地点で津波信号を「サンプリング」して記録することしかできませんでした。他の衛星も海面高さの変化を観測できますが、理想的な状況下では、津波の細い線を「掃引」することしかできません。対照的に、SWOT は、通過ごとに最大約 120 キロメートル幅の海面帯データを取得し、前例のない高い空間解像度で海面高さの変動を特徴付けることができます。
SWOT衛星は2022年12月に打ち上げられる予定で、NASAとフランス国立宇宙研究センター（CNES）が共同開発した。その中心的な使命は、地球の地表水域と海洋表面の初の高精度マッピングを実行することです。ルイス・アングロ氏は、自身と共著者のチャーリー・デ・マレス氏は、これまで2年以上にわたりSWOTデータを利用して海洋の小規模な渦やその他の構造を研究しており、当初は大規模な津波に「ぶつかる」機会があるとは予想していなかった、と述べた。
この観察はまた、科学研究コミュニティに大規模な津波の伝播特性について再考することを強いました。長い間、平均的な海の深さよりもはるかに長い波長を持つ巨大津波は「非分散波」であり、海を越えて伝播する間に全体の波形によって支配されるはずであり、エネルギーは複数の波のグループに容易に分割されない、というのが主流の見解であった。しかし、SWOT によって得られたこのイベントのデータは、分散効果の存在を明確に示しました。津波エネルギーは伝播過程で異なる波成分の複数のグループに分解され、顕著な空間分散と構造変調を示しました。
研究チームは、分散挙動を含む数値シミュレーションの結果と衛星やブイからの実測値を比較し、この種の「分散モデル」と実際の観測値との一貫性が、従来の仮定を使用した単純化されたモデルよりも大幅に優れていることを発見した。 Ruiz-Angulo氏は、これは現在一般的に使用されている津波数値モデルが物理的メカニズムの点で「何かが欠けている」ことを意味し、特に大規模な津波波群の内部構造とエネルギー再分配がまだ不十分であることを指摘した。同氏はさらに、これらの追加の分散エネルギーが主要な津波波頭の前後で「後続波」の変調を引き起こし、それによって特定の海岸に接近する際の局所的な波の高さと到達順序に影響を与える可能性があると推測した。これらの潜在的な影響を定量化し、将来の予測システムに組み込む必要があります。
この研究でチームはまた、SWOT および DART 観測を、震源および地表変形データに基づく以前の津波予測と比較しました。彼らは、一部の深海監視サイトでは、伝統的に予測された津波到達時間がDARTの実際の測定値と一致していないことを発見した。あるサイトでは、モデルによって与えられた到着時間が早すぎたが、別のサイトでは到着時間が遅すぎた。この矛盾を解決するために、研究者らは、いわゆる「インバージョン」法を使用して、実際のブイの測定値を制約として使用して震源破壊特性を再推定しました。その結果、このマグニチュード8.8の地震の破壊帯は従来のモデルの予測よりもさらに南に広がり、全長は約400キロメートルと、これまで推定されていた300キロメートルを大幅に上回ったことが示された。
この論文の共著者であるディエゴ・メルガー氏は、2011年に日本の東北地方沖で発生したマグニチュード9.0の地震以来、浅い断層の滑り分布を抑制する上で津波観測データが非常に価値があることに地震学者が徐々に気づいてきたと指摘した。近年、研究者らはDARTなどの津波データを従来の地震波や表面変形測定と統合しようとしている。ただし、実際の運用では、この種のマルチソース データ結合はまだ完全に正規化されていません。重要な理由の 1 つは、津波をシミュレートする流体力学モデルと地震波の伝播をシミュレートする固体地球モデルとの間に物理的および計算的枠組みに大きな違いがあることです。同氏は、今回の研究は、震源特性と津波の挙動を理解するには、より多様な観測を組み合わせることが重要であることを改めて示していると強調した。
カムチャッカ・クリル島弧地域は、強い地震と津波が発生しやすい世界的に有名な地域です。 1952 年にはすでにこの地域でマグニチュード 9.0 の大地震が発生し、太平洋全体に津波が発生し、国際的な津波警報システムの確立が直接促進されました。このシステムは、2025 年のこのイベントでも早期警戒と警報発令において重要な役割を果たしました。
研究者らは、SWOTと同様の衛星観測データが蓄積され続けているため、将来的にはリアルタイムまたは準リアルタイムの津波予測においてより大きな役割を果たすことが期待されると述べている。ルイス・アングロ氏は、このような結果が将来、より実際の事象で繰り返されれば、専門の衛星観測能力への投資が世界的な津波監視と早期警戒レベルの向上に長期的な価値があることを意思決定者や資金提供者に証明するのに役立つだろうと述べた。