Цунамитата са известни с това, че са трудни за забелязване в открития океан, докато се приближават към брега. Но през лятото на 2025 г. учените станаха свидетели на развитието на едно такова цунами в реално време, предава ВВС. Това беше най-мощното земетресение от близо 15 години. То удари източния бряг на руския полуостров Камчатка през юли 2025 г. – трус с магнитуд 8,8, което предизвика и цунами с вълни, движещи се със скорост над 644 км/ч.
В рамките на минути се задействаха алармите в общности около Тихия океан. Милиони хора получиха заповед за евакуация в напрегнатите часове, които последваха, включително поне два милиона само в Япония. Но докато вълната се разпространяваше през океана, тя предизвика нещо повече от страх – създаде вълнички в земната атмосфера.
Огромните движения на океана нагоре и надолу нарушаваха атмосферата над него и смущаваха глобалните сателитни навигационни сигнали. Именно тези смущения позволиха на учените да засекат цунамито почти в реално време.
Съвсем случайно, предния ден американската космическа агенция НАСА беше добавила компонент с изкуствен интелект към система за предупреждение за бедствия, наречена Guardian, която позволява автоматичното сигнализиране на учените за големи събития. Приблизително 20 минути след земетресението в Камчатка, наблюдателите вече знаеха, че вълните се насочват към Хавай – цели 30 до 40 минути преди да достигнат бреговете.
За щастие, опасенията от масови разрушения не се оправдаха. Вълните, които удариха Хавай, бяха високи до 1,7 м, причинявайки само незначителни наводнения и без сериозни щети. По-голямата част от енергията на цунамито се разсея в открития океан, а най-големите вълни удариха ненаселени райони. Но ако ситуацията беше по-тежка, тези допълнителни минути предупреждение можеха да се окажат решаващи.
Случаят доказа, че НАСА вече разполага със система, способна при подходящи условия да открива цунами много преди то да достигне сушата – само чрез анализ на радиосигналите, използвани от глобални навигационни спътници при комуникация със земните станции. Същият подход може дори да засича и вулканични изригвания, изстрелвания на ракети и подземни тестове на ядрени оръжия.
„Те успяха да кажат почти в реално време „има цунами“, казва Джефри Андерсън, специалист по данни в Националния център за атмосферни изследвания на САЩ, участвал в разработването на системата Guardian. Той признава, че когато за първи път чул за идеята за подобна технология, му се сторила „някак налудничава“.
От идея през 70-те до реалност днес
Идеята за използване на радиосигнали, предавани между наземни приемници и спътници, за откриване на цунами почти в реално време съществува от десетилетия. Още през 70-те години на миналия век няколко академични статии обсъждат подобна система, но едва през 2020-те години тя става реалност с появата на Guardian. През 2022 г. Андерсън и екип от Лабораторията за реактивно движение на НАСА в Калифорния, САЩ, публикуваха проучване, представящо ключовите детайли за системата.
Причината навигационните спътници да могат да регистрират цунами е движението на морето нагоре-надолу. Докато цунамито се сформира в открития океан, вълните му първоначално могат да са – едва 10-50 см – и почти невидими.
„Цунамито е почти незабележимо, докато се движи в открития океан“, казва Юе Синтия Ву, изследовател по морското инженерство в Университета в Мичиган, специализирана в динамиката на океанските вълни.
Това движение обаче е в гигантски мащаб, пренасяйки изключително големи количества вода наведнъж. То измества въздуха над океана и нарушава атмосферата, създавайки вълнички в слоя от заредени частици, които образуват йоносферата на около 50 до 300 километра над земната повърхност. Тези вълнички променят броя на електроните в различни части на йоносферата.
Навигационните спътници използват двойни честоти, за да комуникират със земните станции. Когато броят на електроните в йоносферата се увеличи, това води до необичайни забавяния в пристигането на сигналите. Чрез измерването на тези забавяния, системи като Guardian могат да засекат необичайни явления в йоносферата.
GPS инженерите отдавна знаят, че сигналите се нарушават по този начин и те трябва да коригират този „шум“, за да запазят точността на навигацията. Но земните учени осъзнаха, че този шум може да бъде използван за откриване на цунами.
„Това са умни хора, които мислят нестандартно“, коментира Андерсън.
През последните години изследователите успяха да разпознаят отпечатъците на цунами и вулкани в данните от йоносферата. Майкъл Хики почетен професор по физика в Аеронавтичния университет „Ембри-Ридъл“ в Дейтона Бийч, Флорида, който от години изучава атмосферните вълни, и колегите му ретроспективно анализираха земетресението с магнитуд 9,1, което удари североизточното крайбрежие на Япония през 2011 г. и предизвика цунами. „Видяхме пръстените“, спомня си Хики, визирайки гигантските вълни в йоносферата над Япония, визуализирани чрез данни за електронната плътност.
Огромното вулканично изригване в Тонга през 2022 г. също остави отчетливи следи в йоносферата, които учените по-късно анализираха подробно.
Но никое голямо цунами не беше проследявано в реално време чрез този метод – до земетресението в Камчатка тази година. Макар прогнозите да бяха направени с помощта на системата за откриване на цунами DART на Националната океанска и атмосферна администрация, която използва шамандури, закотвени за океанското дъно, системата Guardian позволи вълните да бъдат проследени в момента на тяхното развитие.
Атмосферата като радар: Guardian и надеждите за ранно откриване на цунами
Проследяването на атмосферата поражда надежди, че система като Guardian би могла да открива цунамита още в открития океан, преди да се издигнат до голяма височина и да се разбият в бреговете. Това би позволило на общностите да получават по-ранни предупреждения и да се избегнат фалшиви аларми.
Технологията има потенциал да се прилага и към други явления, освен земетресения и вулканични изригвания. Тя може да помогне дори за откриване на ядрени експлозии. Вълните в йоносферата например потвърдиха, че Северна Корея е извършила подземни тестове на ядрени оръжия през 2009 г.
Минутите, които спасяват животи
Досега системите за наблюдение на цунами разчитаха основно на сеизмометри, които анализират земетресения по целия свят, и на океански буйове, регистриращи внезапни промени във височината на вълните. Но тези инструменти не дават толкова изчерпателна и незабавна картина, колкото данните от йоносферата.
„Минутите са от решаващо значение за евакуацията при цунами, затова ранните засичания на Guardian са важен напредък за безопасността“, казва Харолд Тобин, сеизмолог от Университета на Вашингтон.
Андерсън допълва, че наблюдението на йоносферата, а не само на сеизмометрите, може да улесни откриването на цунами, предизвикани от свлачища.
Поглед към бъдещето
Скоро Guardian може да не е единственият такъв инструмент.
„В Европа разработваме собствена версия“, казва Елвира Астафьева, старши изследовател по геофизика и космически науки в Парижкия институт по физика на Земята.
Тя и колеги ѝ планират тестове през следващите години, като системата може да обхване големи райони – включително Индийския океан, където Франция има територии. Хики твърди, че е възможно цунамита да се засичат и чрез въздушно сияние – слабо светене в атмосферата, предизвикано от големи смущения във въздуха.
Но Guardian все още не е завършена. Андерсън обяснява, че бъдещи подобрения ще позволят не само автоматично откриване, но и прогнозиране на поведението на вълните.
„Това би означавало автоматизирна прогноза за размера на вълните, къде ще ударят сушата и кога“, казва той. На всеки десетина минути системата би могла да генерира нови предвиждания, докато цунамито се развива.
Все още обаче има някои ограничения. Диего Мелгар, експерт по земетресения, цунами и системи за ранно предупреждение в Университета на Орегон, отбелязва, че йоносферата реагира със закъснение от няколко до десетки минути. За общности, близки до епицентъра това е твърде бавно. За локални предупреждения този сигнали идва твърде късно, за да помогне.
Големите цунамита обаче могат да прекосяват цели океански басейни. При бедствието на Boxing Day през 2004 г., което опустоши бреговете около Индийския океан и отне живота на около 228 000 души, вълните достигнаха Шри Ланка два часа след земетресението край Индонезия, а до източното крайбрежие на Сомалия – след седем часа.
Системи като Guardian могат да осигурят решаващи ранни предупреждения за по-отдалечени общности при подобни бедствия.
„Ако нещо ще се разпространява на разумно разстояние, тогава да – това ще спаси животи“, заключава Хики.
