Satellietgegevens van een schip vangen voor het eerst tsunami veroorzaakt door een aardverschuiving
R/V Sikuliaq in de haven van Seward, Alaska, in mei 2022.
Aardverschuivingen die tsunamis genereren vormen een serieus risico voor kustgemeenschappen, vooral binnen smalle fjorden waar hoge kliffen golven kunnen opvangen en versterken. Wetenschappers vertrouwen sterk op aardbevingsgebaseerde observatiesystemen om tsunamiwaarschuwingen uit te geven, maar deze methoden vangen niet altijd de lokale grondbeweging op die door aardverschuivingen wordt veroorzaakt.
Voor het eerst hebben wetenschappers tsunami-golven veroorzaakt door een aardverschuiving gedetecteerd met behulp van gegevens van een satellietontvanger aan boord van een schip. Het onderzoek, geleid door CIRES en CU Boulder, gepubliceerd in Geophysical Research Letters, toont de mogelijkheden aan van een nieuwe aanpak voor het verbeteren van tsunami-detectie en -waarschuwing, wat levensreddende informatie kan bieden aan kustgemeenschappen.
“Aardverschuivingen in water kunnen een tsunami produceren, en sommige ervan kunnen behoorlijk groot en destructief zijn,” zei CIRES Fellow Anne Sheehan, professor in de Geologische Wetenschappen aan CU Boulder en co-auteur van de studie. “Wetenschappers hebben grotere, door aardbevingen veroorzaakte tsunamis vastgelegd met behulp van scheepsnavigatiesystemen. Ons team had apparatuur op de juiste plaats op het juiste moment om te laten zien dat deze methode ook werkt voor door aardverschuivingen gegenereerde tsunamis.”
Op 8 mei 2022 veroorzaakte een aardverschuiving nabij de havenstad Seward, Alaska, dat puin in Resurrection Bay viel, wat leidde tot een reeks kleine tsunami-golven. De R/V Sikuliaq, een onderzoeks schip dat eigendom is van de National Science Foundation en wordt beheerd door de Universiteit van Alaska Fairbanks, lag 650 meter (0,4 mijl) verderop. Gelukkig was het uitgerust met een externe Global Navigation Satellite System (GNSS) ontvanger die eerder was geïnstalleerd door Ethan Roth, de wetenschappelijk operationeel manager van het schip en co-auteur van de studie.
“Ik was toevallig op dat moment in Alaska om seismometers van een ander onderzoek op te halen,” zei Sheehan. “Ik besloot de Sikuliaq te bezoeken, en het bleek dat er een aardverschuiving was geweest een dag of twee eerder. Een van de bemanningsleden heeft het gefilmd, en we dachten: ‘Wauw, dit is een geweldig signaal om in de gegevens te zoeken.’
Adam Manaster, toen een afgestudeerde student die werkte in Sheehan’s geofysica onderzoeksgroep bij CIRES en CU Boulder, leidde het project. Het onderzoeksteam bestond ook uit wetenschappers van de USGS en de Universiteit van Alaska Fairbanks. Het team gebruikte gegevens van de externe GNSS-ontvanger van het schip en open-source software om veranderingen in de verticale positie van de R/V Sikuliaq tot op het centimeter-niveau te berekenen. Ze creëerden een tijdreeks die de hoogte van het schip vóór, tijdens en na de aardverschuiving toonde.
Vervolgens vergeleken de onderzoekers de gegevens met een model van een aardverschuiving-tsunami, dat de generatie en beweging van tsunami-golven van de kustlijn naar het schip simuleerde. Hun resultaten tonen aan dat de verticale beweging van het schip consistent was met het evenement, wat de eerste detectie van een door een aardverschuiving gegenereerde tsunami met een satellietnavigatiesysteem aan boord van een schip bevestigt.
“Dit onderzoek bewijst dat we schepen kunnen gebruiken om de timing en omvang van deze aardverschuiving-tsunami evenementen te beperken,” zei Manaster. “Als we de gegevens snel genoeg verwerken, kunnen waarschuwingen worden verzonden naar degenen in het getroffen gebied, zodat ze kunnen evacueren en uit de gevarenzone kunnen komen.”
Dit werk bouwt voort op eerder onderzoek dat door CIRES werd geleid en dat aantoonde hoe GPS-gegevens van commerciële schepen konden worden gebruikt om tsunami-voorwaarschuwingssystemen te verbeteren. “De wetenschap toont aan dat deze aanpak werkt,” zei Sheehan. “Zoveel schepen hebben nu real-time GPS, maar als we het op grotere schaal willen implementeren, moeten we samenwerken met de scheepvaartindustrie om de gegevens aan boord toegankelijk te maken voor wetenschappers.”