NASA衛星首獲巨大太平洋海嘯高分辨率全景圖

一場發生在俄羅斯勘察加半島附近、震級達8.8級的強烈地震，在7月下旬掀起橫掃太平洋的海嘯，而一顆專門用于測量海洋表面高度的衛星，首次以高分辨率從太空完整“追蹤”到了這股巨浪。

最新發表于《The Seismic Record》的一項研究指出，美國和法國聯合研制的“地表水與海洋地形”（SWOT）衛星，記錄下了由這次俯沖帶地震所觸發大型海嘯的首條高分辨率空間觀測軌跡，呈現出遠比預期復雜得多的波動結構，能量在浩瀚洋面上不斷擴散與散射。研究人員認為，這一成果有望幫助人類更深入理解海嘯傳播機理，進而改進對沿海地區潛在影響的評估。

該研究由冰島大學研究人員安赫爾·魯伊斯?安古洛（Angel Ruiz-Angulo）等人完成，他們將SWOT衛星獲取的海面高度數據，與布設在海嘯傳播路徑上的DART（深海海嘯評估與報告）浮標觀測記錄進行了聯合分析。結果不僅揭示了異常復雜的海嘯波形細節，也為重建這次勘察加—千島弧俯沖帶8.8級大地震的破裂過程提供了新約束；這場地震發生在7月29日，是1900年以來全球記錄到的第六大地震。

魯伊斯?安古洛形容，SWOT數據就像給科研人員換上了一副“新眼鏡”。此前，科研界主要依賴遍布太平洋的DART浮標獲取海嘯信息，只能在海洋遼闊面域上的有限點位“抽樣”記錄海嘯信號；其他衛星雖然也能觀測海面高度變化，但在理想情況下也只能“掃過”海嘯的一條細線。相比之下，SWOT每次過境可以獲取寬達約120公里的海面條帶數據，并以前所未有的高空間分辨率刻畫海面高度起伏。

SWOT衛星于2022年12月發射，由美國航天局與法國國家太空研究中心（CNES）合作研制，其核心任務是開展全球地表水體和海洋表面的首次高精度測繪。魯伊斯?安古洛表示，他和合著者查理·德·馬雷茲（Charly de Marez）此前已利用SWOT數據研究海洋中的小尺度渦旋等結構長達兩年多，原本并未想到有機會“撞見”一次大型海嘯。

這次觀測也迫使科研界重新思考大型海嘯的傳播特性。長期以來，主流觀點認為，波長遠大于海洋平均水深的巨型海嘯屬于“非色散波”，在跨洋傳播過程中應當以整體波形為主，能量不易分裂成多組波。然而，SWOT獲取的這次事件數據，卻清晰顯示出色散效應的存在：海嘯能量在傳播過程中分解為多組不同波分量，并表現出顯著的空間散開和結構調制。

研究團隊將包含色散行為的數值模擬結果與衛星和浮標實測進行對比后發現，這類“色散模型”與真實觀測的吻合程度，明顯優于沿用傳統假設的簡化模型。魯伊斯?安古洛指出，這意味著目前常用的海嘯數值模型在物理機制上“缺了點什么”，尤其是對大尺度海嘯波群內部結構和能量再分配的刻畫仍不充分。他進一步推測，這些額外的色散能量，可能導致在海嘯主波峰前后伴隨“尾隨波”調制，進而在靠近某些海岸時影響到局地波高和到達順序，這些潛在效應都亟待量化并納入未來的預報系統中。

在這項研究中，團隊還將SWOT和DART觀測與此前基于地震震源與地表形變數據所做的海嘯預報進行比對。他們發現，在某些深海監測點，傳統預報的海嘯到時與DART實測并不吻合：在一個站點模型給出的到時偏早，而在另一個站點則偏晚。為解決這一矛盾，研究人員采用所謂“反演”方法，以浮標實測為約束重新估計震源破裂特征，結果顯示，這次8.8級地震的破裂帶向南延伸的范圍比以往模型預估的更遠，總長度約達400公里，明顯長于先前估計的300公里。

論文合著者迭戈·梅爾加（Diego Melgar）指出，自2011年日本東北外海9.0級地震以來，地震學界逐漸認識到，海嘯觀測數據對于約束淺部斷層滑動分布具有極高價值。近些年，研究者一直嘗試將DART等海嘯數據與傳統的地震波和地表形變量測整合，但在實際業務中，這類多源數據耦合仍未完全常態化，重要原因之一是：模擬海嘯的流體動力學模型與模擬地震波傳播的固體地球模型在物理與計算框架上存在較大差異。他強調，從本次研究再次可以看出，將更多種類的觀測結合起來，對理解震源特性與海嘯行為至關重要。

勘察加—千島弧一帶是全球著名的強震與海嘯多發區。早在1952年，該區域一次震級達9.0級的大地震便曾引發橫掃太平洋的大海嘯，并直接推動了國際海嘯預警體系的建立，這一體系也在2025年的此次事件中發揮了預警和發布警報的關鍵作用。

科研人員表示，隨著類似SWOT的衛星觀測數據持續積累，未來有望在實時或準實時海嘯預報方面發揮更大作用。魯伊斯?安古洛表示，如果今后能夠在更多實際事件中重復這類成果，將有助于向決策層和資助方證明：投入專門的衛星觀測能力，對提升全球海嘯監測與預警水平具有長遠價值。