Le « Water Surface and Ocean Terrain Surface Height Satellite » (SWOT) de la NASA, utilisé pour observer les hauteurs de la surface de la mer, a obtenu de manière inattendue une observation à haute résolution sans précédent d'un énorme tsunami lorsqu'un fort tremblement de terre s'est produit au large de la péninsule du Kamtchatka à la fin du mois de juillet de cette année, fournissant à la communauté scientifique la première image panoramique détaillée d'un tsunami depuis l'espace.
Les chercheurs ont souligné dans le dernier article publié dans la revue "The Seismic Record" que cette observation révélait les détails complexes de la propagation et de l'interaction des vagues de tsunami dans le bassin du Pacifique, remettant en question la compréhension traditionnelle de longue date des grands tsunamis selon laquelle "presque aucune dispersion ne se produit et la forme reste fondamentalement intacte".
Le 29 juillet, un fort séisme d'une magnitude de moment de 8,8 s'est produit dans la zone de subduction de Sakhaline-Kamtchatka. Il s'agit du sixième plus grand tremblement de terre enregistré dans le monde depuis 1900 et a déclenché un tsunami traversant les océans du Pacifique. Angel Ruiz-Angulo de l'Université d'Islande et son équipe ont combiné les données sur la hauteur de la mer obtenues par SWOT avec les enregistrements de la bouée d'observation des tsunamis en haute mer (DART) déployée sur la trajectoire du tsunami pour reconstruire le processus de fluctuation de cet événement. Les observations de SWOT montrent que les tsunamis présentent une structure de vagues fine et complexe dans le bassin du Pacifique, avec de multiples trains de vagues entrelacés et superposés dans l'espace, dépassant de loin les informations limitées qui pouvaient être observées dans le passé lorsque seuls quelques bouées et altimètres traditionnels "passaient le long d'une ligne mince".
Le satellite SWOT a été développé conjointement par la NASA et le Centre national de la recherche spatiale français et lancé en décembre 2022. Son objectif initial est de réaliser des mesures mondiales de haute précision des masses d'eau à la surface de la Terre (y compris les océans, les lacs et les rivières). Grâce à une bande d'observation jusqu'à environ 120 kilomètres de large et à des données à haute résolution spatiale, SWOT peut capturer les minuscules fluctuations de la hauteur de la surface de la mer dans un large éventail de zones maritimes en peu de temps. Il était auparavant principalement utilisé pour étudier des processus dynamiques fins tels que les tourbillons océaniques. Ruiz-Angulo a déclaré qu'à l'origine, l'équipe n'utilisait que les données SWOT pour étudier les structures océaniques à petite échelle et ne s'attendait pas à « arriver » à détecter un tsunami à grande échelle, ouvrant ainsi une nouvelle fenêtre d'observation pour la recherche sur les tsunamis.
Dans la théorie traditionnelle des tsunamis, étant donné que la longueur d'onde d'un grand tsunami est beaucoup plus grande que la profondeur de l'océan, ces vagues sont généralement considérées comme des ondes de gravité « non dispersives », c'est-à-dire que la forme globale des vagues est fondamentalement maintenue pendant le processus de propagation et ne sera pas décomposée de manière significative en ondes principales et trains d'ondes ultérieurs. Cependant, les données obtenues par SWOT montrent cette fois des caractéristiques de dispersion significatives : après la crête principale de l'onde, il y a une série de trains d'ondes traînantes, dont la propagation et la distribution d'énergie sont plus cohérentes avec les résultats de simulation numérique qui prennent en compte l'effet de dispersion. Sur cette base, l’équipe de recherche estime que l’hypothèse existante selon laquelle les grands tsunamis sont simplement considérés comme des vagues non dispersives est incomplète et qu’il est nécessaire d’intégrer davantage les mécanismes dynamiques liés à la dispersion dans les modèles de prévision et de simulation.
En comparant les observations et les simulations, les chercheurs ont également constaté que le premier modèle de source du tsunami construit à partir des données d'ondes sismiques et de déformation de surface n'était pas complètement cohérent avec les enregistrements mesurés de certaines stations de marée DART : l'heure d'arrivée du tsunami prédite par le modèle était respectivement plus tôt et plus tard aux deux points d'observation. L'équipe a ensuite mené une analyse d'inversion en utilisant les données DART comme contrainte pour réévaluer l'étendue spatiale de la zone de rupture sismique. Les résultats ont montré que la zone de rupture du séisme du Kamtchatka s'étendait plus au sud, avec une longueur totale de rupture d'environ 400 kilomètres, alors que le modèle précédent estimait environ 300 kilomètres.
Le co-auteur de la recherche, Diego Melgar, a souligné que depuis le séisme de magnitude 9,0 dans la mer de Tohoku au Japon en 2011, la communauté scientifique a de plus en plus reconnu la valeur importante des données sur les tsunamis pour limiter la répartition des glissements peu profonds. Cependant, en raison des énormes différences techniques entre la modélisation hydrodynamique de la propagation des tsunamis et la simulation de la propagation des ondes sismiques sur la terre solide, il n'est toujours pas courant dans l'industrie d'intégrer systématiquement les deux types de données dans le même cadre d'inversion. Cette analyse conjointe de SWOT et DART montre une fois de plus qu'une intégration complète des données d'observation multi-sources peut aider à caractériser plus précisément le processus de rupture des grands séismes et les caractéristiques du tsunami déclenché par celui-ci.
Un tremblement de terre majeur d'une magnitude de moment de 9,0 s'est produit dans la zone de subduction de Sakhaline-Kamtchatka en 1952, déclenchant un énorme tsunami dans le Pacifique et favorisant directement la construction ultérieure d'un système international d'alerte précoce pour l'ensemble de la région du Pacifique. Ce système a également joué un rôle à nouveau lors de l’événement de 2025. Ruiz-Angulo a déclaré que si les données d'observation par satellite à haute résolution telles que SWOT pouvaient être utilisées régulièrement dans les opérations de prévision à l'avenir, elles devraient améliorer considérablement la précision et la fiabilité des alertes aux tsunamis en temps réel ou quasi réel. L'auteur de l'article estime que cet énorme tsunami « capturé accidentellement » fournit une base empirique solide pour démontrer la valeur d'application des altimètres satellites dans la surveillance des tsunamis et l'alerte en cas de catastrophe.
Compilé à partir de /ScitechDaily