해수면 높이를 관측하는 NASA의 '수면 및 해양지형 표면고도위성(SWOT)'은 올해 7월 말 캄차카반도에서 발생한 강진으로 인해 예상치 못하게 거대 쓰나미를 고해상도로 관측해 우주에서 발생한 쓰나미의 상세한 파노라마 이미지를 과학계에 처음으로 제공했다.

연구원들은 "The Seismic Record" 저널에 발표된 최신 논문에서 이 관찰이 태평양 분지에서 쓰나미 파도의 전파와 상호 작용에 대한 복잡한 세부 사항을 밝혀냈으며, "거의 분산이 발생하지 않고 형태가 기본적으로 그대로 유지된다"는 대형 쓰나미에 대한 오랜 전통적 이해에 도전했다고 지적했습니다.

7월 29일 사할린-캄차카 섭입대에서 규모 8.8의 강한 지진이 발생했다. 이는 1900년 이후 세계에서 기록된 6번째로 큰 지진이었으며 태평양에서 바다를 건너 쓰나미를 일으켰습니다. 아이슬란드 대학의 Angel Ruiz-Angulo와 그의 팀은 SWOT으로 얻은 해수면 높이 데이터를 쓰나미 경로에 배치된 심해 쓰나미 관측 부표(DART)의 기록과 결합하여 이번 사건의 변동 과정을 재구성했습니다. SWOT의 관찰에 따르면 쓰나미는 여러 개의 파도 열차가 공간에 서로 얽혀 있고 겹쳐져 있는 태평양 분지에서 미세하고 복잡한 파도 구조를 나타내는 것으로 나타났습니다. 이는 단지 몇 개의 부표와 전통적인 고도계만이 "가는 선을 따라 통과"했던 과거에 볼 수 있었던 제한된 정보를 훨씬 뛰어넘는 것입니다.

SWOT 위성은 NASA와 프랑스 국립 우주 연구 센터가 공동으로 개발하여 2022년 12월에 발사되었습니다. 초기 목표는 지구 표면(바다, 호수, 강 포함)의 수역에 대한 글로벌 고정밀 측정을 달성하는 것입니다. SWOT은 최대 약 120km 폭의 관측지와 높은 공간 분해능 데이터를 통해 짧은 시간에 광범위한 해역에서 해수면 높이의 미세한 변동을 포착할 수 있습니다. 이전에는 해양 소용돌이와 같은 미세한 동적 과정을 연구하는 데 주로 사용되었습니다. Ruiz-Angulo는 팀이 원래 소규모 해양 구조를 연구하기 위해 SWOT 데이터만 사용했으며 대규모 쓰나미 사건을 포착하는 일이 "일어날" 것이라고 예상하지 않았으므로 쓰나미 연구를 위한 새로운 관찰 창을 열었다고 말했습니다.

전통적인 쓰나미 이론에서는 대형 쓰나미의 파장이 바다의 깊이보다 훨씬 크기 때문에 이러한 파도는 일반적으로 "비분산" 중력파로 간주됩니다. 즉, 전체 파동 모양은 기본적으로 전파 과정에서 유지되며 선두파와 후속 파동열로 크게 분해되지 않습니다. 그러나 이번에 SWOT에서 얻은 데이터는 상당한 분산 특성을 보여줍니다. 주 파고 정점 이후에는 일련의 후미파열이 있으며, 전파 및 에너지 분포는 분산 효과를 고려한 수치 시뮬레이션 결과와 더 일치합니다. 이를 토대로 연구팀은 대형 쓰나미를 단순히 비분산파로 간주한다는 기존의 가정은 불완전하며, 분산 관련 역학 메커니즘을 예측 및 시뮬레이션 모델에 추가로 접목할 필요가 있다고 보고 있다.

관측과 시뮬레이션을 비교할 때 연구원들은 지진파와 표면 변형 데이터를 사용하여 구축된 초기 쓰나미 소스 모델이 일부 DART 조석 관측소의 측정 기록과 완전히 일치하지 않는다는 사실도 발견했습니다. 모델에 의해 예측된 쓰나미 도착 시간은 두 관측 지점에서 각각 더 빠르거나 늦었습니다. 그런 다음 연구팀은 지진 파열 지역의 공간적 범위를 재평가하기 위해 DART 데이터를 제약 조건으로 사용하여 역산 분석을 수행했습니다. 그 결과, 캄차카 지진의 파열대는 남쪽으로 더 확장돼, 기존 모델에서는 약 300km로 추정됐는데, 총 파열 길이는 약 400㎞로 나타났다.

연구 공동저자인 디에고 멜가(Diego Melgar)는 2011년 일본 도호쿠해에서 발생한 진도 9.0의 지진 이후 과학계가 얕은 미끄러짐의 분포를 제한하는 데 있어 쓰나미 데이터의 중요성을 점점 더 인식하게 되었다고 지적했습니다. 그러나 쓰나미 전파의 유체역학적 모델링과 고체 지구의 지진파 전파 시뮬레이션 사이에는 기술적 차이가 크기 때문에 두 가지 유형의 데이터를 동일한 역산 프레임워크에 체계적으로 통합하는 것은 여전히 ​​업계에서 일반적인 관행이 아닙니다. SWOT와 DART의 공동 분석은 다중 소스 관측 데이터를 완전히 통합하면 대규모 지진의 파열 과정과 이로 인해 발생하는 쓰나미의 특성을 보다 정확하게 특성화하는 데 도움이 될 수 있음을 다시 한 번 보여줍니다.

1952년 사할린-캄차카 섭입대에서 규모 9.0의 대지진이 발생해 태평양 거대 쓰나미가 촉발됐고, 이후 태평양 전역에 대한 국제조기경보체제 구축이 직접적으로 추진됐다. 이 시스템은 2025년 대회에서도 다시 한 번 역할을 했다. Ruiz-Angulo는 SWOT과 같은 고해상도 위성 관측 데이터가 향후 예측 작업에 정기적으로 사용될 수 있다면 실시간 또는 거의 실시간에 가까운 쓰나미 경보의 정확성과 신뢰성이 크게 향상될 것으로 기대한다고 말했습니다. 논문의 저자는 이 "우연히 포착된" 거대한 쓰나미가 쓰나미 모니터링 및 재난 경고에서 위성 고도계의 적용 가치를 입증하기 위한 강력한 경험적 기반을 제공한다고 믿습니다.

/ScitechDaily에서 편집됨