NASA卫星首获巨大太平洋海啸高分辨率全景图

一场发生在俄罗斯勘察加半岛附近、震级达8.8级的强烈地震，在7月下旬掀起横扫太平洋的海啸，而一颗专门用于测量海洋表面高度的卫星，首次以高分辨率从太空完整“追踪”到了这股巨浪。

最新发表于《The Seismic Record》的一项研究指出，美国和法国联合研制的“地表水与海洋地形”（SWOT）卫星，记录下了由这次俯冲带地震所触发大型海啸的首条高分辨率空间观测轨迹，呈现出远比预期复杂得多的波动结构，能量在浩瀚洋面上不断扩散与散射。研究人员认为，这一成果有望帮助人类更深入理解海啸传播机理，进而改进对沿海地区潜在影响的评估。

该研究由冰岛大学研究人员安赫尔·鲁伊斯‑安古洛（Angel Ruiz-Angulo）等人完成，他们将SWOT卫星获取的海面高度数据，与布设在海啸传播路径上的DART（深海海啸评估与报告）浮标观测记录进行了联合分析。结果不仅揭示了异常复杂的海啸波形细节，也为重建这次勘察加—千岛弧俯冲带8.8级大地震的破裂过程提供了新约束；这场地震发生在7月29日，是1900年以来全球记录到的第六大地震。

鲁伊斯‑安古洛形容，SWOT数据就像给科研人员换上了一副“新眼镜”。此前，科研界主要依赖遍布太平洋的DART浮标获取海啸信息，只能在海洋辽阔面域上的有限点位“抽样”记录海啸信号；其他卫星虽然也能观测海面高度变化，但在理想情况下也只能“扫过”海啸的一条细线。相比之下，SWOT每次过境可以获取宽达约120公里的海面条带数据，并以前所未有的高空间分辨率刻画海面高度起伏。

SWOT卫星于2022年12月发射，由美国航天局与法国国家太空研究中心（CNES）合作研制，其核心任务是开展全球地表水体和海洋表面的首次高精度测绘。鲁伊斯‑安古洛表示，他和合著者查理·德·马雷兹（Charly de Marez）此前已利用SWOT数据研究海洋中的小尺度涡旋等结构长达两年多，原本并未想到有机会“撞见”一次大型海啸。

这次观测也迫使科研界重新思考大型海啸的传播特性。长期以来，主流观点认为，波长远大于海洋平均水深的巨型海啸属于“非色散波”，在跨洋传播过程中应当以整体波形为主，能量不易分裂成多组波。然而，SWOT获取的这次事件数据，却清晰显示出色散效应的存在：海啸能量在传播过程中分解为多组不同波分量，并表现出显著的空间散开和结构调制。

研究团队将包含色散行为的数值模拟结果与卫星和浮标实测进行对比后发现，这类“色散模型”与真实观测的吻合程度，明显优于沿用传统假设的简化模型。鲁伊斯‑安古洛指出，这意味着目前常用的海啸数值模型在物理机制上“缺了点什么”，尤其是对大尺度海啸波群内部结构和能量再分配的刻画仍不充分。他进一步推测，这些额外的色散能量，可能导致在海啸主波峰前后伴随“尾随波”调制，进而在靠近某些海岸时影响到局地波高和到达顺序，这些潜在效应都亟待量化并纳入未来的预报系统中。

在这项研究中，团队还将SWOT和DART观测与此前基于地震震源与地表形变数据所做的海啸预报进行比对。他们发现，在某些深海监测点，传统预报的海啸到时与DART实测并不吻合：在一个站点模型给出的到时偏早，而在另一个站点则偏晚。为解决这一矛盾，研究人员采用所谓“反演”方法，以浮标实测为约束重新估计震源破裂特征，结果显示，这次8.8级地震的破裂带向南延伸的范围比以往模型预估的更远，总长度约达400公里，明显长于先前估计的300公里。

论文合著者迭戈·梅尔加（Diego Melgar）指出，自2011年日本东北外海9.0级地震以来，地震学界逐渐认识到，海啸观测数据对于约束浅部断层滑动分布具有极高价值。近些年，研究者一直尝试将DART等海啸数据与传统的地震波和地表形变量测整合，但在实际业务中，这类多源数据耦合仍未完全常态化，重要原因之一是：模拟海啸的流体动力学模型与模拟地震波传播的固体地球模型在物理与计算框架上存在较大差异。他强调，从本次研究再次可以看出，将更多种类的观测结合起来，对理解震源特性与海啸行为至关重要。

勘察加—千岛弧一带是全球著名的强震与海啸多发区。早在1952年，该区域一次震级达9.0级的大地震便曾引发横扫太平洋的大海啸，并直接推动了国际海啸预警体系的建立，这一体系也在2025年的此次事件中发挥了预警和发布警报的关键作用。

科研人员表示，随着类似SWOT的卫星观测数据持续积累，未来有望在实时或准实时海啸预报方面发挥更大作用。鲁伊斯‑安古洛表示，如果今后能够在更多实际事件中重复这类成果，将有助于向决策层和资助方证明：投入专门的卫星观测能力，对提升全球海啸监测与预警水平具有长远价值。