Intian valtameren toukokuisten valtavien aaltojen synty selvitetty

Toukokuun 12. päivänä jopa 11 metriä korkeudeltaan olleet aallot pyyhkivät Ranskalle kuuluvan Reunionin rantoja. Ne iskivät ensin saaren eteläosassa olevan Saint Pierren kaupungin satamaan ja heittelivät veneitä syvälle sisämaahan, tuhosivat rakennuksia ja romahduttivat teitä. Samaa tuhoa tapahtui muuallakin saarella, mutta onneksi ihmisuhreja ei tullut. Sen sijaan Indonesiassa Sumatralta Baliin ulottuvalla alueella, minne seitsenmetriset tuhoaallot iskivät kuutta päivää myöhemmin, jätti tuho jälkeensä ainakin yhden kuolleen ihmisen sekä 1200 koditonta.

Euroopan avaruusjärjestön Envisat -ympäristötutkimussatelliitti kuvaa jatkuvasti allaan olevaa merenpintaa suurtarkkuustutkallaan ja kameroillaan, ja sen lähettämistä tiedoista on nyt pystytty paikantamaan jättiaaltojen alkuperä. Yhdeksän päivän aikana kerätyt kuvat näyttävät selvästi, miten Etelä-Afrikan luona, Kapkaupungin eteläpuolella ollut myrskykeskus sai aikaan aaltoja, jotka kasvoivat jättimäisiin mittoihin ja suuntautuivat juuri Intian valtameren suuntaan.

Ranskan merentutkimuslaitoksen IFREMERin tutkija Bertrand Chapron ja Brestissä, Ranskassa, sijaitsevan BOOST Technologies -yhtiön Fabrice Collard jäljittivät aaltojen alkuperän Envsatin tutkakuvien perusteella tehtävistä aaltomalleista, joiden tulokset näkyvät oheisessa animaatiossa. Vain koko suuren merialueen kattavilla tarkoilla tiedoilla pystytään jäljittämään tällaisia tapahtumia, sillä yksittäiset havaintopisteet eivät kerro kokonaistilannetta.

"Äärimmäiset aaltosysteemit tulivat kaikki samasta myrskyalueesta, joka liikkui nopeasti ja missä oli kaksi hyvin voimakkaiden tuulien ajanjaksoa", kertoo Chapron. "Kuten animaatio näyttää, myrskyjen nostamat aallot tuottivat kaksi yhteisvaikutusaaltojen rintamaa, jotka seurasivat toisiaan ylitse koko Intian valtameren, Ensimmäinen osui Reunion-saarelle ja toinen Mauritiukselle, Australiaan ja Indonesiaan."

Aallot eivät olleet sinällään yllätys, sillä myrskyalueiden synnyttämät suuret aallot ovat tunnettu ilmiö. Sen sijaan aallot olivat Collardin mukaan 20-30% ennustettua suurempia.

"Aallonmuodostuksessa on edelleen monia tuntemattomia tekijöitä, mutta nämä nimenomaiset aallot syntyivät hyvin havaittavissa olleiden luonnonilmiöiden tuloksena", Chapron sanoo. "Käyttämällä Envisatin SAR-tutkaa aaltohavaintomoodissa, voimme paikantaa ja systemaattisesti seurata aaltorintamia maapallonlaajuisesti, jolloin voimme kehittää varoitusjärjestelmiä lähitulevaisuudessa."

"SAR-tutka pystyy havaitsemaan tarkasti aaltojen pituuden ja niiden leviämissuunnan, joten se voi auttaa merkittävästi energeettisen aaltojen monitoroinnissa", Collard toteaa.

Chapron ja Collard kehittävät parhaillaan maailmanlaajuisesti aaltorintamia seuraavaa systeemiä, joka esiteltiin ensimmäisen kerran Sveitsin Montreux'ssa huhtikuussa pidetyssä Envisat Symposiumissa. Systeemi käyttää Envisatin edistyksellistä SAR-tutkaa (ASAR, Advanced Synthetic Aperture Radar), joka voi seurata aaltoja ja tietojen perusteella aaltojen suuntaa ja aaltojen yhteisvaikutuksena syntyvien suuraaltojen saapumisaikaa sekä suuruutta kyetään ennustamaan.

Kun satelliittipohjainen systeemi on käytössä, perustuu se maailmanlaajuisesti levitettyjen pienten virtuaalisten mittauspoijujen verkostoon. Ne voisivat havaita aaltosysteemejä ja mitata niiden energiaa sekä suuntaa, paitsi että oikeiden poijujen sijaan mittaustiedot saadaan kuitenkin SAR-tutkalta sekä satelliitissa olevalta tutkakorkeusmittarilta.

Virtuaalisten poijujen mittaustiedot yhdistetään sääennustuskeskusten tekemiin meriennusteisiin ja muihin havaintoihin, pystytään rannikkoalueilla tekemään hälytys ja evakuoimaan ihmisiä muutamia tunteja ennen aaltojen iskemistä.

Myrskyt voivat synnyttää monenlaisia aaltoja, jotka voivat levitä eri suuntiin myrskykeskuksesta. Aallot, joiden aallonpituus on suurin, etenevät suurimmalla nopeudella. Kun ne etenevät valtameren ulapalla, ne keräävät helposti suuren energian ja voivat olla hyvin vaarallisia meriliikenteelle.

Kun aallot sitten lähestyvät rantaa, saa madaltuva meri aikaan sen, että aaltojen aallonkorkeus nousee voimakkaasti ainakin kaksinkertaiseksi niiden merenpäällisestä korkeudesta. Näin esimerkiksi merellä keskimäärin viisi metriä korkea aalto voi kasvaa kymmenmetriseksi jättiaalloksi rantaan osuessaan. Samoin käy tsunamiaalloissa, jotka kasvavat vaarallisiin mittasuhteisiin vasta maata lähestyessään.

Envisatin tutkalaite pystyy aaltomoodissaan havaitsemaan meren pinnalta sadan kilometrin levyiseltä alueelta kooltaan 10 x 5 km olevia alueita, joita matemaattisesti yhdistämällä ja viereisiin vertaamalla pystytään kuvista saamaan selville aaltojen keskimääräinen energia ja suunta. Tätä kutsutaan meriaaltospektriksi, minkä ESA jakaa lähes reaaliajassa tutkijoiden ja sääennustuskeskusten käyttöön.

Siinä missä Envisat on alunperin tieteelliseen tutkimukseen kehitetty satelliitti, jonka tietotuotteita voidaan käyttää myös operatiiviseen toimintaan, on ESA kehittämässä Euroopan komission kanssa osana GMES- ohjelmaa (Global Monitoring for Environment and Security) uutta operatiiviseen käyttöön suunniteltua tutkasatelliittia, Sentinel-1:tä. Se on maapallon napojen kautta kulkevalle polaariradalle lähetettävä pieni satelliitti, joka pystyy kuvaamaan edistyksellisellä SAR-tutkallaan koko maapallon pinnan muutaman vuorokauden kuluessa.

Sentinel-1:n tutkalaitteistossa on myös erityinen aaltohavaintomoodi ja se kykenee kaksi kertaa tarkempiin havaintoihin kuin Envisat. Tämä parantaa olennaisesti lähes reaaliajassa tapahtuvaa aaltojen seurantaa ja niiden perusteella tapahtuvaa ennustamista.

ESA ja IFREMER järjestävät meriaaltoihin keskittyvän käyttäjätapaamisen ja koulutustilaisuuden IFREMERin tiloissa Brestissä syyskuun 20. ja 21 päivinä. Tapaamisessa käsitellään myös tulevia palveluita. Vuoden 2008 tammikuussa ESA järjestää puolestaan järjestyksessään toisen SAR-tutkan oseanografisen tapaamisen. SEASAR 2008 pidetään ESRINissä, ESAn kaukokartoituskeskuksessa Italian Frascatissa.