Dana 29. septembra 2009. zemljotres jačine 8,1 pogodio je predeo u blizini Američke Samoe, Samoe i Tonge, izazvavši cunami koji je izazvao ljudske žrtve i materijalnu štetu od 200 miliona dolara na ostrvima. Zemljotres je takođe pogoršao još jedan problem na američkoj Samoi: slijeganje ili potonuće zemlje. Kada se kombinuje sa relativnim porastom nivoa mora, potonuće kopna može povećati učestalost i količinu obalnih poplava.
Zaštita od poplava na ostrvima zahteva pouzdana merenja koliko tlo tone i gde, rekla je Jeanne Sauber, geofizičarka u NASA-inom centru za svemirske letove Godard u Grinbeltu, Merilend. „Morate detaljno da znate gde se zemlja najbrže spušta“, rekla je ona. Sauber i nekoliko kolega iz NASA-e kombinuju alate za daljinsko ispitivanje da bi to shvatili.
Istorijski gledano, merenje sleženja na malim tropskim ostrvima bilo je teško izvršiti iz dva razloga. Ostrva često imaju malo resursa za dobijanje detaljnih merenja na površini kopna, a gusti podnevni oblaci i vegetacija mogu otežati dobijanje dobrih satelitskih podataka.
Koristeći ostrvo Tutuila u Američkoj Samoi kao primer, tim NASA naučnika je prošle godine objavio studiju o tome kako bolje mapirati promene tla na ostrvima podložnim zemljotresima. Otkrili su da korišćenje kombinacije satelitskih i zemaljskih posmatranja može rezultirati nijansiranijom i sveobuhvatnijom mapom.
U prošlosti, naučnici su koristili podatke sa dve tačke merenja na Tutuili: GPS stanicu i ostrvski jedan merač oseke. Oni su obično povezivali te tačke sa satelitskom altimetrijom, što omogućava naučnicima da široko prate visinu površine okeana. Ali ovi podaci daju samo ograničenu sliku.
U studiji, istraživači su dodali InSAR, ili interferometrijski radar sa sintetičkim otvorom, koji im je omogućio da vide gde se tlo menja. InSAR je tehnika koja uključuje upoređivanje satelitskih radarskih slika istog područja prikupljenih u različito vreme da bi se uočilo kretanje na površini Zemlje i pratile promene u visini tla.
Studija je otkrila da je Tutuila tonula u proseku od 0,24 do 0,35 inča (6 do 9 milimetara) godišnje između 2015. i 2022. u poređenju sa 0,04 do 0,08 inča (1 do 2 milimetra) godišnje pre zemljotresa 2009. godine. Najveće stope potonuća dogodile su se odmah nakon zemljotresa, posebno duž obale.
„Znali smo koliko se tlo deformiše u ovom trenutku zbog GPS stanice tamo, ali sa tehnikom radarskog daljinskog otkrivanja možemo dobiti mnogo gušću mapu onoga što se dešava širom ostrva“, rekla je Stejsi Huang, saradnica sa NASA-inim postdoktorskim programom u NASA Goddard i glavnim autorom studije.
Podaci radara sa sintetičkim otvorom se prikupljaju iz aviona ili satelita. Funkcioniše tako što šalje mikrotalasne impulse sa satelita na površinu Zemlje, a zatim meri vreme potrebno da se impulsi povrate i jačinu te refleksije, odnosno „povratnog rasejanja“. Za razliku od mnogih satelitskih instrumenata, ova vrsta radara može da probije oblake i gustu vegetaciju, omogućavajući istraživačima da precizno mere relativnu nadmorsku visinu i promene na površini zemlje. Huang i Zauberova studija koristila je podatke sa satelita ESA (Evropska svemirska agencija) Copernicus Sentinel-1A.
Istraživači su takođe koristili podatke satelitskog visinomera da bi procenili nivo mora i povezali ga sa merenjima sa ostrvske stanice za merenje oseke Pago Pago. Merač je merio nivo mora u odnosu na Tutuilu, dok je visinomer merio apsolutni nivo mora. Razlika između njih pokazuje, između ostalih signala, Tutuilino kopno, ili kretanje, u odnosu na centar Zemlje.
Jedan od izazova za procenu sleženja zemljišta na udaljenim ostrvima je razumevanje kako na kretanje ostrva može uticati šire kretanje tektonskih ploča. Uključujući merenja sa GPS stanice Tutuila, istraživači su mogli da prate brzinu vertikalnog kretanja.
„Dakle, ne samo da možemo reći šta jedna tačka radi u odnosu na drugu na ostrvu, možemo reći šta ovo ostrvo radi u odnosu na druge lokacije širom sveta“, rekao je Zauber, koautor studije.
Slijeganje kopna u ovom delu zapadnog Tihog okeana je rezultat pomeranja pacifičke i australijske tektonske ploče. Kada jedna ploča prođe ispod druge, pojavljuje se fenomen koji se zove subdukcija duž rova Tonga, dubokog kanjona u Tihom okeanu. Zemljotresi su često posledica ovog procesa, stvarajući vertikalno pomeranje površine ostrva, zajedno sa promenama na površini zemlje.
Da bi razumeli koliko se zemlja promenila nakon svakog zemljotresa, naučnici mere nešto što se zove vertikalno kretanje kopna – kretanje zemlje gore-dole od uklanjanja i preuređenja materijala u Zemljinoj podzemnoj površini.
„Tokom stotina hiljada godina, ili čak miliona godina, ova vulkanska ostrva imaju tendenciju da potonu dok se hlade“, rekao je Erik Filding, geofizičar iz NASA-ine Laboratorije za mlazni pogon u južnoj Kaliforniji. „Ovaj dugoročni geološki proces se odnosi na Samoanska ostrva, a ciklus zemljotresa doprinosi tome.“
Povećanje nivoa mora otežava problem, rekao je Richard Rai, treći autor studije i geofizičar u NASA Goddard. U Tutuili, na primer, relativni nivo mora raste za čak pet puta više od globalnog proseka, prema prethodnoj studiji koja je uključivala Reja i Zaubera.
Prosečan globalni nivo mora porastao je za 0,11 inča (2,7 milimetara) od 2021. do 2022. godine, prema NASA analizi satelitskih podataka. U toj studiji iz 2019. naučnici su otkrili da je porast nivoa mora u regionu u odnosu na kopno bio 0,04 do 0,08 inča (2 do 3 milimetra) godišnje pre zemljotresa, ali sada je relativni porast nivoa mora nekoliko puta veći od globalnog proseka.
„Tri milimetra možda ne zvuči mnogo, ali čini razliku tokom vremena kako se nagomilava“, rekao je Rej.
Mnoga ostrva širom sveta suočavaju se sa porastom nivoa mora i dele slične karakteristike sa Tutuilom. Istraživači se nadaju da će primeniti ono što su naučili od Tutuile na drugim ostrvima za planiranje obalske otpornosti, uključujući zajedničke napore između NASA-e i Ujedinjenih nacija da donesu odluke širom pacifičkih ostrvskih država.
Predviđeno za lansiranje početkom 2024. godine, NISAR—skraćenica od NASA-ISRO radar sa sintetičkim otvorom—koji su zajednički razvili NASA i ISRO (Indijska organizacija za istraživanje svemira), pratiće kretanja Zemljinog kopna i površina leda sa izuzetno finim detaljima i pomoći će u identifikaciji i pratite vertikalno kretanje kopna širom sveta.
Planiranje obalske otpornosti je neophodno da bi se zaštitili ljudi koji žive na manjim ostrvima i zahteva pouzdane podatke.
„Zaista moramo da znamo koliko brzo ta zemlja tone da bi političke odluke mogle da se zasnivaju na naučnim podacima“, rekao je Zauber. „Ne želite da premeštate ljude iz njihovih domova osim ako zaista neće biti u teškoj situaciji.“
