Novo estudo põe em xeque a teoria atual da formação dos tsunamis

A cena mostra as ondas gigantes atingindo a costa de Minamisoma, durante o tsunami de Fukushima, em março de 2011. Crédito: Sadatsugu Tomizawa/Jiji Press.

Como se sabe, os tsunamis são o resultado de uma mudança maciça do fundo do mar, normalmente ocorrida pela subducção ou deslizamento de uma placa tectônica sob outra durante um terremoto.

Experimentos conduzidos em tanques de ondas na década de 1970 demonstraram que a elevação vertical do fundo do reservatório poderia gerar esse tipo de onda. Na década de 1980, cientistas japoneses simularam os deslocamentos horizontais do fundo do mar e observaram que a energia resultante era desprezível, levando à opinião corrente de que o movimento vertical do leito submarino é o fator principal para a geração das ondas gigantes.

No entanto, um estudo feito em 2007 pelo oceanógrafo Tony Song, ligado ao JPL, Laboratório de Propulsão a Jato, da NASA, lançou algumas dúvidas sobre essa teoria, logo depois de analisar o poderoso terremoto de Sumatra ocorrido em 2004 no Oceano Índico.

Naquela ocasião, o estudo de Song revelou que a elevação vertical do fundo do mar sozinha não era capaz de produzir energia suficiente para criar um tsunami tão poderoso, mas quando os cálculos levavam em conta a energia do movimento horizontal, a conta fechava.

Pesquisas posteriores feitas por Song, usando os dados de satélites da missão GRACE e JASON, respectivamente da NASA e da ESA, respaldaram ainda mais as afirmações de que a quantidade de energia criada pelo levantamento vertical do fundo era insuficiente para gerar aquele tsunami.

"Essas evidências contradiziam a teoria convencional, mas eu precisava de mais provas", disse Song.

Procurando Provas
As provas que Song precisava vieram do estudo da física, que explica que o movimento horizontal do fundo do mar cria energia cinética, proporcional à profundidade do oceano e à velocidade do movimento do fundo.

Assim, depois de avaliar criticamente as experiências com os tanques de ondas dos anos 80, a equipe de Song descobriu que os tanques usados naquela época não representavam exatamente nenhuma dessas duas variáveis.

Para o pesquisador, os reservatórios eram muito rasos para reproduzir a proporção real entre a profundidade do oceano e o movimento do leito submarino durante um tsunami. Além disso, a parede no tanque que simulava o movimento horizontal do fundo do mar movia-se muito lentamente para replicar com precisão a velocidade real na qual uma placa tectônica se move durante um terremoto.

"Comecei a considerar que essas duas deturpações nos experimentos foram responsáveis pela conclusão enganosa, mas há muito tempo aceita, de que o movimento horizontal produz apenas uma pequena quantidade de energia cinética", disse Song.

Tanques de Ondas Melhores

Para colocar sua teoria à prova, Song se uniu a pesquisadores da Oregon State University, que simularam os terremotos de Sumatra, em 2004 e Tohoku, em 2011. Durante os experimentos, os cientistas usaram tanto as medições diretas quanto àquelas observadas por satélite.

Como nas experiências dos anos 80, eles imitaram o deslocamento horizontal em dois tanques diferentes, movimentando as paredes contra a água, mas usaram uma máquina de ondas movida a pistão, capaz de gerar velocidades mais rápidas. Os pesquisadores também reavaliaram a proporção de quão profunda deve ser a água para a quantidade de deslocamento horizontal de um tsunami real.

Os novos experimentos resultaram em dados diferentes daqueles feitos nas décadas de 1970 e 1980, revelando que o deslocamento horizontal do fundo do mar contribuiu com mais da metade da energia que gerou os tsunamis de 2004 e 2011.

"A partir deste estudo nós demonstramos que precisamos olhar não apenas o movimento vertical, mas também horizontal do fundo do mar para derivar a energia total transferida para o oceano e prever um tsunami", disse Solomon Yim, coautor do trabalho e professor de engenharia civil na Oregon State University.

Previsões e Alertas de Tsunamis
Além da nova descoberta, a abordagem valida ainda mais o uso das ferramentas de modelagem desenvolvidas por Song e seus colegas, como o uso da tecnologia de GPS para detectar e mensurar a força de um tsunami e então enviar possíveis alertas precoces de evacuação.

O Sistema Global de Posicionamento Global (GDGPS) gerenciado pelo JPL é um sistema de processamento de GPS em tempo real muito preciso, capaz de medir o movimento do fundo do mar durante um terremoto. Durante esses movimentos, as estações receptoras terrestres mais próximas do epicentro também se deslocam, mesmo que milimetricamente.

Essas estações são muito rápidas e conseguem detectar o movimento a cada segundo através da comunicação em tempo real com uma constelação de satélites e com isso podem estimar a quantidade e a direção de deslocamento horizontal e vertical que ocorreu no solo oceânico.

Durante os estudos, a equipe de Song desenvolveu modelos de computador para incorporar esses dados à topografia do fundo do oceano, além de outras informações para calcular o tamanho e a direção de um tsunami.

"Ao identificar o papel do movimento horizontal do fundo do mar, essa abordagem por GPS pode estimar diretamente a energia transferida por um terremoto para o oceano", disse Song. "Nosso objetivo é detectar o tamanho de um tsunami antes mesmo de se formar", explicou o cientista.