29 сентября 2009 года землетрясение магнитудой 8,1 произошло недалеко от Американского Самоа вызвав цунами, которое привело к человеческим жертвам и материальному ущербу в размере 200 миллионов долларов на островах. Землетрясение также усугубило еще одну проблему в Американском Самоа: оседание грунта или опускание земли. В сочетании с относительным повышением уровня моря опускание суши может увеличить частоту и количество прибрежных наводнений.
Защита от наводнений на островах требует надежных измерений того, насколько и где опускается земля, сказала Жанна Заубер, геофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
«Вы должны знать в деталях, где земля опускается быстрее всего», — сказала она. Заубер и несколько коллег из НАСА объединяют инструменты дистанционного зондирования, чтобы выяснить это.
Исторически сложилось так, что измерения оседания грунта на небольших тропических островах было трудно провести по двум причинам. Острова часто имеют мало ресурсов для получения подробных измерений на поверхности суши, а плотные полуденные облака и растительность могут затруднить получение хороших спутниковых данных.
В исследовании ученые добавили InSAR, или интерферометрический радар с синтезированной апертурой, который позволил им увидеть, где меняется земля. InSAR — это метод, который включает сравнение спутниковых радиолокационных изображений одной и той же области, собранных в разное время, для обнаружения движения на поверхности Земли и отслеживания изменений высоты земли.
Исследование показало, что начиная с года Тутуила опускался в среднем на 0,35–6,9 дюйма в год по сравнению с 0,04–0,08 дюйма (от 1 до 2 миллиметров) в год до землетрясения 2009 года. Самые высокие темпы опускания произошли сразу после землетрясения, особенно вдоль береговой линии.
«Мы знали, насколько сильно деформируется земля в этой точке из-за станции GPS, но с помощью метода радиолокационного дистанционного зондирования мы можем получить гораздо более полную карту того, что происходит по всему острову», — сказала Стейси Хуанг, научный сотрудник постдокторской программы НАСА в НАСА Годдард и ведущий автор исследования.
Исследователи также использовали данные спутникового высотомера для оценки уровня моря и соотнесения его с измерениями с мареографической станции острова Паго-Паго. Датчик измерял уровень моря относительно Тутуилы, в то время как высотомер измерял абсолютный уровень моря.
Разница между ними показывает, среди прочих сигналов, движение суши Тутуилы относительно центра Земли.
Одной из проблем оценки оседания грунта на отдаленных островах является понимание того, как на движения островов может влиять более широкое движение тектонических плит. Включив измерения с GPS-станции Тутуилы, исследователи смогли отслеживать скорость вертикального движения.
«Таким образом, мы можем не только сказать, что делает одна точка по отношению к другой на острове, мы можем сказать, что этот остров делает по отношению к другим местам по всему миру», — сказал Заубер, соавтор исследования.
Оседание суши в этой части западной части Тихого океана является результатом движения Тихоокеанской и Австралийской тектонических плит. Когда одна плита проходит под другой, явление, называемое субдукцией, происходит вдоль впадины Тонга, глубокого каньона в Тихом океане. Землетрясения часто возникают в результате этого процесса, создавая вертикальное движение поверхности острова, а также изменения поверхности земли.
Чтобы понять, насколько изменилась земля после каждого землетрясения, ученые измеряют так называемое вертикальное движение суши — движение земли вверх и вниз от удаления и перегруппировки материалов в недрах Земли.
Запланированный к запуску в начале 2024 года, NISAR — сокращение от NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar — разработанный совместно НАСА и ISRO (Индийская организация космических исследований), будет отслеживать движения земной суши и ледяных поверхностей в мельчайших деталях и поможет идентифицировать и отслеживать вертикальное движение суши по всему миру.
Планирование устойчивости прибрежных районов необходимо для защиты людей, живущих на небольших островах, и для этого требуются надежные данные.
«Нам действительно нужно знать, как быстро опускается эта земля, чтобы политические решения могли основываться на научных данных», — сказал Заубер. «Вы не хотите выселять людей из их домов, если они действительно не окажутся в ужасной ситуации».