Šílený nápad, který překvapivě funguje: Jak vědci dokázali varovat před tsunami z Kamčatky v reálném čase?

V červenci 2025 zasáhlo u pobřeží ruského poloostrova Kamčatka zemětřesení o síle 8,8 magnitudy – nejsilnější za téměř patnáct let. Otřes vyvolal vlnu tsunami, která se šířila rychlostí přes 644 km/h. V minutách po události se rozezněly poplachy v komunitách po celém Tichém oceánu a miliony lidí dostaly příkaz k evakuaci, z toho nejméně dva miliony jen v Japonsku.

Jak se vlna šířila, nevyvolávala jen strach, ale také vlnění v zemské atmosféře. Obrovská masa vody, pohybující se nahoru a dolů, narušovala vzduch nad sebou a tím ovlivňovala signály globálních satelitních navigačních systémů (GNSS). Toto rušení ale zároveň umožnilo vědcům spatřit tsunami téměř v přímém přenosu.

Den před zemětřesením NASA náhodou přidala umělou inteligenci (AI) do svého systému včasného varování Guardian. Díky tomu byl systém automaticky schopen označit velké události. Zhruba 20 minut po zemětřesení na Kamčatce už měli vědci z Guardianu informace o tom, že se vlny řítí na Havaj – tedy 30 až 40 minut před jejich skutečným dopadem.

Systém Guardian dokázal detekovat tsunami tak, že naslouchal rádiovým signálům používaným obíhajícími navigačními satelity při komunikaci s pozemními stanicemi. Jeffrey Anderson, datový vědec z amerického Národního centra pro atmosférický výzkum, který se na vývoji Guardianu podílel, přiznal, že když o konceptu poprvé slyšel, znělo mu to „trochu šíleně“.

Vlna tsunami na otevřeném oceánu může být vysoká jen 10–50 cm, což ji činí téměř neviditelnou. Pohyb tak velkého objemu vody však vytlačuje vzduch nad hladinou, což naruší vyšší vrstvy atmosféry, konkrétně ionosféru (vrstva nabitých částic 50 až 300 km nad Zemí). Zde dochází ke změnám v hustotě elektronů.

Navigační satelity používají duální frekvence, a nárůst počtu elektronů v ionosféře může způsobit neobvyklá zpoždění v čase, za který signály dorazí k zemi. Měřením těchto zpoždění dokáže systém Guardian rozpoznat anomálii. Inženýři z oblasti GPS o těchto poruchách věděli – obvykle se je snažili korigovat jako „šum“, aby byla navigace přesná. Vědci ale pochopili, že tento „šum“ lze využít k detekci přírodních jevů.

Zemětřesení u Kamčatky v roce 2025 byla první velká událost, kterou se podařilo sledovat pomocí atmosférických metod v reálném čase. Naštěstí se obavy z rozsáhlých škod nenaplnily. Vlny, které zasáhly Havaj, byly vysoké jen zhruba 1,7 metru a způsobily pouze menší záplavy. Většina energie tsunami se rozptýlila v otevřeném oceánu a největší vlny zasáhly neobydlené oblasti. Tyto minuty varování navíc by však mohly být klíčové, kdyby byl dopad horší.

Systémy jako Guardian doplňují stávající sítě pro monitorování tsunami, jako jsou seismometry a oceánské bóje DART. Oproti nim nabízejí komplexnější a okamžitější přehled, a to zejména pro komunity vzdálené od epicentra, kterým by mohly poskytnout klíčové hodiny pro evakuaci. Technologii lze využít i k detekci sopečných erupcí, startů raket či podzemních jaderných testů, jak tomu bylo například v případě Severní Koreje v roce 2009.

Vývoj systému Guardian pokračuje. Anderson uvádí, že další vylepšení s umělou inteligencí umožní automaticky předpovídat i chování vln: „Umožnilo by vám to provádět nejen automatickou detekci, ale i automatickou předpověď, co tsunami udělá dál.“ Systém by mohl každých zhruba deset minut generovat predikce o konečné velikosti vln, místě a času dopadu na pevninu.

I když ionosféra reaguje se zpožděním v řádu minut (což je stále příliš pomalé pro komunity blízko epicentra), pro velká tsunami, která cestují přes celé oceánské pánve (jako například vlna po zemětřesení v roce 2004, která dorazila na Srí Lanku za dvě hodiny), mohou systémy jako Guardian znamenat záchranu životů.