Invånarna i kuststäderna i Chile minns de katastrofala jordbävningarna som drabbade deras land 1960 och 2010, inte alltid för själva skalven utan för tsunamis som följde.

De som överlevde skalvet med 9,5 magnitud 1960 berättade för intervjuare om mannen i Maullin, Chile som, efter den första vågen av tsunamin, rusade in i hans kajlager för att hämta ägodelar precis när den andra vågen slog. Den andra vågen svepte lagret ut till havet och mannen sågs aldrig igen. Liknande, vågor efter den första, känd som släpande vågor, gjorde räddningsinsatser efter tsunamin 2010 livshotande.

2010, samhället hade bättre teknik för tsunamivarning än 1960, men svagheter fanns fortfarande. Ny forskning av geofysiker vid Scripps Institution of Oceanography vid UC San Diego avslöjar styrkorna och bristerna hos tsunamivarningssystem som upplevdes i avsnittet 2010. Studien är representativ för mycket av den vetenskapliga forskningen genom att den inte skapar nya prediktionsverktyg utan bidrar till att bedöma tillförlitligheten hos befintliga metoder. Forskarna hoppas att arbetet kan förbättra förutsägelser om efterföljande tsunamivågor.

Ignacio Sepulveda Oyarzun, en postdoktor vid Scripps Oceanography som själv överlevde jordbävningen i Chile 2010, och kollegor fann en svaghet baserad på felaktiga uppskattningar av batymetri, vilket är havsbottens topografi eller djup. Den felaktigheten spelar inte så stor roll när en initial, eller ledande, tsunamivågen träffar på grund av dess stora storlek, men släpande vågor har tillräckligt korta våglängder för att de påverkas betydligt mer av formen på havsbotten över vilken de färdas på väg till kustlinjerna. Eftervågsprognoser påverkas allvarligt av batymetrifel, sa studieförfattarna, med vågamplitudosäkerheter borta med så mycket som 35 procent.

Sepulveda sa att det finns goda nyheter i detta arbete genom att det bekräftar noggrannheten i ledande tsunamivågvarningar, men han ger också varningen att människor behöver hålla sig borta från kustområden i flera timmar efter den första vågen på grund av oförutsägbarheten i vad som händer härnäst.

"Vi har undrat över effekten av batymetrifel på tsunamimodeller under lång tid eftersom batymetridata är en kritisk ingång för modellerna, " sade Sepulveda. "Med denna nya studie, vi kan nu svara på värdefulla frågor om tillförlitligheten av tsunamivarningar och farobedömningar."

Vetenskapens bästa gissningar om platsen för havsbottenelement som havsberg eller kanjoner eller rev och deras dimensioner kommer från sonderingar, som är fysiska mått på avståndet mellan ytan och havsbotten på en given plats. Sondningar görs av fartyg, men processen är dyr. Delvis på grund av den höga prislappen, endast cirka 11 procent av havets batymetri har uppmätts på detta sätt.

Uppskattningar av hur de andra 89 procenten av havsbotten ser ut härleds från höjdmätningar gjorda av satelliter av havsytans höjd. Satelliter härleder vad gravitationskraften är vid en given punkt; desto större gravitation, de högre undervattensbergen måste vara.

Denna metod har använts under åren av forskare vid Scripps Oceanography som levererar havsdata till Google Maps, bland andra användare, att fylla i tomrummen. Batymetridata matas in i vad forskare kallar numeriska modeller, eller simuleringar som också förlitar sig på matematik och hypotetiska uppgifter" för att uppskatta sannolikt tsunamibeteende. Fel i höjdmätningsdata kan göra att satellitbaserade uppskattningar av höjden minskar med flera hundra meter.

"Medan satellithöjdmätare ger detta globala perspektiv på havsbottens djup, de saknar noggrannheten och upplösningen som erhålls av multibeam ekolod ombord på stora forskningsfartyg som [Scripps Research Vessel] Sally Ride, " sa Scripps Oceanography geofysiker David Sandwell.

Sepulvedas team skapade en ny modell genom att analysera batymetridata som samlats in från flera platser runt om i världen och beräkna hur långt ifrån dessa data är från verkligheten. Modellen de skapade genererar sedan en felmarginaluppskattning som kan användas för att informera en rad andra oceanografiska modeller, inklusive modeller för tsunamins utbredning.

De använde modellen för att titta på tidigare tsunamier och fann att den ledande vågen i allmänhet har en våglängd så stor att eventuella batymetrifel inte påverkar den. Släpande vågor, som kommer minuter eller timmar senare, har kortare våglängder, placera dem på en skala som är mer jämförbar med storleken på batymetrifel. Dessa batymetriska egenskaper kan förstora eller dämpa vågorna på otaliga sätt, liksom deras interaktion med normala brytande vågor.

I Chile, många kuststäder är byggda runt vikar, som ger naturligt skydd mot stormar för det mesta. Men när efterföljande tsunamivågor slår till, samma geografiska egenskaper kan fokusera vågornas energi, skapa vågor som är större än den första, och mer lokaliserad. Så var fallet 2010, där invånarna i fiskebyn Dichato, Chile kom ihåg att det var den tredje tsunamivågen som svepte bort staden, flera timmar efter jordbävningen klockan 03.30.

"Den systematiska studien som jämför detaljerade havsstråleundersökningar av batymetri och satellitbaserad batymetri belyser skillnaderna som kan ha en stor inverkan för att mildra riskerna från sekundära och efterföljande vågor från tsunamis, " sa studiens medförfattare Jennifer Haase, en geofysiker vid Scripps Oceanography. "Det kan också vara användbart för många andra sätt som satellithärledd batymetri används, till exempel att förstå havsströmmar."

Studien visas i Journal of Geophysical Research Solid Earth .