Tsunami memang sulit dideteksi di lautan lepas saat bergerak cepat menuju pantai. Namun, pada musim panas 2025, para ilmuwan menyaksikan salah satunya terjadi.

Gempa bumi ini merupakan gempa bumi terkuat yang pernah terjadi selama hampir 15 tahun. Gempa bumi ini terjadi di lepas pantai timur jauh Semenanjung Kamchatka Rusia pada bulan Juli 2025 – gempa berkekuatan 8,8 skala Richter yang juga memicu tsunami dengan kecepatan gelombang lebih dari 644 km/jam . Dalam hitungan menit, alarm peringatan berbunyi di berbagai komunitas di sekitar Samudra Pasifik.

Jutaan orang diperintahkan untuk mengungsi pada jam-jam menegangkan berikutnya, termasuk setidaknya dua juta orang di Jepang saja . Namun, ketika gelombang tersebut menyebar ke seberang lautan, ia memicu sesuatu yang lebih dari sekadar rasa takut – ia menciptakan riak-riak di atmosfer Bumi.

Samudra, yang bergerak naik turun melintasi wilayah yang begitu luas, mengganggu atmosfer di atasnya dan mengacaukan sinyal navigasi satelit global. Namun, gangguan ini juga memungkinkan para ilmuwan untuk mendeteksi tsunami hampir secara langsung.

Secara kebetulan, sehari sebelumnya, badan antariksa AS, NASA, telah menambahkan komponen kecerdasan buatan ke dalam sistem peringatan bencana bernama Guardian , yang memungkinkannya untuk secara otomatis melaporkan peristiwa besar kepada para ilmuwan. Sekitar 20 menit setelah gempa Kamchatka terjadi, para pengamat tsunami mengetahui bahwa gelombang tsunami sedang menuju Hawaii, 30 hingga 40 menit sebelum tiba.

Untungnya, kekhawatiran akan kerusakan luas akibat tsunami tidak terbukti pada saat itu. Gelombang yang menghantam Hawaii mencapai ketinggian 1,7 m , hanya menyebabkan banjir kecil dan tidak ada kerusakan parah. Sebagian besar energi tsunami menghilang di lautan terbuka, sementara gelombang terbesar menghantam daerah-daerah yang tidak berpenghuni. Namun, jika situasinya lebih buruk, menit-menit peringatan tambahan itu bisa sangat penting.

Peristiwa ini membuktikan bahwa NASA memiliki sistem yang, dalam kondisi yang tepat, dapat mendeteksi tsunami jauh sebelum tiba di garis pantai – hanya dengan mendengarkan sinyal radio yang digunakan oleh satelit navigasi global yang mengorbit saat berkomunikasi dengan stasiun darat di Bumi. Pendekatan yang sama bahkan dapat mendeteksi letusan gunung berapi, peluncuran roket, dan uji coba senjata nuklir bawah tanah.

“Mereka bisa mengatakan hampir secara langsung, ‘ada tsunami’,” kata Jeffrey Anderson, ilmuwan data di Pusat Penelitian Atmosfer Nasional AS yang turut mengembangkan sistem Guardian. Anderson mengakui bahwa, bertahun-tahun yang lalu ketika ia pertama kali mendengar tentang proposal teknologi tersebut, yang kemudian ia bantu kembangkan, ia merasa itu terdengar “agak gila”.

Gagasan menggunakan sinyal radio yang dipancarkan antara penerima berbasis darat dan satelit untuk deteksi tsunami hampir seketika telah ada selama beberapa dekade. Sejumlah makalah akademis pada tahun 1970-an membahas prinsip sistem tersebut, tetapi baru pada tahun 2020-an sistem ini menjadi kenyataan dengan hadirnya Guardian . Pada tahun 2022, Anderson dan para penulis dari Laboratorium Propulsi Jet NASA di California, AS, menerbitkan sebuah studi yang memperkenalkan detail-detail penting dari sistem tersebut.

Sinyal satelit navigasi dapat mencatat tsunami karena adanya pergerakan naik-turun air laut. Ketika tsunami mulai terbentuk di laut lepas, gelombangnya mungkin tidak terlalu tinggi – mungkin antara 10-50 cm (4-20 inci). “Tsunami hampir tidak terlihat saat bergerak di laut lepas,” kata Yue Cynthia Wu, seorang peneliti teknik kelautan di Universitas Michigan yang berspesialisasi dalam dinamika gelombang laut.

Namun, undulasi ini terjadi dalam skala raksasa, menggerakkan air dalam jumlah yang sangat besar sekaligus. Pergerakan ini menggeser udara di atasnya, yang mengganggu atmosfer di atasnya, menciptakan riak-riak pada lapisan partikel bermuatan yang membentuk ionosfer sekitar 48 hingga 300 kilometer di atas permukaan Bumi. Riak-riak ini mengubah jumlah elektron yang ada di beberapa bagian ionosfer.

“Anda mengalami reaksi ionik, Anda mengubah suhu, semuanya menjadi tidak seimbang,” kata Michael Hickey, profesor emeritus fisika di Embry-Riddle Aeronautical University, di Daytona Beach, Florida, yang telah mempelajari gelombang atmosfer ini.

Satelit navigasi menggunakan frekuensi ganda untuk berkomunikasi dengan stasiun bumi di Bumi, sehingga peningkatan jumlah elektron di ionosfer dapat menyebabkan penundaan yang tidak biasa dalam waktu yang dibutuhkan kedua sinyal ini untuk tiba. Dengan mengukur penundaan tersebut, sistem seperti Guardian dapat mendeteksi apakah ada sesuatu yang aneh terjadi di ionosfer.

Para insinyur GPS sudah tahu bahwa sinyal terganggu dengan cara ini – mereka harus menyesuaikan “noise” ini untuk memastikan sistem navigasi tetap akurat. Namun, para ilmuwan Bumi-lah yang menyadari bahwa semua noise tersebut dapat digunakan untuk mendeteksi tsunami.

“Orang-orang pintar berpikir di luar kotak,” kata Anderson.

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah mampu melihat jejak tsunami dan gunung berapi dalam data dari ionosfer. Hickey dan rekan-rekannya secara retrospektif mempelajari dampak gempa bumi berkekuatan 9,1 skala Richter yang melanda lepas pantai timur laut Jepang pada tahun 2011, yang memicu tsunami. “[Kami] melihat cincin-cincinnya,” kenang Hickey, merujuk pada riak-riak raksasa yang menyebar ke luar di ionosfer di atas Jepang yang dapat divisualisasikan menggunakan data jumlah elektron.

Letusan gunung berapi dahsyat di Tonga pada tahun 2022 juga meninggalkan kesan signifikan pada ionosfer, yang kemudian dianalisis secara rinci oleh para ilmuwan .

Namun, belum pernah ada tsunami besar yang dilacak secara langsung menggunakan metode tersebut – hingga gempa bumi Kamchatka tahun ini. Meskipun prakiraan tsunami dibuat menggunakan sistem deteksi tsunami DART milik Badan Kelautan dan Atmosfer Nasional (NOAA) yang menggunakan pelampung yang ditambatkan di dasar laut, sistem Guardian memungkinkan gelombang dilacak saat terjadi.