בעקבות גלי צונאמי שפקדו את חופי מדינות האוקינוס ההודי בשנת 2004 ואת יפן בשנת 2010, גברה המודעות לתופעת הצונאמי ומשרדי הממשלה נדרשו למידע נוסף בנושא. מטרתו של מחקר הצונאמי בקיסריה, שהחל כבר בשנת 2006 (Reinhardt et al. 2006; Goodman-Tchernov et al. 2009), לתעד אירועי צונאמי שהתרחשו בעבר ולתרום להבנה רחבה יותר של תרחישי צונאמי אפשריים בחופי ישראל. בשנים הראשונות למחקר נערכו קידוחי גלעין בכמה אתרים בים מחוץ לנמל קיסריה. הגלעינים נותחו ונמצאו בהם שכבות של סדימנטים ושברי צדפים בין שכבות של חול נילוטי. השכבות תוארכו על סמך שברי כלי חרס ובשיטת OSL, והוגדרו בהן שתי הרבדות שיוחסו לאירועי צונאמי בעבר: ב-13 בדצמבר 115 לסה"נ, וב-9 ליולי 551 לסה"נ (Goodman-Tchernov et al. 2009). מטרת החפירות בשנת 2010 הייתה לראות אם אפשר לזהות את ההרבדות שהובחנו בגלעינים בים, מחוץ לנמל קיסריה, וביבשה.
בעקבות סערה בשנת 2010 נחשף חתך בתוך מבנה מהתקופה הביזנטית, שניצב על קו המצוק מדרום לחוף האקוודוקט (איור 1:A). הוחלט לתעד את החתך שנוצר בחפירה יבשתית, ולהשוות את הרבדת המשקעים בו לבור בדיקה שנחפר בים, במרחק כ-850 מ' מקו החוף ובעומק של 10 מ' מתחת לפני הים, בנקודה הנמצאת בקו כמעט ישר ממערב למבנה (איור 1:B).
 
החפירה היבשתית. החתך, הפונה מערבה, הוכן לתיעוד בהתערבות ארכיאולוגית מזערית, שכללה בעיקר יישור וניקוי קל לצורך צילום ומדידה (איורים 2, 3). בתחתית החתך נחשפה שכבה של חול ללא ממצא (121L). השכבות הארכיאולוגיות חתכו שכבה של חול ים וצדפים ללא ממצא (117L). מעל שכבת החול נחשפה רצפה (120L), ומעליה שכבה של חול ושברי כלי חרס (118L, 119L; לא צוירו). מעל שכבת החול והחרסים נחשף מילוי של שברי כלי חרס (116L; לא צוירו), ומעליו הונחה תעלת ניקוז (115L) עשויה מחוליות אבן. לצד התעלה זוהתה שכבה של חול אפור ושברי כלי חרס (111L; לא צוירו). מעל תעלת הניקוז והשכבה האפורה הונחו יסודות מאבני כורכר (110L), ומעליהם נחשפו שכבות אחדות של טיח (108L, 109L) שנועדו לפלס את פני השטח לקראת הנחת רצפת טיח (107L). מעליהן נחשפו שרידים של קיר (04W), מעליו זוהתה תשתית של טיח ושברי צדפים (104L) ומעליה הונחה רצפת פסיפס לבנה תעשייתית (103L; 8.36 מ' מעפה"י). את הרצפה תחמו מדרום ומצפון קירות (1W, 2W). את הרצפה כיסתה שכבת חול נודד (102L), ומעליו נמצאה שכבת פני השטח עד לראש המצוק (101L; 9.16 מ' מעפה"י). כלי החרס שנמצאו בניקוי החתך כוללים קערה (איור 1:4), סירי בישול (איור 2:4, 3) וקנקנים (4:4–7) מהתקופה הרומית (המאות הא'–הד' לסה"נ) ואמפורה (איור 8:4) וקנקני עזה (9:4–12) מהתקופה הביזנטית (המאות הד'–הז' לסה"נ).
 
החפירה הימית. החפירה נערכה בתוך תבנית ממתכת (2 × 2 מ', 0.6 מ' עומק התבנית, 1.5 מ' עומק חפירה; איור 5), שפותחה בידי היחידה לארכיאולוגיה ימית כדי לאפשר חפירה סטרטיגרפית בקרקעית הים. נחשפו שכבות שונות של משקעים (איור 6): חול (107L); צדפים שבורים בזוויות חדות (106L); חול (105L); בוץ (104L); חול (103L); סלע חוף, חרסים, שברי שיש וצדפים (102L); וחול (101L). בשכבה 102 נמצאו חרסים (לא צוירו) שתוארכו לתקופה הביזנטית.
 
הנתונים העולים מבדיקת החתך היבשתי מעידים על קיומו של יישוב בתקופות הרומית והביזנטית, ועל כך שבתקופות אלה נמשך קו החוף ממערב לקו החוף הנוכחי, אולם לא נתגלו בחתך עדויות שאפשר לייחס לצונאמי. לעומת זאת, ברצף השכבות שהתגלה בחפירה הימית ישנן עדויות לשני אירועי צונאמי לפחות. את העדות לאירוע הקדום מבין השניים אפשר לראות בשכבת הצדפים השבורים (106L) הנמצאת בין שתי שכבות חול (105L, 107L). את העדות לאירוע המאוחר אפשר לראות בשכבה 102, שתוארכה לתקופה הביזנטית, הנמצאת בין שתי שכבות של חול (101L, 103L). ייתכן ששכבת הבוץ (104L) קשורה לאירוע צונאמי נוסף, שכן משקעי צונאמי מזוהים לעתים בהופעה של שכבת בוץ (‘mudcap’; Gelfenbaum and Jaffe 2003). עם זאת, ישנה אפשרות ששכבת הבוץ נוצרה ממשקעים שמקורם בתעלת ניקוז מן התקופה הביזנטית שהוליכה אל הים; פתח לתעלה כזו נמצא במרחק של 70–80 מ' מדרום למבנה. אפשר יהיה לאשש הנחה זו רק באמצעות בדיקות נוספות.