Las señales de la ionosfera podrían mejorar los pronósticos de tsunamis

Erupción submarina del Hunga Tonga-Hunga Ha'apai
Imágenes satelitales muestran la nube generada por la erupción submarina del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha’apai el 15 de enero de 2022.NASA

La ola de la erupción submarina del Hunga Tonga-Hunga Ha'apai llegó hasta Perú

Una nueva investigación de la Universidad de Washington (UW) muestra que las señales de la atmósfera superior podrían mejorar el pronóstico de tsunamis y, algún día, ayudar a rastrear las columnas de ceniza y otros impactos después de una erupción volcánica.

Un nuevo estudio analizó la erupción Hunga Tonga-Hunga Ha'apai en el Pacífico Sur a principios de este año. La erupción volcánica del 15 de enero de 2022 fue la más grande registrada por equipos modernos. La ceniza cubrió la región. Una ola de tsunami causó daños y mató al menos a tres personas en la isla de Tonga. También tuvo inesperados efectos distantes.

Ninguna erupción volcánica en más de un siglo ha producido un tsunami a escala global. La ola de tsunami de la erupción submarina se predijo por primera vez solo como un peligro regional. En cambio, la ola llegó hasta Perú, donde se ahogaron dos personas.

Los resultados del nuevo estudio utiliza la evidencia de la ionosfera para ayudar a explicar por qué la ola del tsunami creció y viajó más rápido de lo que predijeron los modelos.

"Esta fue la erupción volcánica más poderosa desde la erupción de Krakatau en 1883, y muchos aspectos fueron inesperados", dijo la autora principal Jessica Ghent, estudiante de doctorado en ciencias de la Tierra y el espacio de la UW. "Usamos una nueva técnica de monitoreo para comprender lo que sucedió aquí y aprender cómo podríamos monitorear futuros peligros naturales".

Ella presentará el trabajo en un póster el miércoles 14 de diciembre en la reunión anual de la Unión Geofísica Americana en Chicago y presentará el trabajo en la reunión de esa tarde.

Vídeo: Una serie de imágenes satelitales GOES-17 captaron la nube paraguas generada por la erupción submarina del volcán Hunga Tonga-Hunga Ha'apai el 15 de enero de 2022. Crédito: NASA

Los tsunamis son sucesos lo suficientemente raros como para que los modelos de pronóstico, que se basan en un número limitado de mareógrafos y sensores oceánicos, aún se estén perfeccionando. Este estudio es parte de un área emergente de investigación que explora el uso de señales GPS que viajan a través de la atmósfera para rastrear eventos en el suelo.

Un gran terremoto, o en este caso una gran erupción volcánica, genera ondas de presión en la atmósfera. A medida que estas ondas de presión pasan a través de la zona de aproximadamente 50 a 400 millas de altitud donde los electrones y los iones flotan libremente, conocida como la ionosfera, las partículas se perturban. Los satélites GPS que envían coordenadas a la Tierra transmiten una señal de radio ligeramente alterada que rastrea la perturbación.

"Otros grupos han estado observando la ionosfera para monitorear tsunamis. Estamos interesados ​​en aplicarlo para la vulcanología", dijo el coautor Brendan Crowell, científico investigador de la UW en ciencias de la Tierra y el espacio. "Esta erupción de Tonga puso nuestra investigación a toda marcha. Hubo una gran erupción volcánica y un tsunami, normalmente estudiarías uno u otro".

perturbaciones ionosféricas sobre el suroeste del Pacífico

Imagen: Vista de mapa de las llegadas de perturbaciones ionosféricas sobre el suroeste del Pacífico para los satélites G10 y G23. La dirección general del movimiento del satélite es de suroeste a noreste entre el momento de la erupción, las 04:14 UTC y las 12:00 UTC del 15 de enero de 2022. Los recuadros amarillos representan las posiciones de las boyas de evaluación y notificación de tsunamis en aguas profundas para las que se dispone de un primer arribo máximo. El triángulo rojo indica la ubicación de Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH). Los círculos verdes indican las ubicaciones de las estaciones del Sistema Global de Navegación por Satélite que se analizan en el documento. Las unidades de contenido total de electrones (TECu) se saturan más allá de +/− 0,4 para enfatizar las ubicaciones de las señales más fuertes. Crédito: Geophysical Research Letters (2022). DOI: 10.1029/2022GL100145

Para el nuevo estudio, los investigadores analizaron 818 estaciones terrestres en el Sistema Global de Navegación por Satélite, la red global que incluye GPS y otros satélites, alrededor del Pacífico Sur para medir la perturbación atmosférica en las horas posteriores a la erupción. Los resultados apoyan la hipótesis de que el estampido sónico generado por la explosión volcánica hizo que la ola del tsunami fuera más grande y más rápida. La ola del océano recibió un empujón adicional de la onda de presión atmosférica creada por la erupción. Este impulso adicional no se incluyó en los pronósticos iniciales de tsunamis, dijeron los investigadores, porque los tsunamis provocados por volcanes son muy raros.

"Los tsunamis generalmente pueden viajar en mar abierto a 220 metros por segundo, o 500 millas por hora. Según nuestros datos, esta ola de tsunami se movía a 310 metros por segundo, o 700 millas por hora", dijo Ghent.

Los autores pudieron separar diferentes aspectos de la erupción (la onda de sonido acústico, la ola del océano y otros tipos de ondas de presión) y verificar su precisión con las estaciones de observación terrestres.

"La separación de estas señales, desde la onda sonora acústica hasta el tsunami, era lo que nos habíamos propuesto encontrar", dijo Ghent. "Desde una perspectiva de monitoreo de peligros, valida nuestra esperanza de para qué podemos usar la ionosfera. Este inusual evento nos da la confianza de que algún día podríamos usar la ionosfera para monitorear los peligros en tiempo real".

Si bien la erupción de Tonga no expulsó mucha ceniza para el tamaño del evento, Ghent y Crowell dicen que las señales del Sistema Global de Navegación por Satélite podrían usarse de otras maneras para rastrear con precisión las columnas de ceniza volcánica.

Mirar hacia arriba para monitorear volcanes y tsunamis es atractivo porque el monitoreo en tierra presenta desafíos en el noroeste del Pacífico y otras áreas. Los sensores deben mantenerse y repararse, la nieve y el hielo pueden bloquear las señales o causar daños, el acceso a las estaciones de monitoreo puede ser difícil.

Además, "las cabras montesas salvajes pueden comerse los cables de los instrumentos de tierra porque a las cabras les gusta la sal", dijo Ghent. "Si se tiene una manera de monitorear un área sin estar realmente allí, realmente se está abriendo la puerta para poder monitorearla durante todo el año y ayudar a mantener a las personas seguras en todo el mundo".

El estudio fue publicado este otoño en Geophysical Research Letters: Spectral Characteristics of Ionospheric Disturbances Over the Southwestern Pacific From the 15 January 2022 Tonga Eruption and Tsunami

Etiquetas: TsunamiErupción submarinaTonga

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