Nueva forma de identificar un raro tipo de terremoto salvaría vidas de un posterior tsunami

ola de tsunami

En los terremotos de tsunami la magnitud del terremoto no coincide con el tamaño del tsunami que produce

Solo unas pocas veces en un siglo, en algún lugar del mundo, ocurre un raro "terremoto de tsunami". Estos son misteriosos porque, aunque son de tamaño mediano a medida que ocurren los terremotos, causan desproporcionadamente grandes y devastadores tsunamis. Este tipo de terremoto de tamaño mediano es muy diferente a un evento como el terremoto de 2004 en Sumatra, un muy grande evento de magnitud 9.2 que, como era de esperar, produjo un gran tsunami.

El terremoto de tsunami más reciente ocurrió en 2010. Un terremoto de magnitud 7.8 frente a las islas Mentawai en Indonesia desencadenó un tsunami de más de 15 metros de altura en algunos lugares, mucho más de lo que los sismólogos predecirían basándose solo en el tamaño del terremoto. Murieron 509 personas y 15.000 más fueron desplazadas o quedaron sin hogar.

Los terremotos de tsunami son particularmente destructivos y peligrosos porque las olas masivas de tsunami pueden golpear a las comunidades costeras locales en solo 5 a 15 minutos, antes de que los funcionarios puedan emitir una advertencia. Pero según el análisis de observaciones preliminares no disponibles anteriormente del evento de Mentawai 2010, Valerie Sahakian, sismóloga de la Universidad de Oregón, y sus colegas creen que hay una manera de determinar a tiempo que un evento es un terremoto de tsunami para advertir a las personas que está en camino una ola inesperadamente grande.

Terremotos debajo del océano

La superficie de la Tierra está formada por placas tectónicas flotantes que se unen como un rompecabezas ligeramente imperfecto. Estas placas se mueven una al lado de la otra o debajo de ellas.

subducción de placas tectónicas

Imagen: Un terremoto a lo largo de una zona de subducción ocurre cuando el borde de ataque de la placa superior se libera y brota hacia el mar, elevando el fondo marino y el agua sobre él. Este levantamiento inicia un tsunami.

En una zona de subducción, una placa tectónica se hunde debajo de otra. Esto acumula tensiones con el tiempo y eventualmente creará un terremoto. La mayoría de los terremotos típicos de la zona de subducción ocurren aproximadamente de 10 a 30 millas hacia abajo, en un área donde las rocas son rígidas y fuertes en la falla entre las dos placas tectónicas.

Mientras tanto, el área menos profunda de una zona de subducción, más cercana al fondo marino, está formada por sedimentos blandos que no son muy fuertes. Los terremotos rara vez ocurren aquí, porque la mayoría de las tensiones no se acumulan en estas blandas y débiles rocas.

Los geocientíficos definen el tamaño total de un terremoto con su magnitud. La magnitud del terremoto describe cuánto "trabajo" se logra al mover la falla el terremoto: más trabajo para más movimiento o para mover rocas más rígidas.

Los terremotos muy grandes, como el terremoto de magnitud 9 de Tohoku en Japón en 2011, son tan grandes que rompen la parte más profunda de la zona de subducción, pero también continúan hacia arriba para romper la parte poco profunda de una zona de subducción. Este rápido movimiento sísmico mueve el fondo marino y crea un tsunami.

intensidad de varios terremotos

Dibujo de la cantidad de movimiento en cinco terremotos. El terremoto de tsunami de Mentawai de 2010 movió la falla mucho más, más de 65 pies en comparación con aproximadamente 15 pies para los demás, y el movimiento se produjo mucho más cerca del fondo marino que en cualquiera de los otros terremotos.

Lo que diferencia a los terremotos de tsunami

Los "terremotos de tsunami" son extraños porque suceden casi por completo en la sección blanda y débil de la falla.

Debido a que los terremotos de tsunami rompen una roca tan blanda, suceden más lentamente y crean mucho más movimiento en o cerca del fondo marino en comparación con un terremoto normal en la zona de subducción del mismo tamaño que ocurre en roca rígida. Esto a su vez crea un tsunami mucho más grande de lo esperado.

registros de varios sismógrafos

Imagen: Sismogramas que muestran cuánto tembló el suelo de seis terremotos de tamaño similar, en sismómetros, todos a la misma distancia de su terremoto. Es de esperar que la sacudida sea comparable. El sismograma del terremoto de Mentawai de 2010 está en la parte inferior en naranja, y muestra una sacudida significativamente menor que cualquiera de los otros.

Un terremoto de tsunami podría tener la misma magnitud que un terremoto que ocurre en rocas rígidas pero produce mucho menos de lo que los sismólogos llaman energía de alta frecuencia.

Piensa en romper una gruesa losa de hormigón, que es fuerte y produciría una explosión audible con ruido tanto agudo como bajo, en lugar de romper una barra de pan, que casi no hace ningún sonido. En la Tierra, "sonido" es el temblor que sientes bajo tus pies. La rotura del pan blando es como un terremoto de tsunami que no libera mucha energía de alta frecuencia y, por lo tanto, no crea tanta sacudida como cabría esperar por su magnitud.

Sintiendo temblores a tiempo para advertir

Actualmente, los funcionarios confían en conocer la magnitud y ubicación de un terremoto para emitir alertas de tsunami en decenas de minutos. Pero esto no funciona en el caso de los terremotos de tsunami, porque la magnitud del terremoto no coincide con el tamaño del tsunami que produce.

En cambio, para determinar si un terremoto es en realidad un terremoto de tsunami, los científicos comparan su magnitud sísmica medida desde lejos con la cantidad de energía radiada de alta frecuencia que produce, según lo registrado por estaciones lejanas.

formación de un tsunami

Si la relación de energía a magnitud es muy baja, es un terremoto de tsunami, básicamente, su temblor sería demasiado débil para su magnitud porque estaba rompiendo rocas blandas. En cambio, su energía es del tipo de baja frecuencia: en lugar de fuertes temblores, su energía entra en un gran movimiento lento del fondo marino y el tsunami resultante.

El problema es que en el pasado, los científicos nunca habían registrado de cerca uno de estos escurridizos terremotos en lo que llaman el campo cercano, dentro de aproximadamente 180 millas (300 kilómetros) más o menos. En cambio, los científicos han tenido que encontrar la relación energía/magnitud de un terremoto utilizando ondas sísmicas que han viajado desde el epicentro del terremoto en todo el mundo hasta donde los investigadores pueden medirlas. Este proceso es relativamente lento, por lo que no se han podido identificar los terremotos de tsunami lo suficientemente rápido como para advertir a las personas a tiempo, antes de que la ola golpee la costa.

Ahora, Sahakian y sus colegas han analizado por primera vez datos grabados por estaciones sísmicas que estaban cerca del epicentro del terremoto de Mentawai de 2010. Y creen que han descubierto una nueva forma de identificar más rápido el peligro de un futuro terremoto de tsunami.

Proxies cada vez más rápidos

El nuevo estudio utilizó el mismo concepto de comparar la energía liberada por un terremoto con su magnitud sísmica, pero basado en datos geográficamente cercanos al evento. En lugar de mirar las mediciones de energía registradas a distancia, utilizó dos proxies.

afectados por un tsunamiPara ver directamente cuánto temblaba el suelo, los científicos utilizaron estaciones sísmicas en tierra cerca de los epicentros de 16 terremotos, incluido el de Mentawai en 2010. Debido a que la cantidad que el suelo acelera cuando pasan las ondas sísmicas ilustra cuánta energía de alta frecuencia hay en el terremoto, esta información era un sustituto de los datos que tradicionalmente se obtendrían de las estaciones telesísmicas remotas. Las bajas aceleraciones significan poca energía de alta frecuencia.

Para los terremotos normales que observaron, las aceleraciones de los sismómetros de campo cercano fueron cercanas a lo que se esperaría para la magnitud de cada terremoto. En comparación, las aceleraciones del terremoto de Mentawai de 2010 fueron más cercanas a lo que se esperaría para un terremoto de magnitud 6.3, mientras que el terremoto fue en realidad de magnitud 7.8, y produjo un tsunami que se esperaría para un evento de más de magnitud 8.

Los investigadores también observaron las estaciones de GPS cercanas a los terremotos. Pueden mostrar cuánto se movió o desplazó el suelo y medir la magnitud del terremoto.

El uso conjunto de estas mediciones les permitió comparar la cantidad de energía en el terremoto con respecto a su magnitud, sin esperar a que las ondas sísmicas viajen por todo el mundo. En cambio, hubieran podido identificar de inmediato un terremoto de tsunami al observar cuán bajas eran las aceleraciones en los sismómetros locales en comparación con la magnitud del terremoto según las lecturas de GPS.

Ellos creen que su hallazgo es realmente prometedor porque estas mediciones de campo cercano están disponibles de inmediato, incluso mientras ocurre un terremoto. Los sismólogos podrían utilizar este enfoque en el futuro para identificar un terremoto de tsunami justo después de que ocurra, y proporcionar una advertencia a la costa cercana antes de que llegue la ola de tsunami.

Artículo científico: Weak Near‐Field Behavior of a Tsunami Earthquake: Toward Real‐Time Identification for Local Warning

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