Pronóstico de Terremotos
Dr.
Tony Phillips |
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| "...las
temperaturas estarán entre los 40 y los 50 grados,
tiempo agradable y suave brisa -- otro día fresco en
el área de la bahía de San Francisco",
dice el anunciador del tiempo en la TV.. "La previsión
de terremotos por satélite muestra un riesgo normal,
sin tensiones críticas en la corteza, ni señales
de infrarrojo en las proximidades de la falla de San Andrés..." |
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ara
muchas personas los terremotos son impredecibles. Golpean súbitamente
en días normales, y a pesar de todos los avances de la sismología,
los científicos aún no pueden informar sobre un terremoto
inminente, a diferencia de cómo un meteorólogo predice
la aproximación de tormentas.
Aunque
los terremotos parecen ocurrir de repente, la furiosa energía
que liberan se acumula con meses y años de anticipación,
en forma de tensiones de la corteza terrestre. Por el momento, los
pronosticadores no tienen una forma directa de observar estas tensiones
o de detectar cuando alcanzarán niveles críticos.
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Una visualización
tridimensional de la energía sísmica durante
el terremoto de 1994 en California. Créditos: Kim
Olsen, University of California, Santa Barbara. [más
información]
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Esto, sin embargo, puede
estar cambiando. Las tecnologías con base en satélites
que están siendo desarrolladas en la NASA y otros lugares,
podrían ser capaces de detectar señales de un terremoto
inminente días o semanas antes de ocurra, dando al público
y a los servicios de prevención de emergencias tiempo para
prepararse.
"Hay varios métodos basados en satélites que
parecen prometedores como indicadores de actividad sísmica",
dice Jacob Yates, investigador en el Centro Goddard de Vuelos
Espaciales de la NASA. "Uno de estos métodos es el
Radar de Apertura Interferométrica-Sintética (Interferometric-Synthetic
Aperture Radar, InSAR). Básicamente, InSAR es un proceso
en el cual dos imágenes de radar de un área tectónica
se combinan en una operación llamada fusión de
datos, con lo cual se puede detectar cualquier cambio en el
movimiento de la superficie.
Esta técnica es suficientemente sensitiva para detectar
lentos movimientos del suelo -- tan pequeños como de sólo
1 mm por año. Esta clase de sensitividad, combinada con
la amplitud de la visión que los satélites pueden
ofrecer, permite a los científicos observar los pequeños
movimientos y contorsiones de los terrenos alrededor de las líneas
de falla, en una forma mucho más detallada de lo que lo
han experimentado hasta ahora. Observando estos movimientos pueden
deducir qué puntos de tensión elevada se están
generando.
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Una imagen InSAR mostrando
el cambio de altura del suelo debido al terremoto Hector
Mine de 1999. Los datos de radar fueron adquiridos por el
satélite ERS-2 de la Agencia Espacial Europea el
15 de Septiembre y el 20 de Octubre de 1999. [más
información]
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| Un grupo de científicos de la NASA dirigidos
por Carol Raymond del JPL estudió recientemente la posibilidad
de pronosticar terremotos desde el espacio. Su informe,
publicado en Abril, presenta un plan de 20 años para desplegar
una red de satélites -- Sistema Global de Satélites
para Terremotos, (Global Earthquake Satellite System, GESS) -- que
utilizará InSAR para vigilar las zonas de fallas en todo el
mundo.
Con algo de práctica, dice Raymond, los científicos
podrán eventualmente usar los datos de InSAR para determinar
cuando las tensiones de la corteza terrestre alcanzan niveles peligrosos,
emitiendo una "evaluación de peligro" mensual para
una falla conocida. Los pronosticadores podrían informar
que la posibilidad de un gran terremoto en, por ejemplo, la falla
de San Andrés durante el mes en curso, es de 2%, o 10% o
50%.
Los métodos actuales son menos exactos. Por ejemplo, el
Servicio Geológico de los Estados Unidos ha publicado recientemente
una evaluación actualizada del riesgo de terremotos en el
área de la bahía de San Francisco, con base en la
historia sísmica del área, su geología, y modelos
computarizados. El estudio
predice que la posibilidad de que se produzca un terremoto fuerte
(magnitud 6.7 o superior) en dicha área, en algún
momento en los próximos 30 años, es de un 62%,
lo que exactamente no nos permite planificar nuestros próximos
días. |
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Nuevos
Desarrollos |
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InSAR es una manera de predecir terremotos,
pero quizás no la única. Mientras que los satélites
InSAR simplemente mejoran los datos a disposición de la sismología
tradicional, hay otras técnicas más revolucionarias.
Una de estas ideas es buscar fuentes de radiación infrarroja
(IR). Friedemann Freund, profesor adjunto de física en
la Universidad del Estado de San José y científico
en el Centro de Investigación Ames de la NASA, explica:
"En los años 80s y 90s, científicos rusos y
chinos notaron algunas anomalías térmicas asociadas
con los terremotos en Asia -- por ejemplo, el terremoto de Zhangbei
de 1998 cerca de la Gran Muralla China. Este terremoto ocurrió
cuando las temperaturas en la región rondaban los -20 °C.
Justo antes del terremoto, los sensores termales detectaron variaciones
de temperatura de hasta 6° a 9°, según los documentos
chinos".
Los satélites equipados con cámaras IR podrían
usarse para detectar puntos de temperaturas anormales desde el
espacio. De hecho, cuando Freund y su colaborador Dimitar Ouzounov
del Centro Goddard de Vuelos Espaciales, (GSFC) examinaron datos
de Infrarrojo recogidos por el satélite Terra de la NASA,
descubrieron un calentamiento del terreno en la India occidental,
justo antes del potente terremoto de Gujarat el 26 de Enero de
2001. "La anomalía térmica llegó hasta
los +4 °C", dice Freund.
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Imagen en infrarrojo
de la región circundante a Gujarat, India, el 21
de Enero de 2001. Las áreas amarillo-naranja señalan
las anomalías termales que aparecieron días
antes del terremoto del 26 de Enero. La estrella marca el
epicentro del terremoto. Créditos: Modis a bordo
del satélite Terra de la NASA. [más
información]
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| ¿Cuál es la causa de que las rocas
bajo presión emitan radiaciones infrarrojas? Nadie está
seguro. El espectro de frecuencias de las emisiones muestra que el
calor interno generado por fricción -- por ejemplo,
rocas rozándose entre sí, no es el responsable de la
radiación. En un experimento de laboratorio,
Freund y colaboradores sometieron bloques de granito rojo a una
presión de 1500 toneladas, imitando de alguna manera lo que
pasa millas bajo la superficie de la Tierra. Una cámara sensitiva
desarrollada en el JPL y el GSFC vigiló las rocas y detectó
emisiones infrarrojas. Además, se generó un voltaje
en la superficie de la roca. Esto conduce a Freund a creer que la
causa puede ser eléctrica. |
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Cuando el granito rojo
se somete a presiones extremas, como en este experimento
llevado a cabo por Freund y sus colaboradores, su superficie
emite radiación infrarroja.
[más
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| Las rocas ordinarias son aislantes. Sin embargo, las
rocas sometidas a grandes presiones, actúan a veces como semiconductores.
Freund cree que antes de un sismo, pares de cargas positivas llamadas
'electrones desertores' o 'agujeros positivos' se separan y emigran
a la superficie de las rocas presionadas. Allí se combinan
unos con otros, y en el proceso liberan radiación infrarroja.
Los experimentos tienden a prestar credibilidad a esta explicación,
pero es todavía una teoría nueva que no ha ganado amplia
aceptación en la comunidad científica, hace notar.
Las corrientes eléctricas en la roca podrían explicar
otra curiosa observación: los científicos que llevaban
a cabo experimentos usando magnetómetros justo antes de un
gran sismo, recogían accidentalmente pequeñas, lentas
fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra. Un ejemplo
ocurrió durante el terremoto de Loma Prieta que destruyó
a San Francisco en 1989. Casi dos semanas antes del sismo las lecturas
de las señales magnéticas de baja frecuencia (0.01-0.02
Hz) saltaron hasta 20 veces por encima de los niveles normales,
y subieron incluso a niveles más altos el día del
terremoto.
La causa de estas señales es desconocida. Complementando
la idea de Freund, hay teorías que incluyen el movimiento
de aguas profundas, conductoras de iones, dentro de fracturas generadas
por la rotura de las rocas; energía electromagnética
liberada por electrones desprendidos de rocas cristalinas como el
granito, y un efecto piezo-magnético desencadenado por la
presión aplicada a cierto tipo de rocas. |
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Señales magnéticas
de baja frecuencia recogidas durante 31 días alrededor
del sismo de Loma Prieta [más
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| Una compañía llamada QuakeFinder espera
que estas tenues señales magnéticas (normalmente inferiores
a una nanotesla) puedan detectarse desde satélites de órbita
baja . Los sensores en tierra pueden también detectar estas
fluctuaciones, pero los satélites en órbitas polares
tienen la ventaja de cubrir casi la totalidad de la superficie de
la Tierra, todos los días.
El 30 de Junio de 2003 QuakeFinder lanzó el QuakeSat.
Midiendo solo 10 x 10 x 30 cm, este satélite operará
durante un año para determinar hasta que punto podría
detectar señales magnéticas generadas por actividad
tectónica. Los primeros seis meses de la misión se
dedicarán a calibrar el satélite y adquirir los datos
de referencia. Más tarde, los operadores en Tierra podrían
dedicarse en serio a buscar sismos.
Los dos métodos, mediante rayos infrarrojos o magnetismo
para detectar sismos, son controvertidos. Por ahora InSAR parece
estar en ventaja para la previsión de terremotos. Los tres,
sin embargo, ofrecen una posibilidad tentadora: Algún día,
el informe meteorológico local podrá pronosticar no
sólo las tormentas que se ciernen sobre nosotros, sino también
las que se ocultan bajo nuestros pies. |
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| Para
saber más... |
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Predicción Sísmica
F. Ramón Zúñiga (*)
¿Podría alguna vez suceder que, aunado
al pronóstico del tiempo, en los noticiarios se incluyeran
los pronósticos relativos a la actividad sísmica
volcánica de un lugar? ¿Cuáles serían
las consecuencias sociales de tales hechos? ¿Tenemos
la capacidad científica y tecnológica para
lograrlo? ¿Estamos preparados para afrontar este
tipo de advertencias?
Aún cuando no podamos responder a todas las preguntas
planteadas, tal vez se puedan aclarar algunas dudas en cuanto
a la factibilidad de efectuar predicciones sísmicas,
así como acerca del estado del arte en este tipo
de estudios.
Para poder seguir adelante, es necesario esclarecer qué
es lo que entendemos por predicción en un contexto
científico. En general, se considera una predicción
sísmica formal a aquélla en la que se indica
el tiempo de ocurrencia, el sitio de ocurrencia (con la
profundidad) y la dimensión (magnitud) del evento
por ocurrir, incluyendo con todos estos parámetros
una indicación del error o la incertidumbre en cada
valor dado; El tiempo de ocurrencia generalmente se proporciona
como un intervalo en el que existe una determinada probabilidad
de que ocurra el evento. Además, se deben especificar
los métodos empleados y la justificación científica
de su empleo.
Estudios Determinísticos y Estudios Probabilísticos
Ahora bien, ¿en qué nos podemos basar
para emitir una predicción que pueda ser considerada
confiable? Los estudios encaminados hacia la posible predicción
de un evento pueden concentrarse en el mecanismo físico
del evento, tratando de determinar todos y cada uno de los
parámetros involucrados en él, de manera que
al conocer el fenómeno a fondo se pueda determinar
la ocurrencia futura; o bien, pueden enfocar su atención
en el comportamiento estadístico y en la probabilidad
de ocurrencia de un evento, tratando al fenómeno
como una serie de ocurrencias de eventos en el tiempo, con
una distribución a determinarse. En muchos casos
se hace uso de una combinación de ambas técnicas.
Esto último es especialmente importante para aquellos
estudios basados en la estadística, ya que el emitir
conclusiones sin conocer las causas físicas del proceso
de que se trate producirían resultados poco confiables.
Parámetros observables con posible carácter
predictivo
En cuanto al proceso físico de un sismo, ciertos
fenómenos relacionados con el esfuerzo al que están
sometidas las rocas pueden ser observados antes de la ocurrencia
del terremoto, y a éstos se les conoce como fenómenos
precursores. Muchas de estas manifestaciones han sido exploradas
exhaustivamente por diversos grupos de investigación
en varios países con resultados variados.
A continuación mencionaremos sólo algunos
de los posibles indicadores de la inminencia de un sismo
que han tenido éxito en ciertos casos.
Parámetros de carácter físico-químico
Casos que han llamado la atención tanto por su éxito
como por sus fracasos se han dado en China, Japón,
los Estados Unidos, Grecia e, incluso, México, por
nombrar algunos. Uno de éstos es el caso del terremoto
de Haicheng, China, en 1975, el cual se ha llegado a considerar
un éxito, pues una oportuna evacuación salvó
la vida de los habitantes de varias poblaciones cercanas
al foco del terremoto. Sin embargo, se ha determinado que
la evacuación no fue producto de una predicción
acertada, sino de varias coincidencias afortunadas, incluido
el hecho de haberse presentado eventos sísmicos precursores
de características claras en una zona carente de
actividad reciente, hecho que ocasionó una movilización
tanto de los habitantes de comunidades cercanas, como del
personal del Servicio Sismológico Chino. Sin embargo,
por lo anterior este caso no es considerado por muchos un
éxito en predicción sísmica.
Ahora bien, las manifestaciones físicas relacionadas
con los cambios en el estado de esfuerzos van desde los
cambios en el campo eléctrico natural de las rocas,
hasta variaciones en el nivel de agua de pozos, pasando
por anormalidades en el comportamiento animal, cambios en
las emanaciones naturales de diversos gases tales como el
radón, deformación de la corteza (medida de
varias formas, incluyendo variaciones en la aceleración
de la gravedad en la zona), variaciones de temperatura en
aguas subterráneas, cambios en la coloración
infrarroja, etc.
Fenómenos relacionados con la sismicidad
Otros tipos de fenómenos que han sido de gran
utilidad para evaluar la posibilidad de una predicción
son las variaciones en espacio o en tiempo de algunos fenómenos
relacionados con la sismicidad de la zona. Entre éstos
se encuentran los llamados patrones de sismicidad. Los patrones
de sismicidad se refieren a los cambios que pueden tener
lugar en el número y características de los
sismos (generalmente pequeños) que normalmente ocurren
en una zona, y que se pueden presentar con cierta anterioridad
a la ocurrencia de un macro sismo. Sin embargo, el problema
en este caso es determinar cuál es el nivel "normal"
de actividad sísmica. Esto es un problema debido
a que en la mayoría de los casos no se cuenta con
una capacidad de detección adecuada, por falta de
equipo de detección en la zona. Aún en los
casos en los que se cuenta con el equipo suficiente puede
ocurrir que la historia de detección sea insuficiente
(los aparatos han estado funcionando por un tiempo corto
en relación a las posibles variaciones ambientales
de sismicidad que se podrían considerar normales).
A esto se aúna el problema que causan cambios en
la cantidad y localización de los aparatos que forman
parte de las redes de detección, así como
cambios en las técnicas empleadas en los cálculos.
Estos cambios pueden ocasionar que una variación
en sismicidad que pudiera atribuirse a un estado de preparación
de un macro sismo en realidad se deba a un efecto artificial
producto de variaciones en la detección.
De cualquier manera, patrones de sismicidad que se utilizan
frecuentemente en estudios de predicción, y que se
ha observado que en ocasiones se presentan antes de la ocurrencia
de un evento mayor, incluyen:
- Quietud sísmica: disminución en el nivel
de la sismicidad que normalmente ocurre en una zona (sismicidad
de fondo).
- Patrón de dona: aumento de sismicidad en la periferia
de una zona y disminución o ausencia en el centro
de ésta.
- Incremento de sismicidad: a nivel muy local.
- Migración de focos sísmicos: se puede observar
a veces que los focos (y por ende los epicentros) de los
sismos que normalmente ocurren dispersos en una zona parecen
ocurrir cada vez más hacia una pequeña parte
de dicha zona.
Confiabilidad de los métodos de predicción
Hay varios puntos que deben ser considerados para conocer
la confiabilidad tanto del método mismo como de la
posible predicción. Dichos puntos son, a saber:
- El número de aciertos logrados (aún cuando
sean a posteriori) en el historial sísmico de la
zona.
- El número de fallas del método para el mismo
historial. Esto es, las veces que se presentó un
evento sísmico significativo, sin que el método
lo hubiera detectado.
- El número de falsas alarmas. Se debe cuantificar
el número de veces que el método emite una
advertencia de evento futuro sin que éste se presente
en el lapso especificado.
Expectativas a futuro
A la fecha, las técnicas más promisorias con
las que se puede atacar el problema de "¿cuándo?",
son aquéllas en las que se combina el uso de varias
de ellas y se emplean métodos de observación
en detalle, ya que otro problema (que puede influir rotundamente
en los resultados de los métodos basados en las anomalías
precursoras) es el factor de escala, pudiendo presentarse
dichas anomalías en zonas muy locales, y perdiendo
la resolución cuando se consideran promedios en regiones
mayores.
Sin embargo, los avances logrados y el conocimiento adquirido
nos permiten aseverar que llegará pronto el día
en que la posibilidad de anticipar la ocurrencia de un terremoto
sea una realidad cotidiana.
(*) Instituto de Geofísica, UNAM, México.
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Recursos
en la Web |
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Traducción y adaptación: David Martínez
Herrera/Carlos Román
Mendoza, Argentina, 01 de Octubre de 2003. |
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