Instrumentos GPS existentes en las estaciones sismológicas alrededor el mundo pueden ser utilizados para aumentar la velocidad y la precisión de las alertas de tsunami, según un nuevo estudio que contó con la participación de integrantes del CSN y de la Universidad de Berkeley entre sus autores principales, y que fue aceptado para su publicación en la revista Geophysical Research Letters de la American Geophysical Union (AGU).

Las mediciones en tiempo real del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) pueden ser utilizadas para mostrar cómo los terremotos importantes desplazan el fondo oceánico. Estos datos permiten reducir los tiempos de alerta de tsunamis de los casi 20 minutos que demora actualmente a apenas un par de minutos, y así potencialmente reducir los daños a las comunidades costeras, indica el estudio.

Los tsunamis que se originan a partir de terremotos cerca de la costa son relativamente raros. Sin embargo, estos tsunamis son especialmente peligrosos, ya que pueden llegar a la costa en cuestión de minutos. Para las comunidades costeras, contar con advertencias rápidas y precisas es esencial para salvar tantas vidas como sea posible.

Los sistemas actuales utilizan instrumentos sísmicos para detectar las vibraciones del terremoto y emitir alertas de tsunami dentro de cinco a 10 minutos después de terminado el sismo. Sin embargo, estas advertencias no pueden dar información específica sobre el tamaño y el alcance de la inundación. Obtener información sobre la fuerza exacta y el alcance del tsunami resultante puede tomar más de 20 minutos.

Este nuevo estudio indica que los datos GPS en tiempo real que se reunieron en cientos de estaciones de monitoreo geofísico alrededor del mundo pueden ser utilizados para estimar cómo un terremoto deforma el fondo marino. Las agencias de advertencia pueden utilizar esa información para determinar la fuerza del tsunami resultante para las áreas costeras vulnerables dentro de dos a tres minutos tras el terremoto.

“Esto no es un despliegue de nuevos instrumentos, sólo un cambio en el pensamiento y el uso de estos instrumentos”, dijo Diego Melgar, investigador del Laboratorio Sismológico de la Universidad de Berkeley, California, EEUU, y uno de los autores principales del estudio. “Nuestros resultados muestran que con lo que la gente tiene ahora, en las agencias de monitoreo geofísicos en todas partes del mundo, es posible hacer esto”, agregó Melgar.

Para el caso chileno este sistema resulta altamente relevante debido a que Chile está localizado en uno de los bordes tectónicos más activos del mundo (en los últimos 6 años han ocurrido tres terremotos sobre magnitud 8). Además “por la distancia entre la fosa (que es el lugar donde se generan los tsunamis por terremotos de subducción) y la costa, los GPS son ideales para medir grandes terremotos, ya que pueden medir energía (desplazamiento) en un amplio espectro de frecuencias sin saturarse en el campo cercano como ocurre con los sismómetros de banda ancha, y sin dejar de medir energía en baja frecuencia como ocurre con los acelerómetros, que es precisamente el rango de energía en el cuál se generan los tsunamis (100-1000 s) y ’tsunami earthquakes’ que no liberan energía en alta frecuencia”, indica Sebastián Riquelme, Jefe de Operaciones del Centro Sismológico Nacional (CSN) y uno de los autores principales del estudio.

Los sistemas tradicionales de alerta de tsunamis 

Los actuales sistemas de alerta de tsunamis utilizan sismómetros, instrumentos que miden la capacidad de la tierra de sacudirse durante un terremoto (velocidad del movimiento), para localizar el epicentro, magnitud y profundidad del sismo. Dado que la fuerza de un tsunami no siempre se relaciona directamente con la magnitud del sismo producido, es importante la información adicional que los datos GPS pueden proporcionar sobre la fuente del terremoto, en tiempo real con rapidez y precisión.

La magnitud registrada para los grandes terremotos (sobre 7,5) es menos fiable, ya que los sismómetros más cercanos a eventos de gran magnitud registran erróneamente su tamaño. La generación de una alerta de tsunami precisa requiere que las agencias de advertencia esperen a que las ondas de energía del terremoto lleguen a las estaciones de monitoreo más lejanas para generar un modelo exacto del terremoto y el tsunami resultante, con un retraso de hasta 20 a 30 minutos después del inicio del terremoto, señala Melgar.

Las alertas de tsunami generadas después del terremoto de Tohuku, Japón, año 2011, se generaron utilizando este método. El tsunami resultante, famoso por haber causado la crisis en la planta de energía nuclear de Fukushima, causó más de 15.000 muertes. Si bien la Agencia Meteorológica de Japón emitió una alerta de tsunami tres minutos después del sismo, su estimación inicial de la magnitud fue de 7,9, demasiado baja y la alerta de tsunami que generó también fue demasiado conservadora. El sismo fue en realidad 30 veces más fuerte, con una magnitud de 9,0. La altura de las olas del tsunami llegó a un máximo de 30 metros sobre el nivel del mar, y penetraron tierra adentro hasta 10 kilómetros en algunas zonas.

Un mejor método

Estaciones de vigilancia sísmica en todo el mundo ya utilizan GPS para monitorear con precisión los movimientos de las placas tectónicas y determinar así cómo los terremotos cambian el paisaje. El nuevo estudio sugiere que estos instrumentos GPS existentes pueden ser  utilizados para predecir con mayor rapidez y precisión el tamaño de un tsunami.

Para determinar la exactitud de estas advertencias GPS, los investigadores examinaron cuatro terremotos que generaron tsunamis recientemente. Se examinaron los registros de la fuente del terremoto, propagación del tsunami, y la inundación que produjo cada evento. Los investigadores encontraron que su sistema podría generar alertas de tsunami más precisas y más rápidas que los sistemas de alerta existentes. Mediante este sistema, los mapas de alerta de tsunamis pueden ser generados en uno o dos minutos después del inicio del terremoto. Mientras que la información sobre la altura estimada de las olas del tsunami tardó menos de dos minutos adicionales de tiempo de cálculo.

En EEUU, el National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) está en el proceso de incorporación de estos datos GPS en tiempo real en su sistema y alerta de tsunami, según Barry Hirshorn, geofísico senior de tsunami del NOAA, Pacific Tsunami Warning Center  (PTWC) en Hawai.

Mientras que en Chile, el Centro Sismológico Nacional de la Universidad de Chile también está en proceso de implementar este sistema. “Actualmente estamos incorporando el modulo de tiempo real de GPS para poder realizar este tipo de modelos. Cuando esto ocurra, se podrán generar modelos de terremotos y de tsunami, más rápidos y más precisos. Con ésta información el SHOA y la ONEMI, podrán tomar acciones apoyadas por estas herramientas adicionales”, indica Sebastián Riquelme del CSN.

–          Fuente: American Geophysical Union (AGU)