Predicción de terremotos - Cienciorama

 Predicción de terremotos
J. Rubén G. Cárdenas
Se considera una predicción sísmica formal aquella en la que se indica el
tiempo y sitio de ocurrencia del sismo, la profundidad de su foco y la
intensidad que va a tener. El tiempo de ocurrencia generalmente se
toma como el intervalo en el que es probable que ocurra el evento. Sin
embargo, la comunidad sismológica en el mundo ha encontrado grandes
obstáculos al tratar de poner en marcha un dispositivo que permita
evaluar con precisión las predicciones emitidas por diferentes personas o
grupos de investigación.
Los estudios sobre la posible predicción de un sismo pueden
concentrarse en los mecanismos físicos, tratando de determinar todos y
cada uno de los parámetros involucrados en él, pues al conocer el
fenómeno a fondo se puede determinar su ocurrencia en un futuro; o
bien, se pueden enfocar en su comportamiento estadístico y en el
margen de probabilidad de ocurrencia del evento; es decir, abordándolo
como parte de una serie de ocurrencias de eventos sísmicos en un
periodo determinado de tiempo en alguna zona o zonas del planeta. 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 emitir conclusiones sin conocer las causas físicas
de un evento particular produciría resultados poco confiables.
Para analizar el proceso físico de un sismo se pueden observar ciertos
fenómenos relacionados con el esfuerzo al que están sometidas las
rocas en las placas tectónicas antes de que este ocurra. A estos
fenómenos se les conoce como precursores. Se sabe que los terremotos
ocurren como respuesta a una excesiva acumulación de esfuerzos o
tensiones, encima de la litosfera que es la capa de la Tierra que está
entre la corteza y el manto donde se desplazan las placas tectónicas.
Según la teoría de la dilatación, el comportamiento de la corteza pasa
por las siguientes fases: la tensión cierra las fisuras, grietas y poros de
las rocas ocasionando que las rocas disminuyan su volumen de un modo
elástico de acuerdo con la Ley de Hooke (tensión proporcional a la
deformación). Después se observa una dilatación transversal al
esfuerzo, que se puede detectar en la superficie del planeta como
cambios topográficos horizontales y verticales. A medida que la tensión
se acerca al valor crítico, la roca en la corteza terrestre comenzará a
fragmentarse y la ley de Hooke dejará de ser válida. Cuando se alcanza
la máxima tensión posible la corteza se fractura y se produce un sismo.
Las manifestaciones fisicoquímicas relacionadas con los cambios en los
estados de esfuerzo van desde cambios en el campo eléctrico natural de
las rocas; variaciones en el nivel de agua de pozos; cambios en las
emanaciones naturales de gases diversos como el radón, provocados
por el máximo de tensión y que hacen que por las fisuras recién creadas
en las rocas comiencen a circular fluidos que antes no circulaban;
deformaciones de la corteza medidas de varias formas, que incluyen
variaciones en la aceleración de la gravedad en la zona; variaciones de
temperatura en aguas subterráneas, hasta cambios en la coloración
infrarroja.
Otro tipo de fenómenos que han sido de gran utilidad para evaluar la
posibilidad de una predicción son las variaciones en espacio o en el
tiempo de algunos fenómenos relacionados con la sismicidad de la zona,
entre ellos los patrones de sismicidad que explicaremos en seguida.
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 un
macrosismo se les llama patrones de sismicidad. El problema en este
caso es determinar cuál es el nivel normal de actividad sísmica, pues en
muchos lugares de las zonas sísmicas faltan equipos de detección:
geófonos, hidrófonos, sismógrafos de fondo oceánico, etc. Pero incluso
en los casos en los que se cuenta con equipo suficiente, la historia
registrada suele ser insuficiente; puede suceder que los aparatos hayan
estado funcionando por un tiempo corto en relación a las posibles
variaciones ambientales de sismicidad que se podrían considerar
normales. A esto se agrega el problema que causan los 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.
No es lo mismo tener cien estaciones desplegadas en 2000 km2, que
diez distribuidas en 100 km². Estos cambios pueden ocasionar que una
variación en sismicidad que se atribuya a un estado de preparación de
un macrosismo, se deba en realidad a un efecto artificial producto de
variaciones en la detección.
Los patrones de sismicidad que se utilizan frecuentemente en estudios
de predicción, y que se ha observado que en ocasiones se presentan
antes de de un evento mayor, incluyen:
quietud sísmica: disminución en el nivel de la sismicidad
normalmente ocurre en una zona (sismicidad de fondo).
que
patrón de dona: aumento de sismicidad en la periferia de una zona y
disminución o ausencia en el centro de ésta.
incremento de sismicidada nivel muy local.
migración de focos sísmicos: se puede observar a veces que los focos de
los sismos, y por ende los epicentros, que normalmente ocurren
dispersos en una zona, parecen ocurrir cada vez más en dirección a una
pequeña parte de dicha zona.
Ejemplo de quietud sísmica observada como un decremento en el
número acumulativo de microsismos con respecto al tiempo, para dos
zonas de la Falla de San Andrés, California. Imagen tomada de
Predicción Sísmica.
Cada uno de los patrones antes mencionados tiene implicaciones en los
procesos que anteceden a un sismo grande, así como en los cambios en
el estado de esfuerzos de un volumen en la corteza a punto de sufrir
ruptura.
En primera instancia los sismos podrían ser pronosticados tomando en
cuenta los siguientes factores:
Cambios topográficos.
La dilatación de la corteza (vertical y lateral) puede ser detectada
satelitalmente y esta deformación se puede relacionar con la tensión
acumulada. De hecho la NASA lanzó el satélite InSAR (Inteferometric
Synthetic Aperture Radar), donde se superponen dos imágenes de radar
para cuantificar anomalías de deformación. Se planea también tener una
red de satélites InSAR (que formará parte de la Global Earthquake
Satellite System) para vigilar las zonas sísmicas del mundo. InSAR
(Inteferometric Synthetic Aperture Radar) es una manera nueva de
contribuir a la predicción de terremotos, con datos que mejoran los que
están a disposición de la sismología tradicional.
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.
Imagen
tomada
de
www.solidearth.jpl.nasa.gov Anomalías infrarrojas.
Los esfuerzos en la corteza previos a un terremoto generan calor que
puede ser detectado como anomalías infrarrojas del orden de los
4<sup>o</sup> C. Zhangbei (1988) y Gujarat (2001) son casos
clásicos de esta situación. Sin embargo, nadie sabe con precisión por
qué las rocas sometidas a grandes presiones producen radiación
infrarroja, pudiendo ser la causa de tipo eléctrico. Por esta razón uno de
los nuevos intentos de predecir sismos consiste en buscar fuentes de
radiación infrarroja (IR). En los años 80 y 90, científicos rusos y chinos
notaron algunas anomalías térmicas asociadas con los terremotos en
Asia; por ejemplo, con 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.
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. Imagen tomada de Modis a
bordo del satélite Terra de la NASA; fuente: www.solidearth.jpl.nasa.gov
Anomalías magnéticas.
Está documentada la anomalía magnética que comenzó dos semanas
antes del terremoto de Loma Prieta, California, en 1989, caracterizada
por una ampliación de hasta veinte veces lo normal de las señales
magnéticas de baja frecuencia. Con el objetivo de utilizar esta señal
precursora, se lanzó en junio de 2003, el satélite QuakeSat, que cuenta
con una antena magnetométrica que mide campos ELF (menores a 1000
Hz).
Estadística sísmica.
Utilización de los patrones de sismicidad para descubrir la dispersión de
los sismos en torno del futuro epicentro, la cual nos lleva al periodo de
quietud sísmica necesario para acumular grandes esfuerzos. Así, si se
marcan los epicentros de los sismos en un mapa se obtendrá el conocido
patrón de dona, que nos mostrará la futura zona epicentral cerca del
centro de la dona.
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:
El número de aciertos logrados (aun 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.
Por tanto el principal defecto del que adolecen todas las técnicas hasta
ahora utilizadas con fines predictivos, es que han resultado exitosas en
ciertos casos para algunas regiones con condiciones específicas,
mientras que en otros casos (aun en condiciones similares) han
producido resultados negativos.
El avance en este campo se dará manteniendo una vigilancia
instrumental en zonas de riesgo
a la par del desarrollo de las
computadoras, combinado con información satelital y con una cultura
sobre los sismos, pues ellos nos acompañarán toda la vida. Y parece que
los nuevos desarrollos avanzan bien, no así la cultura de sismos que
habría que hacer extensiva a la población. Quién sabe si un día a los
hombres del futuro les será natural oír las noticias de la tarde
anunciando simultáneamente el pronóstico del clima... y el pronóstico de
sismos.
REFERENCIAS
Solid earth science working group. Jet Propulsion Laboratory, California
Institute
of
Technology,
en
su
página
de
Internet.
http://www.solidearth.jpl.nasa.gov
F. Ramón Zúñiga, Dávila-Madrid, Predicción sísmica, Instituto de
Geofísica, UNAM, México, Servicio Sismológico Nacional. En su página de
Internet: http://www.igeofcu.unam.mx