En Chile y el mundo se utilizan diferentes instrumentos para pronosticar propagación de las olas del tsunami: boyas oceánicas o sensores de presión instalados en el fondo del océano, además, de modelos de ruptura de fallas finitas de tsunamis en tiempo cercano al real. Por su parte, la geodesia moderna –estudio de la forma y dimensiones de la Tierra–, ha mejorado con el uso de las técnicas del Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
“La sismología moderna utiliza ampliamente el GPS para comprender la nucleación y propagación de los terremotos y ha demostrado que la deformación de la superficie, relacionada con la propagación de terremotos y tsunamis, produce cambios ionosféricos en el contenido total de electrones. Por lo tanto, hablamos de una nueva forma de detección de tsunamis, mediante el contenido total de electrones ionosféricos registrados por GPS”, explicó el investigador de CIGIDEN, Mahesh Shrivastava.
En efecto, para desentrañar la relación entre el terremoto y el tsunami utilizando los cambios en el contenido total de electrones de la ionósfera, los investigadores CIGIDEN Mahesh Shrivastava (UCN), Gabriel González (UCN), Juan González (UCSC), Pablo Salazar (UCN) y Rafael Aranguiz (UCSC), analizaron en el paper “Tsunami detection by GPS-derived ionospheric total electron content”, dos terremotos de subducción tsunamigénicos chilenos: Pisagua Mw 8,1 de 2014 e Illapel Mw 8,3 de 2015.
Epicentro del terremoto
“Durante el terremoto de Pisagua, se detectaron cambios en el contenido total de electrones en las estaciones de GPS ubicados al norte y al sur del epicentro del terremoto, mientras que, durante el sismo de Illapel, registramos solamente los cambios en la dirección norte”, explica el subdirector de CIGIDEN, Gabriel González.
Además, agrega, “los registros de mareógrafos capturaron la señal de la dirección de propagación de las olas del tsunami de forma similar al patrón de cambio del contenido total de electrones en la atmósfera, durante ambos terremotos”.
Shrivastava complementa que cuando se produce un terremoto, algunas ondas gravitacionales y acústicas alcanzan la parte de la atmósfera: “Se ha estudiado en varios trabajos y se han publicado más de cien artículos al respecto, pero nosotros hemos identificado que después del terremoto de Pisagua e Illapel, se observaron datos de perturbación atmosférica atribuibles a la dirección de propagación del terremoto y del tsunami”, aseguró el experto.
Según el estudio, los cambios en el contenido total de electrones estaban representados por tres señales. La señal inicial más débil se correlacionó con la onda acústica superficial de tipo Rayleigh, que se refiere a la onda generada por el sismo. La siguiente señal fue más fuerte y se interpretó como causada por la onda acústica de gravedad en el epicentro del sismo (AGWepi). Finalmente se observó la onda de gravedad interna (IGWtsuna), inducida por los terremotos y los tsunamis respectivamente.
“Estas tres señales dan cuenta de un registro extremadamente importante, ya que es una señal compuesta de dos fuentes distintas, pero vinculadas tanto con el sismo como con el tsunami. De allí la importancia del artículo, estas señales pueden servir como fundamentos para los sistemas de alerta de terremoto y de tsunami que se puedan desarrollar en el futuro” acotó el Dr. Gabriel González.
De esta forma, los investigadores concluyen que los cambios en el contenido de los electrones que se encuentran en la ionósfera, pueden utilizarse para evaluar la ocurrencia de terremotos y la propagación de tsunamis en el marco de sistemas de alerta temprana multiparamétricos.
“En la mayoría de los casos, la perturbación de la ionosfera aparece entre los 5 y 10 minutos en las observaciones del GPS y depende de la velocidad de la ruptura”, asegura Shrivastava. La clave para esto es contar con el registro del contenido de electrones en un tiempo breve, lo que aún es materia de nuevos desarrollos tecnológicos.
El estudio demuestra que el análisis conjunto de los eventos sísmicos y de los cambios en el contenido total de electrones en la ionósfera, puede mejorar sustancialmente la detección de tsunamis, no solo en la zona de subducción de Chile, sino también en otras áreas propensas a los tsunamis en todo el mundo. Por esta razón, Mahesh Shrivastava enfatiza que el documento constituye un aporte muy relevante a la investigación del riesgo de desastre para lugares como Chile, Sumatra, Indonesia, Japón, Cascadia, y la región de Alaska.
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