Técnicas para detectar tsunamis analizando cambios en la ionosfera

Los investigadores confían que midiendo tales ondas atmosféricas mejorarán la detección temprana de grandes tsunamis tales como el que se generó por un terremoto en febrero de 2010 en Chile.

Las señales de los satélites de GPS se podrían utilizar para monitorear los tsunamis mientras que se desplazan a través del océano. En el estudio más detallado realizado hasta la fecha de dicho efecto, los científicos han demostrado que aunque las ondas del tsunami en océano abierto son solamente de algunos centímetros de alto, son lo bastante grandes como para crear vibraciones atmosféricas que se extienden hasta el final a la ionosfera, a 300 kilómetros arriba en la atmósfera, amplificándose.

Reconstrucción ideal de un tsunami a su llegada a la costa.

Los investigadores confían, que el hallazgo podría mejorar enormemente los sistemas de alerta temprana de tsunami. En un estudio publicado online el 1 de septiembre de 2010 en Geophysical Research Letters¹, un equipo de geofísicos franceses pudo utilizar estos efectos ionosféricos para seguir el progreso de tres tsunamis recientes, incluyendo el que estuvo generado por el terremoto del 27 de febrero de 2010 en Chile, que tuvo una magnitud de 8.8. Los investigadores demostraron que la fuerza de los efectos ionosféricos aumenta con la altura de la onda.

La altura máxima de ese tsunami, que pasó a través del Pacífico, era solamente 10 de centímetros en ondas de alta mar, pero las ondas de los tsunamis pueden tener más de 100 kilómetros de largo. Durante un tsunami, centenares de kilómetros cuadrados del océano se levantan y bajan, casi al unísono. Esto produce un movimiento rítmico en la atmósfera, generando una onda de propagación vertical conocida como onda de gravedad interna. El aire hace que la onda se expanda verticalmente y los movimientos de aire llegan a ser más grandes.

"Aproximadamente a 300-350 kilómetros de altitud, la onda atmosférica ha sido amplificada por un factor de 10.000 o más, " dice Lucie Rolland, estudiante de tercer ciclo en el instituto de París de Geofísica, cuyo trabajo de doctorado encabezó el estudio. " Esto significa que una onda de un tsunami de 10 centímetros al nivel del océano inducirá una dislocación atmosférica que alcanza los 1 Km."

Las pequeñas oscilaciones del aire sobre las ondas de un tsunami son amplificadas hasta 10.000 o más en la parte superior de la ionosfera, generando perturbaciones detectadas por satélites que pueden ser usadas para avisos tempranos de tsunamis.

Señales que fluctúan

Rolland dice que la colisión de esta onda con la ionosfera - una capa superior de la atmósfera en la cual la radiación solar entrante ha ionizado los gases atmosféricos - la comprime hasta un 10%. Eso produce un cambio correspondiente en la densidad de los electrones libres de la ionosfera. Este cambio es lo suficiente como para afectar a las señales de los satélites del sistema de navegación mundial (GPS) - haciéndolo aparezca en los receptores de GPS como si las localizaciones superficiales estuvieran fluctuando por algunos centímetros, en ritmo con el paso de las ondas inducidas de los tsunamis a través de la atmósfera superior.

Analizando datos de numerosas estaciones de GPS en Hawai, los científicos podían filtrar y localizar las fluctuaciones en la ionosfera. Y mirando señales de los satélites del GPS en diversas localizaciones, podían trazar el progreso de la onda de electrones ionosféricos como un trazador a través del cielo, cerca de 10 minutos detrás del tsunami.

En última instancia, el objetivo es la mejora del seguimiento de tsunamis en movimiento. Ya que la técnica permite analizar ondas que están a centenares de kilómetros antes de que golpeen la tierra, el estudio concluye que "la teledetección remota podría ser particularmente decisiva para la advertencia de tsunami y limitar sus daños”.

El salto gigante a la aplicabilidad

Pero otros científicos no están convencidos que el estudio representa un avance dramático. Se ha sospechado desde los años 70 que los tsunamis pueden producir efectos ionosféricos² . Y, dice a Emile Okal, geofísico en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, que tales efectos se han observado previamente - después del terremoto de Sumatra en 2004³ .

"No estoy intentando tirar abajo a los autores, cuyo trabajo es bueno y algo único," dice Okal. "Pero no veo ni una idea espectacular ni un avance de observación definitivo. Hemos sabido durante mucho tiempo que había potencial allí, pero sigue existiendo el problema del salto gigante a la aplicabilidad para ser logrado."

Costas Synolakis, director del Centro de Investigación del Tsunami en la Universidad de California del Sur en Los Ángeles, está de acuerdo. Él aplaude el estudio para producir " las más completas evidencias de datos hasta la fecha" que los tsunamis disparan ondas atmosféricas de propagación vertical. Pero, dice, " si la teledetección de la ionosfera puede ser ' particularmente decisiva' en los avisos de tsunamis es un salto de confianza".

Rolland reconoce que la habilidad o la capacidad de producir mejores advertencias caen en el futuro. Para comenzar, ella dice, el impacto de un tsunami es afectado fuertemente por el estado de la ionosfera y el campo magnético total de la Tierra. Pero eso no significa que ese monitoreo más exacto no esté en el horizonte.

" Este trabajo continúa, " ella dice. " Pero esperamos que esta técnica sea utilizada en un futuro próximo para una mejor monitoreo de los tsunamis y por lo tanto en una mejor mitigación de los riesgos."

Referencias

1. Rolland, L. M., Occhipinti, G., Lognonné, P. & Loevenbruck, A. Geophys. Res. Lett. 37, L17101 (2010). | Article | OpenURL
2. Peltier, W. R. & Hines, C. O. J. Geophys. Res. 81, 1995-2000 (1976). | Article | OpenURL
3. Liu, J.-Y. et al. J. Geophys. Res. 111, A05303 (2006). | Article | OpenURL
4. Title: Ionospheric detection of gravity waves induced by tsunamis

   Authors: Artru, J., Ducic, V., Kanamori, H., Lognonné, P., & Murakami, M.

   Journal: Geophysical Journal International, Volume 160, Issue 4, pp. 840-848.

   Bibliographic Code: 2005GeoJI.160..840A

http://articles.adsabs.harvard.edu/full/2005GeoJI.160..840A/0000846.000.html

Fuente : Nature http://www.nature.com/news/

Publicado el 14 de septiembre de 2010 | Nature | doi:10.1038/news.2010.467 News