Ondas sísmicas generadas por los tornados para medir su intensidad

Las ondas sísmicas, generadas por tornados cuando tocan tierra, podrían usarse para medir la intensidad de un tornado, según un nuevo estudio.

La nueva investigación examinó un tornado catastrófico que golpeó a Joplin, Missouri en mayo de 2011 y reveló que el tamaño de las ondas sísmicas producidas por el tornado en el suelo estaba correlacionado con su fuerza.

Los resultados sugieren a los investigadores que pueden estimar la fuerza de un gran tornado mediante la medición de las ondas sísmicas que crea, un hallazgo que podría abrir la puerta a la creación de métodos más precisos para el estudio de los tornados de tierra, de acuerdo con los autores del nuevo estudio publicado en la revista Geophysical Research Letters, de la American Geophysical Union.

Los meteorólogos pronostican actualmente la ubicación de los tornados utilizando estaciones meteorológicas de superficie y radar Doppler. Pero todavía confían en los cazadores de tormentas y observadores para averiguar cuándo tocara tierra el potencial tornado. Tampoco hay manera de medir directamente la velocidad del viento de un tornado, por lo que las autoridades confían en los informes de daños para juzgar indirectamente su intensidad.

"Nuestros resultados tienen aplicaciones para desarrollar una medida más cuantitativa de la fuerza de un tornado", dijo Anne Valovcin, estudiante graduada en el departamento de ciencias de la Tierra de la Universidad de California en Santa Bárbara y autora principal del nuevo estudio. "Además, solo vemos las señales sísmicas cuando toca el suelo, por lo que podría proporcionar una nueva forma de determinar directamente cuándo ha aterrizado un tornado".

Una nueva forma de monitorear los tornados

Las ondas sísmicas son vibraciones en la tierra creadas cuando el suelo tiembla, generalmente se siente durante los terremotos, erupciones volcánicas o grandes explosiones. Los tornados también generan pequeñas ondas sísmicas cuando viajan por el suelo, pero los científicos saben muy poco sobre cómo varían estas ondas con la fuerza de la tormenta tornádica.

En el nuevo estudio, Valovcin y sus colegas analizaron las ondas sísmicas generadas por el tornado Joplin del 22 de mayo de 2011 para caracterizar la relación entre el tamaño de estas ondas y la fuerza del tornado. El torbellino de Joplin se registró como un poderoso EF5 en la escala Fujita mejorada, una escala que clasifica la intensidad de los tornados por la cantidad de daño que causan.

Los autores del estudio hipotetizaron que si el tornado tocaba el suelo lo suficientemente cerca de una estación sísmica, los instrumentos podían captar esas señales. "Queríamos ver si podíamos detectar estas señales de tierra, luego trabajar hacia atrás y crear un modelo para las ondas sísmicas generadas por el tornado a lo largo de todo el camino", dijo Valovcin.

Los investigadores recolectaron datos de una red de estaciones construidas para detectar pequeños terremotos y mapear el interior de la Tierra bajo América del Norte. Estas estaciones están equipadas con sismómetros y barómetros que miden señales sísmicas y cambios en la presión del aire. Las mediciones para el nuevo estudio vinieron de una estación lo suficientemente cerca del tornado de Joplin como para detectar sus señales sísmicas.

Los autores dividieron la trayectoria del tornado en tierra en cientos de puntos individuales y calcularon el tamaño de las ondas sísmicas generadas en cada punto. Luego correlacionaron el tamaño de las ondas sísmicas en cada etapa de la vida del tornado con la intensidad del tornado en ese momento.

Los resultados muestran que el tamaño de las ondas sísmicas se correlacionó bien con la calificación EF del tornado.

Las clasificaciones de EF oscilan entre EF0 y EF5, siendo EF5 la categoría más destructiva. El tornado de Joplin pasó de un EF1-2 a un EF4-5 en menos de 10 minutos, y se mantuvo en esa intensidad durante aproximadamente 15 minutos antes de comenzar a perder su fuerza. A medida que el tornado se hacía más fuerte y luego más débil, el tamaño de las ondas sísmicas que generaba aumentaba y disminuía en consecuencia.

La medición de las señales sísmicas de un tornado podría proporcionar una mejor manera para que los investigadores midan la intensidad de un tornado y podría ayudar a determinar exactamente cuándo un tornado toca tierra, según los autores del estudio. Pero advirtieron que el nuevo método es en gran parte preliminar y tiene varias limitaciones.

Por ejemplo, la técnica requiere medir la presión del aire en el momento del tornado para eliminar la interferencia sísmica del aire turbulento que rodea al tornado. Por lo tanto, las estaciones sísmicas deben ubicarse junto a barómetros operativos para proporcionar datos utilizables.

Referencia

Valovcin, A., & Tanimoto, T. (2017). Modeling the excitation of seismic waves by the Joplin tornado. Geophysical Research Letters, 44. https://doi.org/10.1002/2017GL074185http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL074185/abstract

AGU