Huellas sísmicas y tifones

A los climatólogos a menudo se les pregunta: "¿El cambio climático hace que los huracanes sean más fuertes?" pero no pueden dar una respuesta definitiva porque el registro mundial de huracanes solo se remonta al comienzo de la era de los satélites. Pero ahora, una intersección de disciplinas (sismología, ciencias atmosféricas y oceanografía) ofrece una fuente de datos sin explotar: el registro sísmico continuo, que data de principios del siglo XX.

Un equipo internacional de investigadores ha encontrado una nueva forma de identificar el movimiento y la intensidad de los huracanes, tifones y otros ciclones tropicales al rastrear la forma en que agitan el lecho marino, como se registra en los sismómetros en las islas y cerca de la costa.

Después de observar 13 años de datos del noroeste del Océano Pacífico, han encontrado correlaciones estadísticamente significativas entre los datos sísmicos y las tormentas tropicales intensas. Su trabajo fue publicado el 15 de febrero de 2018 en la revista Earth and Planetary Science Letters.

El grupo de expertos fue formado por Lucia Gualtieri, de la Universidad de Princeton, asociada de investigación postdoctoral en geociencias, y Salvatore Pascale, investigador asociado de investigación en ciencias atmosféricas y oceánicas.

La mayoría de las personas asocian la sismología con los terremotos, dijo Gualtieri, pero la gran mayoría del registro sísmico muestra movimientos de baja intensidad de una fuente diferente: los océanos.

"Un sismograma es básicamente el movimiento de la tierra. Registra los terremotos, porque un terremoto hace temblar la tierra. Pero también registra todos los otros pequeños movimientos, desde el paso de los trenes a los huracanes. "Los tifones aparecen muy bien en el registro", dijo.

Debido a que no hay manera de saber cuándo ocurrirá un terremoto, los sismómetros funcionan constantemente, siempre listos para registrar la dramática llegada de un terremoto. En medio de estos eventos que sacuden la tierra, rastrean el ruido de fondo del planeta. Hasta hace unos 20 años, los geofísicos descartaban este ruido de baja intensidad como ruido, dijo Gualtieri.

El ruido de los tifones

"¿Qué es el ruido? El ruido es una señal que no entendemos", dijo Pascale, quien también es investigadora asociada en el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la Administración Nacional, Oceánica y Atmosférica.

Así como los astrónomos han descubierto que la estática entre las estaciones de radio nos da información sobre el fondo cósmico, los sismólogos han descubierto que el "ruido" de bajo nivel registrado por los sismogramas es la firma de los ciclones tropicales oceánicos impulsadas por el viento, el efecto acumulativo de las olas rompiendo en las playas de todo el planeta o el colisionar entre sí en mar abierto.

Una ola oceánica que actúa sola no es lo suficientemente fuerte como para generar una firma sísmica en las frecuencias que estaba examinando, explicó Gualtieri, porque las olas típicas del océano solo afectan los metros superiores del mar.

"El movimiento de la partícula se descompone exponencialmente con la profundidad, por lo que en el fondo del mar no se detecta nada", dijo. "El principal mecanismo para generar anomalías sísmicas a partir de un tifón es tener dos olas oceánicas que interactúan entre sí". Cuando dos olas chocan, generan presión vertical que puede alcanzar el lecho marino y sacudir un sismómetro cercano.

Cuando un ciclón tropical es lo suficientemente grande, y los ciclones  clasificados como huracanes o tifones lo son, dejará un registro sísmico que durará varios días.

Investigadores previos han rastreado exitosamente grandes tormentas individuales en un sismograma, pero Gualtieri llegó a la pregunta desde el lado opuesto: ¿un sismograma puede encontrar y detectar una gran tormenta tropical en el área?

Gualtieri y sus colegas encontraron una concordancia estadísticamente significativa entre la ocurrencia de ciclones tropicales y señales sísmicas de gran amplitud y larga duración con períodos cortos, entre tres y siete segundos, llamados "microsismos secundarios". También pudieron calcular la fuerza de los tifones a partir de estos "microsismos secundarios" o fluctuaciones diminutas, que se correlacionaron satisfactoriamente con la intensidad observada de las tormentas.

En resumen, el registro sísmico tenía suficientes datos para identificar cuándo ocurrieron los tifones y qué tan fuertes eran.

Hasta ahora, los investigadores se han centrado en el océano frente a la costa de Asia debido a sus poderosos tifones y una buena red de estaciones sísmicas. Sus próximos pasos incluyen refinar su método y examinar otras cuencas de ciclones tropicales, comenzando con el Caribe y el Pacífico Oriental.

Y luego abordarán el histórico registro sísmico: "Cuando tenemos un método muy definido y lo trataremos de aplicar a más zonas en el espacio y tiempo”

"A pesar de que la información global sobre los ciclones tropicales se remonta a los primeros días de la era de los satélites, a fines de la década de 1960 y comienzos de la década de 1970, los primeros sismogramas modernos se disponían en la década de 1880”, dijeron los autores.

Desafortunadamente, los registros más antiguos existen solo en papel, y pocos registros históricos se han digitalizado. "Si todos estos datos pueden estar disponibles, podríamos tener registros que se remontan a más de un siglo, y luego podríamos intentar ver cualquier tendencia o cambio en la intensidad de los ciclones tropicales durante un siglo o más ", dijo Pascale.

“Es muy difícil establecer tendencias en la intensidad de los ciclones tropicales, para ver el impacto del calentamiento global. Los modelos y teorías sugieren que deberían ser más intensos, pero es importante encontrar evidencia observacional”

Esta nueva técnica, si se puede demostrar que es válida en todas las cuencas propensas a ciclones tropicales, alarga efectivamente la era del satélite ", dijo Morgan. O'Neill, un becario postdoctoral TC Chamberlin en geociencias en la Universidad de Chicago que no participó en esta investigación.

"Se extiende el período de tiempo en el que tenemos una cobertura mundial de la ocurrencia e intensidad de ciclones tropicales", dijo. Los investigadores "La capacidad de correlacionar los datos sísmicos con la intensidad de la tormenta es vital", dijo Allison Wing, profesora asistente de ciencias terrestres, oceánicas y atmosféricas en la Florida State University, que no participó en esta investigación.