Reducción del ruido sísmico llegó a ser hasta de un 50%

2020: el año en que la tierra dejó de vibrar

Estaciones sismológicas en todo el mundo, incluso las instaladas en Costa Rica por la UCR y UNA, captaron una reducción en las vibraciones del suelo entre marzo y mayo del 2020. 

La humanidad se detuvo por unos meses y el suelo dejó de vibrar. Las medidas para mitigar la pandemia por COVID-19 hicieron que las personas limitaran sus desplazamientos y actividades cotidianas, lo cual resultó en una reducción de las vibraciones que se propagan en el suelo como ondas sísmicas de alta frecuencia.

Esas ondas sísmicas de alta frecuencia, comprendidas entre los 4 y 14 hertz (Hz), se conocen como ruido sísmico. Estaciones sismológicas en todo el mundo, incluidas las de Costa Rica, registraron una reducción de hasta un 50% en el ruido sísmico entre los meses de marzo y mayo del 2020.

“La duración y la quietud de este período representan la reducción de ruido sísmico global más larga y prominente de la historia registrada, lo que pone de relieve cómo las actividades humanas impactan la Tierra”. 

Así lo destacaron los autores de un trabajo colaborativo, publicado en la revista Science, que reunió a 76 investigadores provenientes de institutos en Europa, Estados Unidos, Australia, Bolivia, Canadá, Chile, Costa Rica, México, Nueva Zelanda y Perú, quienes analizaron los datos aportados por 337 estaciones sismológicas.

En Costa Rica, tanto investigadores de la Escuela Centroamericana de Geología de la Universidad de Costa Rica (UCR) como del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica de la Universidad Nacional (Ovsicori-UNA) participaron en el estudio y firman como autores.

“Esto es histórico. Nunca habíamos pasado por una pandemia, tampoco habíamos tenido la oportunidad de registrarla instrumentalmente como ahora. Sismológicamente hablando, esta pandemia sucedió en el momento en que tenemos a la Tierra llena de instrumentos y tanto la cantidad como la sensibilidad de estos nos permiten ver cambios en el desplazamiento del suelo en el orden de nanómetros”, comentó Esteban Chaves, sismólogo del Ovsicori-UNA y autor del estudio.

Pequeños temblores

Podría decirse que el ruido sísmico está compuesto por una serie de pequeños temblores derivados de actividades tan cotidianas como el tránsito vehicular, el uso de maquinaria industrial e incluso el desplazamiento de las personas al caminar, saltar o correr.

Lógicamente, el ruido sísmico suele ser más fuerte cerca de los centros de población. También predomina en el día en contraposición a la noche y en los días entre semana en comparación a los fines de semana.

La quietud sísmica vivida entre marzo y mayo se extendió por muchos kilómetros de forma radial y alcanzó cientos de metros de profundidad, lo cual representó una oportunidad única para la investigación, ya que se pudieron detectar señales sutiles de fuentes sísmicas subterráneas que en otro momento hubiesen pasado desapercibidas. 

Los sismólogos necesitan analizar todo el espectro del comportamiento sísmico de un lugar -desde los pequeños temblores hasta los grandes terremotos- con el fin de monitorear la dinámica de las fallas en los ciclos sísmicos, esa información también es útil para evaluar el peligro.

Sin embargo, esa labor es más difícil en las zonas pobladas, ya que los instrumentos colocados en sitios urbanos suelen registrar más ruido sísmico y, por tanto, las señales asociadas a terremotos y erupciones volcánicas se enmascaran. 

En Estados Unidos, el ruido sísmico registrado alrededor de escuelas y universidades fue incluso 20% menor que en días feriados.

Ejemplo de ello fue un temblor ocurrido en México durante la cuarentena. El sismo se localizó a 15 kilómetros de profundidad al suroeste de Petatlán, un pequeño pueblo del Estado de Guerrero.

“Un terremoto de esta magnitud (M5.0) y con un mecanismo de fuente que ocurra durante el día, típicamente solo podría ser observado en estaciones de entornos urbanos filtrando la señal. Sin embargo, la reducción del ruido sísmico en un 40% durante el cierre hizo que este evento fuera visible sin necesidad de filtrarlo en una estación sismológica en la ciudad de Querétaro, a 380 kilómetros de distancia”, escribieron los investigadores.

Asimismo, los bajos niveles de ruido, durante los cierres por COVID-19, permitieron detectar señales sísmicas de nuevas fuentes y, con ello, los investigadores podrán completar los catálogos sísmicos al identificar y caracterizar esa nueva onda para utilizarla como referencia. En otras palabras, comprender las fuentes sísmicas urbanas facilitará la depuración de los datos. 

Para los autores del estudio, este enfoque también funciona para señales sísmicas asociadas a actividad volcánica, las cuales pudieran estar enmascaradas en el ruido sísmico. Esto vendría a coadyuvar en los esfuerzos de vigilancia.

Investigación tica

Este período de quietud sísmica servirá como línea base a los científicos para próximas investigaciones.

De hecho, Chaves está pronto a iniciar un proyecto donde estudiará el registro completo del Ovsicori: “Lo que pienso hacer es tomar el registro previo a la pandemia y sacar de allí todos los eventos. Haré lo mismo con los meses posteriores a los cierres. Estoy seguro que ya podremos ver sismos mucho más pequeños que antes estaban ocultos en la señal. También quiero ver cuántos eventos más puedo rescatar de la señal y ver si existen otras señales en el registro sísmico, porque allí pueden haber cosas que ni siquiera hemos visto.” 

Otro tema a explorar, según el sismólogo de la UNA, son los cambios en la sismicidad inducida. Estos son sismos que ocurren a raíz de una actividad industrial. 

“En los campos geotérmicos, por ejemplo, donde se extraen gases y se inyectan fluidos a la corteza, al haber un reposo en la extracción o inyección, podríamos ver cambios mecánicos en la roca y cómo responden las fallas a esos períodos de reposo. Eso es muy interesante porque nos va a enseñar un montón con respecto a la transmisión de esfuerzos por elasticidad, transmisión de fluidos, etc.”, señaló Chaves.

También se puede caracterizar el ruido sísmico en función de la fuente: “Si se tiene una estación cercana a una planta o bomba, se puede caracterizar ese ruido para luego eliminarlo del registro y ver si se puede amplificar la señal sísmica o bien utilizarse para generar una imagen del subsuelo”, manifestó el sismólogo.

En Barbados se observó una reducción del 40% en el ruido sísmico relacionada al turismo.

Caracterizando el ruido sísmico derivado del transporte, por ejemplo, se podrían hacer estudios sísmicos en carreteras. “Se puede utilizar el ruido generado por miles de carros sobre un puente para poder ver cómo se comporta el material”, explicó Chaves.

El análisis del ruido sísmico puede incluso ayudar a entender procesos sociales relativos a la economía al caracterizarse el ruido proveniente de la industria y el transporte, pero también la sismología se perfila como una herramienta útil para el sector de la construcción.  

“Este primer trabajo nos abrió una gran puerta”, destacó el sismólogo.

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