|
|||||
Resumen
Tsunami, definido inicialmente como “ola gigante que llega al puerto”, sin embargo, a través de la experiencia, sabemos que no se trata de una sola onda, sino de una serie de olas que se producen en una masa de agua al ser empujada repentinamente por una gran fuerza con desplazamiento vertical. Los tsunamis, llamados también maremotos, son causados generalmente por terremotos, derrumbes submarinos, erupciones volcánicas submarinas y muy raramente por el impacto de un gran meteorito en el océano. Los terremotos "tsunamigénicos" usualmente están asociados a zonas de subducción. Dado que muchas zonas de subducción se encuentran bordeando la cuenca del Pacífico conocido como cinturón de fuego, la gran mayoría de los tsunamis ha ocurrido en el Océano Pacífico. Para generarse, la falla submarina debe producir una componente vertical de gran presión y esto es posible en fallas geológicas existentes en el borde continental de nuestro país. Los equipos e instrumentos para su detección deben tener resolución de pico o nano bares y son solo de muy reciente creación. En el mar profundo, debido a su gran longitud de onda, estas olas siempre son influidas por el fondo marino y en consecuencia son desviadas o refractadas por la topografía submarina. Para el Océano Pacífico la profundidad media es de 4.000 m, lo que da una velocidad de propagación promedio de 198 m/s ó 713 km/h. De este modo, si la profundidad de las aguas disminuye, la velocidad del tsunami decrece. Los sistemas de información Geográficos (SIG´s) particularizan un conjunto de procedimientos sobre una base de datos no gráfica o descriptiva de objetos del mundo real que tienen una representación gráfica y que son susceptibles de algún tipo de medición respecto a su tamaño y dimensión relativa a la superficie de la tierra. A parte de la especificación no gráfica el SIG cuenta también con una base de datos gráfica con información georreferenciada o de tipo espacial y de alguna forma ligada a la base de datos descriptiva. La información es considerada geográfica si es mesurable y tiene localización. La mayor utilidad de un sistema de información geográfico está directamente relacionada con el potencial que tiene para construir modelos o representaciones del mundo real a partir de las bases de datos digitales, esto se logra aplicando una serie de procedimientos específicos que generan aún más información para el análisis. Actualmente en el Instituto Mexicano del Transporte se estan realizando modelaciones para ver la posibilidad de elaborar mapas de inundación, generados por eventos de tsunamis en los principales puertos del Pacifico Mexicano y mediante el uso de la información de asentamientos de población e infraestructura se puede estimar el porcentaje y costo de las afectaciones en cada evento. Cabe destacar que la integración de estas herramientas tales como la información oceanográfica generada en campo, programas para el calculo de tiempo estimado de llegada del tsunami y los mapas de inundación así como una difusion y concientización de las acciones y rutas de evacuación ayudaran a reducir los impactos ante una inminente llegada del oleaje producido por un tsunami.
Definiciones
"Tsunami es el nombre japonés para el sistema de ondas de gravedad del océano, que siguen a cualquier disturbio de la superficie libre, de escala grande y de corta duración" (Van Dorm, 1965).
"Tsunami son las ondas de agua de gran longitud (con períodos en el rango de 5 a 60 minutos, o más largos), generadas, impulsivamente, por mecanismos tales como explosiones volcánicas en islas (ej.: Krakatoa, 1883); deslizamientos de tierra submarinos (ej.: Bahía de Sagame, Japón, 1933); caída de rocas en bahías o al océano (ej.: Bahía de Lituya, Alaska, 1958); desplazamientos tectónicos asociados con terremotos (ej.: tsunami de Alaska, 1964) y explosiones submarinas de dispositivos nucleares," (Wiegel, 1970).
"Un tsunami es una serie de ondas oceánicas generadas por un disturbio impulsivo en el océano, o en un pequeño y conectado cuerpo de agua. Definido de este modo, el término incluye ondas generadas por desplazamientos abruptos del fondo oceánico, causados por terremotos, deslizamientos de tierra submarinos o de la línea de la costa, erupciones volcánicas y explosiones" (Lockridge, 1985).
Tsunami “ola gigante que llega al puerto”. En realidad, no se trata de una sola onda, sino de una serie de olas que se producen en una masa de agua al ser empujada con violencia por una fuerza con desplazamiento vertical.
Origen
Los tsunamis, llamados también maremotos, son causados generalmente por terremotos, derrumbes submarinos, erupciones volcánicas submarinas y muy raramente por el impacto de un gran meteorito en el océano. Las erupciones volcánicas submarinas tienen el potencial de producir ondas de tsunami verdaderamente poderosas. La gran erupción volcánica de Krakatoa de 1883 generó ondas gigantescas que alcanzaron alturas de 40 metros sobre el nivel del mar, matando a miles personas y destruyendo numerosas aldeas costeras. Todas las regiones oceánicas del mundo pueden experimentar tsunamis, pero en el océano Pacífico y en sus mares marginales hay mucha mayor ocurrencia de grandes tsunamis destructores, debido a los grandes sismos que se producen a lo largo de los márgenes del océano Pacífico lo que se conoce como cinturón de fuego.
Los terremotos "tsunamigénicos" usualmente están asociados a zonas de subducción. Dado que muchas zonas de subducción se encuentran bordeando la cuenca del Pacífico, la gran mayoría de los tsunamis ha ocurrido en el Océano Pacífico. Las mayores concentraciones están bien definidas: América del Sur y Central, Alaska, Islas Aleutianas, Península de Kamchatka, Islas Kuriles, Japón y el Pacífico Suroeste.
Para generarse, la falla submarina debe generar una componente vertical de gran presión y esto es posible en fallas geológicas existentes en el borde continental de nuestro país.
Figura 1. Esquema de propagación de energía a partir de un movimiento de placas.
Tectónica de placas, sismos y tsunamis
La tectónica de placas está basada en un modelo de la Tierra caracterizado por un pequeño número de placas litosféricas, de 70 a 250 kilómetros de espesor, que flotan sobre una capa subyacente de naturaleza viscosa, llamada astenósfera. Estas placas, que cubren toda la superficie del planeta y contienen los continentes y el piso oceánico, están en movimiento relativo entre ellas con velocidades de hasta varios centímetros/año. La región donde dos placas están en contacto es llamada la frontera o borde de placas, y la forma en que una placa se mueve con respecto a la otra determina el tipo de frontera o borde: de separación, donde dos placas se alejan una de la otra; de subducción, donde dos placas se mueven convergentemente y una se está deslizando bajo la otra; y de transformación, donde dos placas se están deslizando horizontalmente en direcciones opuestas. Las zonas de subducción se caracterizan por la presencia de profundas fosas oceánicas, y las islas volcánicas o cadenas montañosas volcánicas asociadas con las muchas zonas de subducción alrededor del borde del Pacífico. Un sismo puede ser causado por actividad volcánica, pero la mayor parte son producidos por movimientos a lo largo de las zonas de fractura asociadas con los bordes de placas. La mayor parte de los sismos fuertes, que representan el 80 % de la energía total liberada en el mundo por actividad sísmica, suceden en zonas de subducción donde una placa oceánica se desliza bajo una placa continental o bajo otra placa oceánica más joven.
Figura 2. Diagrama de los efectos según la profundidad del movimiento de las placas tectónicas.
El foco o hipocentro de un sismo es el punto en el interior de la Tierra donde comienza la ruptura y donde se originan las ondas sísmicas. El epicentro de un sismo es el punto sobre la superficie de la Tierra directamente sobre el foco. No todos los sismos generan tsunamis. Para generar un tsunami, la falla donde ocurre el sismo debe estar bajo o cerca del océano, y debe crear un movimiento vertical (de hasta varios metros) del piso oceánico sobre una extensa área (de hasta cien mil kilómetros cuadrados). Los sismos de foco superficial a lo largo de zonas de subducción son los responsables de la mayor parte de los tsunamis destructores. Forman parte del mecanismo de generación de tsunamis: la cantidad de movimiento vertical del piso oceánico, el área sobre la cual ocurre y la eficiencia con la que la energía es transferida desde la corteza terrestre al agua oceánica.
Propagación
Técnicamente un tsunami es un disturbio producido en el mar por un fenómeno que impulsa y desplaza verticalmente una columna de agua produciendo un desequilibrio de niveles que se manifestara en un grupo de ondas largas propagadas a mucha velocidad, que al llegar a costas de islas o continentales infieren una gran devastación, introduciéndose muchos metros, incluso kilómetros dentro del territorio.
En el océano profundo, los tsunamis destructores pueden ser pequeños a menudo con alturas de ondas de unas pocas decenas de centímetros o menos y no pueden ser vistos ni apreciados por embarcaciones. Pero, a medida que el tsunami alcanza aguas costeras menos profundas, la altura de las ondas puede aumentar rápidamente. A veces, se produce un retiro de las aguas justo antes que el tsunami ataque. Cuando esto ocurre, puede quedar expuesto mucho más terreno de playa que incluso durante la marea más baja. Este retiro importante del mar debe ser considerado como una alerta de las ondas de tsunami que vendrán.
La energía de las ondas de tsunami se extiende desde la superficie hasta el fondo del mar, incluso en aguas muy profundas. A medida que el tsunami impacta la línea costera, la energía de onda es comprimida en una distancia mucho menor y en una profundidad más somera, creando ondas destructoras y peligrosas para la vida.
El estado actual del conocimiento científico sobre la condición es insuficiente, no habiendo aún ningún modelo teórico ni método operacional totalmente satisfactorio que permita determinar si un sismo es tsunamigénico (produce tsunami) o no, ni de que "tamaño" (magnitud, intensidad, o altura de olas) será ese tsunami generado.
Tradicionalmente se usó como indicador de certeza de generación de tsunami, que la Magnitud del sismo (Ms) fuera mayor que 7.5, sin embargo, este no es un indicador confiable para sismos muy grandes o de duración larga (mayor que 2O segundos).
Por otra parte, han ocurrido sismos de Magnitud Ms menor que 7.O, pero de larga duración, que han producido tsunamis grandes con respecto a lo esperable (se denominan Sismo-Tsunamis y un ejemplo es el tsunami destructivo ocurrido en la Fosa Mesoamericana frente a Nicaragua en septiembre de 1992). Hay consenso actualmente en que el Momento Sísmico (Mo), que es proporcional al área de ruptura y a la dislocación vertical de la falla, y que se determina de los registros de sismógrafos de banda ancha, es el parámetro que mejor estima la certeza de generación de tsunamis para Mo mayor que 1O22 Newton-metros.
Los tsunamis se clasifican, en el lugar de arribo a la costa, según la distancia (o el tiempo de viaje) desde su lugar de origen, en:
Tsunamis Locales si el lugar de arribo en la costa está muy cercano o dentro de la zona de generación (delimitada por el área de dislocación del fondo marino) del tsunami, o a menos de una hora de tiempo de viaje desde su origen. Tsunamis Regionales si el lugar de arribo en la costa está a no más de 1OOO km de distancia de la zona de generación, o a pocas horas de tiempo de viaje desde esa zona. Tsunamis Lejanos (o Remotos, o Trans-Pacíficos o Tele-tsunamis), si el lugar de arribo está en costas extremo-opuestas a través del Océano Pacífico, a más de 1OOO km de distancia de la zona de generación, y a aproximadamente medio día o más de tiempo de viaje del tsunami desde esa zona. Ejemplos: el tsunami generado por un sismo en las costas de Chile el 22 de mayo de 196O que tardó aproximadamente 13 horas en llegar a Ensenada (México).
Tiempo de viaje
En el desarrollo de un tsunami, desde su aparición, se distinguen tres etapas (Voit, 1987):
Formación de la onda debido a la causa inicial, y a su propagación cerca de la fuente. Propagación libre de la onda en el océano abierto, a grandes profundidades. y Propagación de la onda en la región de la plataforma continental, donde, como resultado de la menor profundidad del agua, tiene lugar una gran deformación del perfil de la onda, hasta su rompimiento e inundación sobre la playa.
Los equipos e instrumentos para su detección deben tener resolución de pico o nano bares y son solo de muy reciente creación. En el mar profundo, debido a su gran longitud de onda, estas olas siempre son influidas por el fondo marino y en consecuencia son desviadas o refractadas por la topografía submarina. Esto ocurre debido a que, según la teoría linear de Airy, la profundidad siempre es inferior a la mitad de la longitud de onda. Este es el valor crítico relativo que separa las olas de aguas profundas de las olas de aguas someras. En consecuencia, en un punto cualquiera del océano, la velocidad de propagación del tsunami depende de la profundidad oceánica y puede ser calculado en función de ella con la siguiente ecuación de ondas largas: V=√gD. V es la velocidad de propagación, g la aceleración de gravedad (9.81 m /seg2) y D la profundidad del fondo marino.
Para el Océano Pacífico la profundidad media es de 4.000 m, lo que da una velocidad de propagación promedio de 198 m/s ó 713 km/h. De este modo, si la profundidad de las aguas disminuye, la velocidad del tsunami decrece.
Al aproximarse a las aguas bajas, las olas sufren fenómenos de refracción y disminuyen su velocidad y longitud de onda, aumentando su altura. Aquí, sin embargo, falla la teoría lineal de Airy que se usa para el mar profundo y se deben usar teorías de alto orden, no lineales, con fuertes interacciones entre los componentes espectrales de la onda que no es simple.
En océanos profundos estas ondas pueden pasar inadvertidas, ya que solo tienen amplitudes que bordean el metro o menos y se mueven linealmente sin interacciones. No obstante, al llegar a la costa las componentes de onda sumadas pueden excepcionalmente alcanzar hasta 30 metros de altura al amplificarse no linealmente.
Figura 3. Esquematización teórica de la velocidad y la longitud de onda aproximados que se propaga en cada profundidad.
Cuando las profundidades son muy grandes (relativas a la longitud del tsunami), su onda puede alcanzar gran velocidad. Por ejemplo, el del 4 de noviembre de 1952 originado por un terremoto ocurrido en Petropavlosk (Kamchatka), demoró 20 horas y 40 minutos en llegar a Chile (Valparaíso) en el otro extremo del Pacífico, a una distancia de 8.348 millas, avanzando a una velocidad media de 404 nudos.
La altura de la ola al llegar a la costa es variable; en el caso señalado en Talcahuano, Chile, se registraron olas de 3.6 metros; en Sitka (Alaska) de 0.30 metros y en California de 1 metro. En Hawái y Japón se han registrado olas Tsunamis de hasta 30 m de altura en la costa. En Nicaragua, en septiembre de 1992 se registraron alturas de hasta 10 metros y se afectaron cientos de kilómetros de costa.
Herramientas de análisis
Partiendo de estos conocimientos, es recomendable seguir las tablas de pronóstico de mareas para todo el territorio costero nacional, y en particular para lugares internos como golfos y lagunas conectadas al mar, en donde se pudieran generar posibles amplificaciones del 30-50 % de un maremoto. Si se nota la marea bajando, cuando debiera estar subiendo según la tabla, es que posiblemente viene un maremoto cuya amplitud ciertamente depende de las características físicas de la falla y al menos unas 10 variables más que dependen del sitio en particular. La simulación mediante modelos matemáticos de este fenómeno aún no es posible de forma exacta. Hoy en día estudios científicos se concentran en tres fases: predicción de la onda generada (su estructura armónica, amplitudes y fases), su propagación que sí se puede simular si se asume una estructura armónica simple y por último sus efectos en la costa o la inundación resultante.
En la fase de propagación es posible elaborar mapas de propagación de tsunamis, como se hace con los mapas de oleaje; la diferencia es que los tsunamis son refractados en todas partes por las variaciones de profundidad, mientras que con el oleaje ocurre solo cerca de la playa.
Las características del tsunami difieren notablemente de las olas comunes generadas por el viento. Toda onda tiene un efecto orbital que alcanza una profundidad igual a la mitad de su longitud de onda; así una ola generada por el viento sólo en grandes tormentas, que duren mucho, puede alcanzar unos 300 metros de longitud de onda, lo cual indica que ejercerá efecto solo hasta unos 150 metros de profundidad.
Una herramienta muy útil en la determinación de tiempos de arribo de las ondas de tsunami a partir del origen, se puede encontrar en el siguiente enlace: (https://maps.ngdc.noaa.gov/viewers/ttt_coastal_locations/).
Figura 4. Tiempo estimado de recorrido de un tsunami.
Cabe destacar que se han producido muchos tsunamis, algunos más destructivos que otros, encontrándonos con el del 22 de mayo de 1960, producido por el mayor terremoto registrado instrumentalmente en la historia del mundo, el cual generó cuantiosos daños en una región habitada por 2,5 millones de personas, causando más de 2 mil víctimas fatales y daños a la propiedad estimadas entre 500 y 700 millones de dólares americanos. Casi todas las ciudades importantes del centro-sur de Chile, desde Concepción a Puerto Montt, sufrieron severos daños provocados por el sismo con intensidades superiores a VIII de la Escala Mercalli Modificada y una magnitud de momento Mw=9.5. En muchos lugares se produjo licuefacción de suelos y agrietamientos superficiales. En un lugar, un gran derrumbe bloqueó la salida natural del Lago Riñihue, elevando su nivel en 26.5 metros, poniendo en peligro a la ciudad de Valdivia, ubicada a 65 kilómetros hacia el weste. El volcán Puyehue entró en erupción dos días después del terremoto principal y fue aumentando su violencia hasta culminar una semana después.
Los tsunamis son uno de los eventos naturales que puede llegar a causar grandes pérdidas de vidas humanas como económicas, por lo que es imprescindible contar con una herramienta que genere una predicción de la posible magnitud del desastre.
Los Sistemas de Información Geográficos (SIG´s) particularizan un conjunto de procedimientos sobre una base de datos no gráfica o descriptiva de objetos del mundo real que tienen una representación gráfica y que son susceptibles de algún tipo de medición respecto a su tamaño y dimensión relativa a la superficie de la tierra. A parte de la especificación no gráfica el SIG cuenta también con una base de datos gráfica con información georreferenciada o de tipo espacial y de alguna forma ligada a la base de datos descriptiva. La información es considerada geográfica si es mesurable y tiene localización.
En un SIG se usan herramientas de gran capacidad de procesamiento gráfico y alfanumérico, estas herramientas van dotadas de procedimientos y aplicaciones para captura, almacenamiento, análisis y visualización de la información georreferenciada.
Herramientas de prevención
Identificación y difusión y de las amenazas y riesgos que podrían afectar a cada comunidad tomando en cuenta los planes y programas en los diferentes niveles, a partir del Plan Nacional de Desarrollo en el marco nacional.
Elaboración de un Plan Comunal de Emergencia con ayuda de personal de protección civil que incluya un análisis detallado de las amenazas y riesgos en cada comunidad, así como los protocolos de actuación, comunicación y evacuación ante fenómenos extremos.
Figura 5. Estructura nacional para la prevención de desastres
Apoyarse con aplicaciones (Ejemplo, aplicación del Centro de Alertamiento de Tsunamis, ver abajo) y material visual ya sea digital o impreso para un mejor entendimiento de los procedimientos a realizar en caso de desastre.: https://play.google.com/store/apps/details?id=mx.gob.semar.cat.app
Figura 6. Aplicación móvil de apoyo para información sobre tsunamis
Estudio de los mapas de inundación y rutas de evacuación de cada comunidad.
Realizar simulacros coordinados con protección civil para identificar las posibles rutas de evacuación, puntos de reunión, albergues y/o refugios y practicar los protocolos de emergencias.
Conclusiones
La mayor utilidad de un sistema de información geográfico está directamente relacionada con el potencial que tiene para construir modelos o representaciones del mundo real a partir de mediciones de campo y bases de datos digitales, esto se logra aplicando una serie de procedimientos específicos que generan aún más información para el análisis.
En el instituto Mexicano del Transporte se han llevado a cabo análisis históricos de las trayectorias y las sobreelevaciones causadas por huracanes y se han elaborado mapas de inundación tomando en cuenta factores como batimetría, topografía, altura de oleaje, elevación por marea y sobre elevación por oleaje de tormenta. Todo esto como parte del proyecto interno MI-01/20 “Estimación de los efectos del cambio climático en la cota de inundación en el Puerto de Lázaro Cárdenas, Mich.”
Figura 7. Generación de mapas de inundación por efecto de sobrelevación de oleaje causada por huracanes en el puerto de Lázaro Cárdenas, Mich. Elaboración Propia.
Actualmente se estan realizando modelaciones para analizar la posibilidad de elaborar mapas de inundación generados por eventos de tsunamis en los principales puertos del Pacifico Mexicano y mediante el uso de la información de asentamientos de población e infraestructura se puede estimar el porcentaje y costo aproximado de afectaciones en cada evento. Cabe destacar que la integración de estas herramientas tales como la información oceanográfica generada en campo, los sistemas de monitoreo y alertamiento, programas para el calculo de tiempo estimado de llegada del tsunami y los mapas de inundación así como una difusion y concientización de las acciones y rutas de evacuación ayudaran a reducir los impactos ante una inminente llegada del oleaje producido por un tsunami.
Figura 8. Mapa base con batimetría y topografía del puerto de Lázaro Cárdenas, Mich.,para modelo de elevación e inundación. Elaboración propia.
Figura 9. Mapa de inundación con una altura de tsunami de 10 m en el puerto de Lázaro Cárdenas, Mich. Elaboración propia.
Figura 10. Mapa de inundación con una altura de tsunami de 10 m sobre una base SIG en el puerto de Lázaro Cárdenas, Mich. Elaboración propia.
Bibliografía
● LOCKRIDGE, P. Tsunamis in Perú-Chile. World Data Center A for Solid Earth Geophysics. 1985, Report SE-39, 97 p. ● VAN DORN W.G., Tsunamis. Advances in Hidroscience, 1965., Vol 2. p. 1-48. ● VOIT S.S. Tsunamis. Ann. Rev. Fluis Mech. 1987 19, 217-236. ● WIEGEL, R. Tsunamis. In WIEGEL, R. ed. Earthquake engineering. Ed. Prentice-Hall, USA, 1970, p.253-306.
SERRANO Etelberto RAMÍREZ Rodolfo |
