Sistemas de alerta sísmica, como funcionan y cuanto tiempo de aviso podemos esperar

9 04 2011

En la entrada de hace unas semanas sobre el sismo de Tohoku en Japón mencioné brevemente que el asunto de la predicción de temblores es letra muerta entre la comunidad sismológica. También hablé de los sistemas de alerta temprana. Vamos pues, con más detalle a ver como funcionan estos sistemas, cuanto tiempo de alerta pueden dar, quien se beneficia de la alerta temprana y en especifico como esta pĺanteado el sistema actualmente en México.

Para entender como funciona la alerta sísmica es importante primero discutir algunos aspectos básicos del fenómeno sísmico. Como ya he mencionado en otras entradas, las ondas sísmicas se generan por la ruptura y desplazamiento de la roca de la litósfera. Cuando se genera un sismo, independientemente de su magnitud se generan siempre dos tipos de ondas, las ondas P y las ondas S. En la figura 1 se muestra en esquema la diferencia entre estos dos tipos de ondas. Las ondas P actúan comprimiendo y extendiendo el material conforme se propagan (son ondas longitudinales), lo que erroneamente se llama movimiento trepidatorio, mientras que las ondas S actúan cizallando o cortando el material, son ondas transversales (movimiento oscilatorio). Como siempre se producen los dos tipos de onda no importa la magnitud de un sismo, todos los sismos son siempre trepidatorios y oscilatorios no hay sismos que produzcan solo uno u otro tipo de movimiento.

Figura 1, esquema de la propagación de ondas P y ondas S.

Las ondas P reciben su nombre de la palabra primus pues viajan más rápido (a 6-12km/s dependiendo de la profundidad) y aparecen primero en los simogramas; las ondas S reciben su nombre de la palabra secundus pues son un poco más lentas (3-7km/s también dependiendo de la profundidad) y se registran más tarde que las ondas P. En la figura 2 se tiene un sismograma típico de tres componentes en el cual se observa como primero se registra el arribo de las ondas P y luego el de las ondas S.

Figura 2, las 3 componentes de un registro śismico típico ejemplificando el arribo de ondas P y S a una estación.

El reto entonces es utilizar mediciones como la de la figura 2 para determinar de forma rápida que tan grande es el sismo que se esta registrando (su magnitud). Hay varias formas de hacer esto, sin entrar en mucho detalle, es posible relacionar el periodo y la amplitud de las ondas registradas con la magnitud del evento y si la magnitud es mayor que cierto umbral se disemina una alerta. Así es como, en esencia, funcionan todos los sistemas de alerta sísmica.

La práctica, es otra cosa. Como se ve en el registro de la figura 2 las ondas P arriban primero por lo cual si se quiere tener un sistema que de alerta lo más rápido posible es deseable determinar la magnitud del evento a partir de estas ondas. Sin embargo, note también que la amplitud de las ondas P es pequeñita comparada con la amplitud de las ondas S, lo cual hace que el registro sea más ruidoso.Entonces, es más fácil determinar el tamaño del sismo a partir de las ondas S que son más claras en el registro, pero se sacrifica tiempo de alerta dado su arribo más tardío a la estación sismo-detectora. En la figura 3 se tiene un ejemplo de los tiempos de alerta de un sismo hipotético que se origina en el sur de la falla de San Andrés en California, estos tiempos son asumiendo un sistema de alerta (aun en desarrollo en California) que utiliza ondas P.

Figura 3, tiempos de alerta en segundos utilizando ondas P en el sur de California.

Resumiendo, cuando uno pretende diseñar un sistema de alerta sísmica tiene que ponderar todos estos factores, dar mayor tiempo de aviso, utilizando las ondas P para la alerta a riesgo de más falsas alarmas o utilizar las ondas S con las cuales es más fácil obtener una magnitud confiable pero que al viajar más lento reducen el tiempo de alerta. Asimismo como en toda solución de ingeniería hay que considerar el presupuesto disponible, obviamente es deseable trabajar con las ondas P pero su reducida amplitud implica que se necesitan más estaciones y por ende mayor gasto.

El siguiente aspecto de un sistema de alerta sísmica es al diseminación de la alerta. En el video a continuación se muestra la transmisión televisiva en vivo en Japón durante el sismo de Tohoku siendo interrumpida por un mensaje automatizado de alerta. Este excelente video muestra un sistema de alerta sísmica extremadamente maduro, completamente automatizado, que no requiere de un operador humano y que no solo alerta contra la sacudida sino contra el inminente tsunami. Como ya mencioné en la entrada del sismo de Tohoku, a pesar de la devastación estos sistemas salvaron miles de vidas y miles de millones de dolares en infraestructura.

Lo cual conduce a otro punto importante y es que un sistema de alerta debe de servir también para proteger la infraestructura del país, para detener plantas y subestaciones eléctricas, cerrar compuertas de presas, detener maquinaria pesada en fábricas, sistemas de transporte colectivo, cerrar válvulas de gas en centrales de intercambio, etc. Pues un sistema de alerta bien pensado, no solo salva vidas sino que evita golpes mayores a la economía de un país o región y permite acelerar la respuesta después de un gran evento y facilita la recuperación económica.

Con esto en mente veamos el caso de México. El país ostenta uno de los primeros sistemas de alerta sísmica del mundo. El SAS (sistema de alerta sísmica) operado por el CIRES (Centro de instrumentación y registro sísmico) una A.C. funciona desde 1991. Consta de 13 estaciones acelerométricas instaladas frente a las costas de Guerrero (figura 4). Originalmente se planteo así pues como se observa en la figura 4 donde dibujo las zonas de ruptura de los eventos más grandes registrados en épocas recientes, frente a las costas de Guerrero existe una brecha sísmica. Esto es una zona carente de una ruptura mayor en tiempos recientes y que se identificó en los años 80 como la zona de mayor potencial para producir un mega sismo. Así pues, dado un presupuesto limitado, se decidió instrumentar solo esa zona de la costa del Pacífico mexicano.

Figura 4, cobertura de los sistemas de alerta sísmica en México y zonas de ruptura (ovalos rosa) de los sismos más grandes de los últimos 40 años.

Las zonas de ruptura de la figura 4 corresponden a:

1.- Colima, 30/01/1973, M7.5
2.- Oaxaca, 29/11/1978, M7.8
3.- Petatlán, Gro., 14/03/1979, M7.6
4.- Playa Azul, Mich., 25/10/1981, M7.3
5.- Ometepec, Oax., 07/06/1982, M7.0
6.- Michoacán, 19/09/1985, M8.1
7.- Guerrero-Michoacán, 21/09/1985, M7.5
8.- San Marcos, Gro., 25/04/1989, M6.9
9.- Copala, Gro., 14/09/1995, M7.3
10.- Colima-Jalisco, 09/10/1995, M8.0
11.- Pinotepa, Oax., 25/02/1996, M7.1
12.- Tecomán, Col., 22/01/2003, M7.4

EL SAS opera utilizando las ondas S para determinar la magnitud de un evento. Como discutimos esto produce menor tiempo de alerta pero estimaciones de magnitud más confiables. Además el SAS actualmente solo da alerta a la Ciudad de México que se encuentra más de 300km de la costa, lo cual la situa en una posición un tanto ventajosa pues las ondas sísmicas tardan hasta 90s en viajar del epicentro a la ciudad. Sin embargo, dada la límitada cobertura del SAS, solo es capaz de emitir una alerta para sismos que se orginen cerca de sus estaciones en las costas de Guerrero. Por lo cual, eventos como el sismo del 7 de abril del 2011 en el Istmo de Tehuantepec que generó alarma entre la población no generó alerta para la Ciudad de México.

Pero el CIRES opera también el SAS-Oaxaca (SASO) con 36 estaciones que emiten una alerta para la ciudad de Oaxaca. Este sistema registró y emitió alerta durante el sismo del Istmo de Tehuantepec (el boletin de alerta esta aquí).

Por supuesto, los lectores más perspicaces se preguntarán porque no pueden el SAS o el SASO generar alertas para más ciudades (Acapulco, Chilpancingo, Puebla, Cuernavaca, Puerto Escondido, Iguala, etc) o porque son dos sistemas separados en vez de uno solo. La respuesta no es sencilla, en primera instancia se debe a quien paga el servicio, el CIRES es financiado por el GDF y el gobierno de Oaxaca, aunque si uno quiere utilizar las alertas que emite el CIRES solo debe de pagar la instalación (no tan barata) de una estación repetidora, y en efecto hay unidades habitacionales en el DF que así lo han hecho, al igual que universidades públicas y privadas. Pero si el presupuesto de un estado o municipio es limitado quizas esto pase a segundo plano. En segunda instancia, la triste realidad es que en México la cultura de la prevención es aun limitada y entre la clase política no se perciben los sistemas de alerta temprana como algo de primera necesidad. Similarmente no hay aun mecanismos, como los vistos en el video, para difundir confiablemente la alerta del SAS o el SASO a la población.

Sabemos ya lo suficiente como para desarrollar un sistema de alerta temprana robusto y de cobertura nacional. Sin embargo, esto es una aventura cara que requiere de una inversión nada deleznable. En un país ideal la alerta sísmica sería competencia del gobierno federal para eliminar las riñas estatales y conflictos de financiamiento y estaría bajo mandato de alguna especie de ley de protección sísmica, obligaría a las escuelas y hospitales a monitorear la alerta así como a las centrales eléctricas, presas, sistemas de transporte colectivo, etc. Como hemos visto con el caso de Japón las alertas tempranas son absolutamente viables y con la debida capacitación de la sociedad civil para que ésta sepa como responder, pueden salvar muchas vidas y evitar la perdida de millones de dolares en infraestructura. Hay científicos e ingenieros capacitados en el país, ahora falta la batalla política.

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3 respuestas

4 04 2012
Mariatte Mb

POR SUPUESTO QUE ME GUSTO TU PUBLICACIÓN!…pero tienes razón…entramos en cuestiones políticas y financieras! Aún no comprendo que esperan el gobierno mexicano? que haya más pérdidas humanas?…como es posible que no se pueda financiar un sistema más amplio de alerta sísmica?…pero en fin…como dicen por ahi…SALVESE EL QUE PUEDA!

8 05 2012
edgar islas

YO ULTIMAMENTE E ESTADO INVESTIGANDO LO QUE MAS PUEDO SOBRE LOS SISMOS Y CREO QUE EN EFECTO EN MEXICO HAY LA SUFICIENTE CAPACIDAD PARA LLEGAR A TENER LA TECNOLOGIA QUE HAY EN JAPON SI LOS POLITICOS EN VERDAD APOYARAN ESTE PUNTO YA QUE A MI FORMA DE PENSAR ESTO ES MUCHO MAS IMPORTANTE YA QUE SI NO HAY PLANETA, MEXICO QUE VAN A GOBERNAR SE PREOCUPAN POR LA SEGURIDAD PERO PRIMERO ES LA SEGURIDAD Y BIENESTAR DEL PLANETA Y LA HUMANIDAD Y LO SIGUIENTE ES MAS FACIL RESOLVER CREO YO ME GUSTO MUCHO TU BLOG Y GRACIAS MUCHAS GRACIAS ESTOY TRANQUILO UN POCO

9 02 2014
ricardo sony gonzalez

gracias por darnos parte de muy buena informacion y contamos con expertos en la materia para difundir ala poblacion que poder realisar ante una magnitud mayor de desastres tanto mi brigada y su servidor les agradesermos

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