viernes, 8 de abril de 2016

Los terremotos se pueden pronosticar con exactitud

¿Se pueden predecir los terremotos?
¿Es lo mismo un pronóstico que una predicción?
¿Predicción sísmica o pronóstico sísmico?

René Descartes, el método científico
Para responder a estas preguntas conviene primero que acordemos qué entendemos por predicción. ¿Qué es una predicción sísmica?

El diccionario de la lengua española define así predecir:

"Anunciar por revelación, conocimiento fundado, intuición o conjetura algo que ha de suceder"

Luego podemos definir predicción sísmica como anunciar por revelación, conocimiento fundado, intuición o conjetura que ha de suceder un terremoto.
En el hecho de anunciar por intuición o revelación, no hay ninguna base científica, y no le prestaremos ninguna atención.

Solo si se anuncia por conocimiento fundado es de interés, y en tal caso se deberá especificar en qué se fundamenta ese conocimiento.

De cualquier manera, la palabra predicción está tan cargada semánticamente de mística y superstición, que personalmente prefiero no utilizarla en temas científicos, para que no sean contaminados al ser expuestos.
En el asunto que nos ocupa, prefiero usar la palabra pronóstico.
¿Qué es un pronóstico sísmico?
El diccionario de la lengua española define pronosticar como:

"Predecir algo futuro a partir de indicios"

Luego podemos definir el pronóstico sísmico como predecir sismos a partir de indicios.
En este caso lo que conviene aclarar es en qué tipo de indicios se basa el pronóstico, si están comprobados científicamente o no lo están. Esto es, si han sido o están siendo tamizados por el "metodo científico" o no.
En cualquier caso, lo que debemos asumir en todo pronóstico científico, en cualquier materia, es que siempre hay un margen de error.

También se define como el anuncio de probabilidad futura de que ocurra un terremoto de una magnitud específica, en un lugar concreto, en una fecha concreta.

Dirá usted, con razón, que esto último lo puede hacer cualquiera, porque lo importante no es el anuncio, sino el grado de exactitud del anuncio. Lo interesante es conocer su porcentaje de acierto. En el pronóstico hecho con una moneda al aire, la probabilidad de que salga cara o cruz es "muy aproximadamente" de un 50%, y un pronóstico con certeza 100%, sin margen de error, sería algo así como una profecía. Algo imposible, algo mágico.
No acertar nunca es tan improbable como acertar siempre. En cualquier asunto real es imposible tal acertabilidad. En nuestra especie tal grado de infalibilidad o fallo solo la tienen los políticos en campaña electoral o gobernando... También dicen que la tiene algún pontífice en algún asunto. Pero entre el azar y el pensamiento mágico, suele abrirse paso la ciencia.

Pero entonces, ¿se pueden hacer pronósticos sísmicos con menos error que el azar? ¿podemos minimizar el error?

¡Sí! Pero para entender la respuesta afirmativa a esta pregunta, primero es necesario conocer la naturaleza del fenómeno sísmico y sus causas.
Si consideramos que los terremotos no se pueden ni se podrán pronosticar jamás, porque ocurren aleatoriamente cuándo y dónde Dios quiere, "estamos copados" y lo que debemos hacer es estudiar más en general.
Pero si sabemos que el fenómeno sísmico tiene manifestaciones precursoras locales de diferente naturaleza, entonces el pronóstico no es tan descabellado, y si en el primer caso debíamos estudiar más en general, ahora es cuando debemos dirigir nuestros estudios hacia algo más concreto y específico.

Pero si además estamos comprobando que la ocurrencia del fenómero sísmico se corresponde con una cíclica tan previsible en tiempo y lugar como la ocurrencia de las mareas, entonces debemos concluir, sin ninguna duda, que los terremotos se pueden pronosticar con precisión. Otra cuestión es si alguien se ha propuesto hacerlo seriamente.

En USA el organismo regulador de todo lo relacionado con las predicciones sísmicas es el NEPEC.
Sus pronósticos se basan en cálculos de recurrencia en base a características geológicas locales. El gran déficit de este tipo de pronóstico es su grado de incertidumbre temporal (años o siglos). La mayor aportación a la ciencia por parte de este tipo de organismos es la confección de los mapas de riesgo.

Mientras tanto, los científicos innovadores, profesionales o amateurs, amantes de la ciencia, estudiosos y curiosos, seguiremos esperando a que "los dueños" de las ortodoxas, ilustres, académicas mentes y sus políticos, reconozcan que la Tierra es redonda... pero esto solo ocurrirá cuando vean el negocio ruinoso que supone ver a la Tierra plana.
Estamos preparados, porque siempre ha sido así en la historia... ¡Nos conformamos con que no nos lleven otra vez a la hoguera!
E.A.Z.
En la actualidad desarrollo un sistema de pronóstico basado en la dinámica de las mareas.
En este blog expongo algunos de los avances y los evalúo públicamente:
http://lurrikara.blogspot.com

viernes, 25 de septiembre de 2015

Navegando sobre el lomo de una ballena, cabalgando sobre un giróscopo

Sistema Solar

Suelen ser frecuentes las noticias que con posterioridad a la ocurrencia de un gran terremoto, nos informan de que el seísmo generó una pequeña inclinación del eje terrestre y un cambio de milisegundos en la duración del día (1).

Y así es, pero los acelerones y frenazos de la velocidad angular de la Tierra no son tan excepcionales. Son cotidianos y cíclicos, en grandísima medida son predecibles y se producen dentro de una tendencia general descendente, ya que la Tierra se va frenando gradualmente a causa de las mareas (terrestres, oceánicas y atmosféricas).


Variación de la longitud del día (LOD), variación en la velocidad angular terrestre y "Nivel Sísmico"

A su vez nuestra Luna se aleja, haciendo que la amplitud de las mareas sea cada vez menor, proceso que previsiblemente seguirá modificando la dinámica litosférica.

Aunque no de la forma como se explica habitualmente, las mareas, como sabrán, son consecuencia de la interacción gravitatoria entre nuestro planeta, el Sol y la Luna.

La Tierra se va frenando por los múltiples momentos de fuerza generados en la propia onda de marea, y por la poderosa y diversa interacción entre las diferentes clases de mareas, terrestres, oceánicas y también las atmosféricas.
Esta misma interacción es la que dispara los terremotos en las áreas de convergencia litosférica, sobre todo en subducción (Wadati-Benioff).

Pero si bien la Luna produce exclusivamente efectos de marea debidos a su gravedad, los efectos de marea generados por el Sol no son debidos solo a su gravedad, si no también a su radiación.
La radiación electromagnética, o su ausencia (por la noche) redistribuye la masa atmosférica y modifica su composición química. Siendo el motor del tiempo atmosférico, afectando también a la dinámica litosférica de forma indirecta (las nubes pesan una barbaridad).

Y así es, como se ve en el siguiente gráfico, International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) mide esas diferencias.
Se sabe desde hace años que las diferencias de presión atmosférica, el viento (aire en movimiento) también genera esos mismos efectos. La correlación es de un 98%, según el International Earth Rotation and Reference Systems Service.
relación entre la presión y el viento con la duración del día (IERS)
NASA, en un artículo publicado en el año 2003 lo explicaba muy sencillamente.

Y ¿los planetas del Sistema Solar provocan también mareas en la Tierra?
Sí, pero son insignificantes.

La atracción gravitatoria del Sol para 1 kg de masa en el centro de la Tierra, a la distancia ds (centros de masas) es:

as = G Ms / ds 2 = 0,00592524 Newton

A mayor distancia, el mismo kg de masa en el lado opuesto de la Tierra (un radio más lejos del centro de la Tierra) es de un valor de Das más pequeña que as . En el mismo lado (a menor distancia del Sol) es de un valor de Das más grande que as . Por eso las mareas teóricas se producen en un punto y en las antípodas del mismo punto.

Das = (2 G Ms R) / ds 3 = 0,0000005046751877 Newton

Tirón diferencial

as = Fuerza atracción del Sol
Das = Diferencia de fuerza de atracción del Sol (tirón diferencial)
G = Constante de gravitación universal = 6.67384 x 10-11
R = Radio de la Tierra = 6.37 x 106 m
Ms = Masa solar = 1,98697929885044 x 1030
ds = Distancia media solar 1.496 x 1011 m

Si sustituye en la ecuación anterior, la masa del Sol y la distancia, por la de cualquier planeta, los decimales serán tantos en su calculadora que no verá más que ceros.

Sin embargo hay autores (2) que afirman, que las alineaciones planetarias influyen en la dinámica litosférica. (Relacionando los ciclos del Sol con la órbita de Júpiter).
Otros las relacionan con las fases de manchas (3) y eyecciones de plasma solar. Aunque las estadísticas no son concluyentes, probablemente esa relación con el Sol pudiera ser la clave.
Porque si bien el incremento de gravedad durante las alineaciones planetarias es despreciable, quizás no lo sean tanto los cambios en la atmósfera “reflejados” por el Sol, inducidos por esos eventos (alineaciones, manchas y eyecciones) si así se demostrase (recuerden que las nubes pesaban una barbaridad y siguen pesando).

Pero entonces ¿Cuál es el mecanismo?

¿Por qué los terremotos aceleran la velocidad de rotación de la Tierra? ¿Por qué inclinan el eje de rotación de nuestro planeta?

Pues muy sencillo...
Primero, los momentos de fuerza de las mareas frenan la rotación de la tierra gradual y cíclicamente.
Segundo, las variaciones de fricción interplaca, por interacción de mareas, disparan los terremotos.
Tercero, aceleran nuestro planeta (el único que tenemos y tendremos) por caída de masa hacia el centro del planeta.
Cuarto, inclinan el eje de la Tierra, en función de la latitud más o menos extrema (45º) donde se estén produciendo los momentos de fuerza.

Las mareas afectan de tal manera a las placas tectónicas, que estas se comportan como jinetes cabalgando a lomos de un giróscopo (La Tierra) condicionando su velocidad angular (ω) y la orientación de su eje.


(1)
http://www.nature.com/news/2004/041229/full/news041229-6.html
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/earth-20100301.html
http://www.nasa.gov/topics/earth/features/japanquake/earth20110314.html

(2)
The Influence of Planetary Bodies on Earthtides and Earthquakes (Frank Glasby)

(3)
Estadística de manchas solares y terremotos en Chile (Virginia Mabel Silbergleit y Patricia Alejandra Larocca)

sábado, 6 de junio de 2015

La otra clave, "La Saeta Rubia"

Explotación petrolera en Summerland, California
Allá por el año 2013 conseguí desvelar la primera clave. Sí, esa que negaban muchos expertos (1) pero que ahora parece que la conocían todos, y que al parecer la mantenían oculta...
¡No vaya a ser que nos enterásemos el común de los mortales!
Esta clave relaciona la tendencia sísmica con la tendencia de la gravedad solar, de forma sencilla y clara, confirmando algunos parámetros de la dinámica en la tectónica de placas.

La importancia del asunto radica en que hasta entonces, la ocurrencia de los terremotos era considerada un fenómeno aleatorio y caótico no determinista (oficialmente lo sigue siendo) y cuando de forma solemne declara esta gente que “los terremotos no se pueden predecir”, no se están refiriendo a que en el estado actual del desarrollo sismológico no sea posible hacerlo hoy pero que quizás sea posible hacerlo mañana. Se refieren a que ¡nunca será posible hacerlo! Y puede que tengan razón, porque no lo van a permitir.

En el fondo se esconde también, en algunos sectores de la autodenominada ciencia, el deseo infantil de encontrar “la bola de cristal”, que milagrosamente nos diga dónde, cuándo y a qué hora ocurrirá algo, sin entender que los fenómenos naturales de este tipo, aunque no son aleatorios, solo son predecibles en cierta medida, ya que para comprender su mecánica es necesario conocer antes todos los componentes  y parámetros principales. No parece ser suficiente el hallazgo de algún precursor, que no siempre precede al terremoto.

Para la “ciencia seria”, o mejor dicho para la ciencia triste, la predicción sísmica se reduce exclusivamente a determinar la probabilidad de ocurrencia de un terremoto de forma local, en base a datos del registro sísmico y a las características geológicas del lugar, pretendiendo encontrar de esta manera una cadencia del fenómeno en el área estudiada. Suele ocurrir entonces que el fenómeno no acude a la cita, lo hace tarde (cientos de años) o se presenta de improviso, cuando nadie ya le espera.

Pasa, que como siempre, la ciencia oficial esta amarrada y condicionada por la sociedad y el momento histórico y económico que le toca vivir, y en este asunto que nos ocupa, como en casi todos, más que solucionar lo que angustia a las poblaciones en riesgo, se buscan otros objetivos... Los objetivos del poderoso, los objetivos del que paga.

Bombardeo atómico, Nagasaki
Siempre ha sido así. Gutenberg y Richter desarrollaron su trabajo inmersos en una sociedad salvajemente desarrollista. Entonces lo importante era mirar hacia abajo... Dónde cavar y perforar. Curiosamente su ley es inversa a la de Einstein en número de constantes. Estoy convencido que a mayor número de constantes de una expresión matemática famosa, mayor es la urgencia y el interés crematístico del científico que la desarrolló, o de la sociedad que la demandó.
Son excepcionales los comportamientos morales, como el de Werner Heisenberg en su momento:

"Al final de la guerra en Europa como parte de la Operación Epsilon, Heisenberg junto con otros nueve científicos, incluyendo a Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker y Max von Laue, fue internado en una casa de campo llamada "Farm Hall" en la campiña inglesa. Esta casa tenía micrófonos ocultos que grababan todas las conversaciones de los prisioneros. El 6 de agosto de 1945 a las seis de la tarde Heisenberg y los demás científicos alemanes escucharon un informe de radio de la BBC sobre la bomba atómica de Hiroshima. A la noche siguiente Heisenberg dio una charla a sus compañeros, a manera de informe, que incluía un estimado aproximadamente correcto de la masa crítica y de Uranio-235 necesarios, además de características del diseño de la bomba. El hecho de que Heisenberg haya podido hacer estos cálculos en menos de dos días, le da credibilidad a su afirmación de que la razón por la que no sabía cual era la masa crítica necesaria para una bomba atómica durante la guerra, se debía única y exclusivamente al hecho que no había intentado seriamente resolver el problema." (Wikipedia)

Y hoy toca mirar hacia arriba. Es la era espacial.
Los “guapos/ricos/poderosos/chachi/guais” han decidido que es por ahí donde está el negocio. Algunas veces descubren hasta agua... ¡Fíjate tu! Y se desarrollan todo tipo de artilugios y aplicaciones. Algunas, las más inocentes, sirven para escapar de los sismos unos pocos segundos después de que se hayan producido.
Otras sí son de verdadera utilidad, pero es “de carambola”. La necesidad de justificar frente a la opinión pública las inmensas inversiones públicas de los programas espaciales militares, hace que parte de los avances tecnológicos se traduzcan en aplicaciones civiles (tecnología militar obsoleta o “quemada”).
Alfredo Di Stéfano
Los satélites modernos nos proporcionan datos para la predicción del tiempo y las comunicaciones. Nos suministran información de una amplia gama de frecuencias de radiación proveniente de la Tierra, que pueden ser muy útiles para la sismología predictiva (LAIC) aunque “no entiendo” por qué se tiene que hacer desde ahí arriba lo que se puede hacer perfectamente desde aquí abajo, donde camina la vaca como dicen que decía Di Stéfano, "¿De qué está hecha la pelota? De cuero. ¿De dónde sale el cuero? De la vaca. ¿Qué come la vaca? Pasto. ¡Pues la pelota al pasto, carajo!".
Cualquier sensor de ondas sísmicas o de cualquier tipo es infinitamente más barato situarlo en la superficie terrestre que en órbita.

Pasa también que en la actualidad, hay multitud de “herramientas” puestas a disposición de todos, y basta con “bucear” un poco en internet para encontrar también infinidad de datos. Que luego con una simple hoja de cálculo, afición y dedicación se pueden transformar en resultados interesantes (aunque solo sea para mi) y es lo que he hecho. Dejar a algunos con “el culo al aire”.

Entonces, ¿Es posible el pronóstico sísmico?

¡Claro que sí! Pero se hará cuando les convenga.
"Entre el clero" sienta muy mal que se le aparezca la Virgen al sacristán, en vez de al párroco o al obispo. Al final todo viene bien para “el convento" (ciencia) pero molestar, lo que se dice joder, jode...


(1) "In summary, no statistically significant periodicity is seen in either the southern California network catalog or the world-wide catalog at the fortnightly tidal period or at periods of I day or 365 days. However, perhaps even more interesting are the many pitfalls that exist in performing this kind of statistical analysis."
http://authors.library.caltech.edu/35811/8/1282.full.pdf

"On the basis of the congruence of the actual distribution and the theoretical random distributions of 22 561 earthquakes which occurred between 1 January 1950 and 30 June 1963 it is concluded that earthquakes are not triggered by specific amplitudes of acceleration of earth tide component forces."
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0012821X67901926

"Since earth tides represent the largest short-period oscillatory strains in the earth, a test has been made to see if any correlation exists between the times of occurrence of earthquakes in Southern California and the tidal potential. Two tests have been made, one of them a crosscorrelation.
On either basis, a statistically significant sample of earthquake events gives a correlation with the tidal potential that is of the same magnitude as a random sample."
http://basin.earth.ncu.edu.tw/download/courses/seminar_MSc/2009/1119-1_Earth%20tides%20as%20a%20triggering%20mechanism%20for%20earthquakes%20.pdf

lunes, 20 de abril de 2015

Aproximación al cálculo gráfico de las coordenadas del probable epicentro

Ver mapa en Google Maps
Se trata de conocer cuál es el área de la corteza terrestre que soporta mayor esfuerzo mareal, para en combinación con la línea de falla (o el área sismogénica) poder determinar las coordenadas aproximadas del probable evento sísmico.


Este es el método que utilizo actualmente:
  • Sobre un mapa de Google sitúo los puntos geográficos de los mayores astros mareales (Luna y Sol) y los opuestos. Delimito las zonas teóricas de afección de la marea terrestre. La intersección de las áreas teóricas de las mareas altas terrestres solar y lunar, nos indican dónde están dos de las cuatro zonas de máximo esfuerzo cortical y su orientación.
  • Uno los 4 puntos geográficos. De esta forma obtengo el primer eje de referencia (X).
  • El segundo eje de referencia (Y) es el meridiano lunar o su antimeridiano.
  • Determino dentro del área lunar, cuál de los cuatro sectores es el sector peligroso (máximo esfuerzo litosférico) centrado en los ejes (X) e (Y). Algo similar se hace en meteorología con otros parámetros, para determinar cuál es el “sector peligroso” y cuál el “sector manejable” dentro de un ciclón, en función de su probable trayectoria. En este caso, “la trayectoria” es la dirección hacia la que proyectamos el probable epicentro (desde el punto geográfico lunar hacia el punto geográfico solar).
  • La intersección de los sectores peligrosos con las líneas de fallas sismogénicas, nos indica las “líneas de posición” en la que se sitúan los epicentros de los probables sismos. El baricentro del triángulo esférico en el siguiete mapa, determina aproximadamente la latitud del probable epicentro. (Mapa)
  • Las fallas en este cálculo hacen la función de línea de posición (véase, ¿Dónde es más probable que ocurran grandes terremotos? ).
La figura muestra cómo delimitar los sectores sísmicos peligrosos, en función de las mareas terrestres y oceánicas.
Las zonas sismogénicas abarcadas por los sectores, son las zonas en las que existe una mayor probabilidad de evento sísmico en ese momento.
La imagen muestra las 2 zonas peligrosas en el instante del terremoto de Taiwán. 20/04/2015 01:42:58 24.194 122.327 29.0 6,4 Mw


Como Google Maps utiliza la proyección de Mercator en sus mapas, las líneas loxodrómicas están representadas por rectas, y las líneas ortodrómicas por curvas, salvo los meridianos.

"No es el ángulo oblicuo que me atrae, ni la línea recta, dura, inflexible, creada por el hombre. Lo que me atrae es la curva libre y sensual, la curva que encuentro en las montañas de mi país, en el curso sinuoso de sus ríos, en las olas del mar, en el cuerpo de la mujer preferida. De curvas es hecho todo el universo, el universo curvo de Einstein.”
Oscar Niemeyer

lunes, 26 de enero de 2015

Escalas de Magnitud y Nivel Sísmico Global


Giuseppe Mercalli. En el año 2014 se han cumplido 100 años desde su muerte
(Foto Sailko)

Para medir el grado de violencia desencadenada por un terremoto se han utilizado y se utilizan diferentes escalas. Medir la energía liberada, para calibrar los efectos destructivos en la naturaleza de la que formamos parte, es su objetivo.

Atendiendo a estos dos criterios (1. medida del efecto destructivo de la energía liberada en el ámbito humano y 2. medida de la energía liberada) podemos clasificar las escalas en dos grupos:

1 Escalas de aceleración superficial y nivel de daños

2 Escalas sísmicas de magnitud de la energía liberada

Ni uno ni otro están enfocados a comprender la mecánica sísmica y su dinámica a nivel global. Ambos responden exclusivamente a intentos de cuantificación de sus efectos en un ámbito local.

Si observamos desde una perspectiva histórica los tipos de parámetros medidos, veremos que estos han ido evolucionando desde mediciones de connotación antropocéntrica o de afección sísmica a los humanos, hacia la medida de parámetros puramente físicos del fenómeno, como el de la energía liberada.

A lo largo de los años, los datos de todo tipo recogidos (geológicos, estadísticos, etc.) han servido además de para su explotación comercial, para comprobar ciertos patrones o leyes del "comportamiento litosférico" a nivel regional.

Sin despreciar los criterios locales utilizados en la elaboración de las escalas, si no al contrario sirviéndome de ellos, he acuñado el término de Nivel Sísmico Global (NSG) ante la evidencia de la influencia de la marea terrestre en la dinámica cortical, y por la necesidad de desarrollar una medida del peligro sísmico que la integre, desde una perspectiva interactiva global de todas las fuerzas implicadas conocidas.
Porque desde el punto de vista de la sismología predictiva, es más eficaz llegar a conocer el funcionamiento del mecanismo litosférico global en su conjunto, que la medición aislada o aséptica de la energía sísmica liberada en un lugar, que por muy necesaria que sea su medición, ha respondido en el pasado a la necesidad de buscar una solución local.
Muy comprensible por otra parte vistas las trágicas consecuencias de este tipo de fenómeno natural, cuyas enormes diferencias de energía liberada entre diferentes eventos, hizo necesaria para una mejor visión la representación de su magnitud de forma logarítmica, pero que puede llegar a distorsionar la correcta interpretación del fenómeno sísmico con unos criterios puntuales o episódicos.

Los letales efectos del disparo de un arma de fuego, vienen precedidos de la suave presión de un dedo sobre un gatillo. Presión similar a la necesaria para disparar una pistola de aire comprimido, o para disparar una inofensiva pistola de agua o de juguete. Los efectos evidentemente no son los mismos, pero estoy seguro de que estarán de acuerdo conmigo en que ante la imposibilidad de distinguir una de otra, lo interesante es saber en qué momento ejercerá ese dedo esa suave presión sobre el gatillo. Conocer donde apunta el arma es la otra incógnita a despejar.

Lo que hacen habitualmente hoy en la sismología predictiva a largo plazo, son cálculos de recurrencia basados en la cadencia estadística de terremotos pasados, y si bien parece cierta alguna periodicidad en la ocurrencia de grandes terremotos en algunas zonas, es muy probable también que sus excepcionales magnitudes fueron debidas a parámetros geológicos locales poco predecibles (A) y (B). Además, los errores de cálculo provocados por la ausencia de datos exactos en el registro de terremotos pueden ser de cientos de años.

Pero sin que suponga ningún desinterés ni falta de preocupación por ese criterio de urgencia de soluciones, si no más bien al contrario, considero que es necesario desarrollar el concepto anterior (NSG) que va dirigido a entender el fenómeno sísmico desde una perspectiva diferente, más real, menos episódica y más global, y no como en la actualidad, que la medición responde a una visión sesgada, puntual y local del fenómeno sísmico (impresionados por el fragor del disparo del arma) y que deja fuera la principal causa, los efectos de marea provocados por la interacción gravitatoria (el dedo que aprieta el gatillo).

En la actualidad defino Nivel Sísmico, como la suma de terremotos diarios iguales o superiores a una determinada magnitud y la magnitud máxima registrada en el día.
La energía sísmica liberada (C) en un día (Nivel Sísmico Global medio) es aproximadamente = 2,74E+16 julios.
La enorme diferencia entre las magnitudes medidas no debe hacernos perder la perspectiva real del fenómeno.
No sabemos todavía si el arma es real o de juguete... entonces ¡Vigilemos cuándo el dedo se sitúa sobre el gatillo!

(A) Study of Chile earthquake finds new rock structure that affects earthquake rupture.
(B) Fault That Caused Japan's 2011 Earthquake Is Thin and Slippery.
(C) Terremotos (Bruce A. Bolt, 1981)

sábado, 29 de noviembre de 2014

La interacción entre la marea oceánica y terrestre como "disparador" de terremotos en la falla Nazca / Suramérica

La variación de fricción entre placas en las zonas de subducción, provocada por la interacción entre las mareas terrestres y oceánicas, es probablemente la causa que determina el desencadenamiento de los mayores terremotos en las mayores zonas sismogénicas del planeta, el Santo Grial buscado por los sismólogos.

Como sabrán, los mayores terremotos se producen en las zonas de subducción del “cinturón de fuego”, donde las placas oceánicas (más densas) se deslizan bajo las placas continentales.
En el caso de Chile la placa de Nazca se desliza bajo la placa Suramericana a una velocidad de convergencia de casi 10 centímetros/año.
La falla Suramericana / Nazca es especialmente interesantes para este estudio, por su orientación perpendicular al desplazamiento de la onda mareal.

A veces pasa que la naturaleza de los minerales en las zonas de fricción interplaca (morfología, composición química) hace que partes de ellas se bloqueen y la tensión cortical se vaya acumulando.
Los terremotos ocurren cuando estas zonas se desbloquean súbitamente, liberando toda o parte de la energía acumulada.

El mayor éxito de la sismología sería poder precisar con exactitud y con antelación suficiente cuándo ocurrirá ese instante.

El probable mecanismo, sin embargo, no puede ser más elemental.
La siguiente secuencia de imágenes lo resume sencillamente de forma gráfica (puede ver las imágenes animadas si "pincha" en ellas).



Se sabe que el efecto de las mareas sucede tanto en los océanos como en los continentes, aunque en estos en menor medida. Las mediciones GPS en puntos continentales han revelado que la amplitud puede llegar a ser de medio metro, con una frecuencia semidiurna. En cambio, la máxima amplitud que se puede observar en la mar es cercana a los 20 metros.

Ocurre que en las placas continentales los efectos de marea no implican cambios en su masa, mientras que en las placas oceánicas (por ejemplo Nazca) sí implican cambios de masa como consecuencia de las pleamares y bajamares. Esta diferencia de masa de las placas oceánicas respecto a las placas continentales contiguas, es suficientemente grande como para hacer que el efecto de marea terrestre afecte con diferente fuerza a unas placas y a otras, condicionando su interrelación dinámica.

Dicho de una forma caricaturesca pero no irreal: “Mientras la placa continental es elevada por efecto del paso del astro mareal, la placa oceánica es sumergida en la astenosfera por el aumento de peso de agua sobre ella”.

Ante estas diferencias de afección de la marea terrestre en placas contiguas la respuesta litosférica es también diferente. En función del tipo de falla, en función de su orientación respecto a la onda de marea, en función de la naturaleza de los materiales interplaca.

En las zonas de subducción, como Nazca / Sudamérica, se producen variaciones de fricción entre placas, generadas por la fuerza de gravedad de los astros mareales (sobre todo por la Luna).

No hay correlación entre los mayores terremotos y la proximidad de la pleamar en el momento de su ocurrencia, pero sin embargo, resulta bastante elevada la correlación entre el instante de ocurrencia de los terremotos con una determinada posición del Punto Geográfico lunar (16% más de lo atribuible al azar).
He tomado los datos de los terremotos de magnitud igual y mayor que 7, en los últimos 100 años.

Descargar archivo excel

Sí, el efecto de marea parece ser el verdadero “disparador sísmico”.

Personalmente creo que es algo más. Las mareas terrestres son una componente primordial de la dinámica cortical y una de las causas determinantes de la cinemática general de las placas, pero esto deberán demostrarlo posteriores investigaciones.

miércoles, 23 de julio de 2014

Identificación de precursores sísmicos. La búsqueda de las claves para la predicción de terremotos

Adelantarse al futuro es uno de los propósitos a los que los seres humanos dedicamos más tiempo y atención. Conocer cómo acontecerá la realidad nos permite situarnos en una posición más favorable para nuestros propósitos y puede ser fuente de poder.

Muchos fenómenos naturales podrían ser predecibles si conociéramos las claves que los provocan, si nos aproximásemos a saber las causas que los determinan, pero los sistemas dinámicos en la naturaleza suelen tener comportamientos caóticos y resultan muy difíciles de prever.

La naturaleza también caótica del comportamiento de la atmósfera no ha impedido sin embargo realizar predicciones cada vez más exactas en meteorología.
Entonces, si se puede predecir el tiempo ¿Por qué no se pueden predecir los terremotos? ¿Por qué no se hace lo mismo en la sismología?

La mayor parte de los parámetros meteorológicos están a la vista en nuestra transparente atmósfera. En cambio la mayor parte de los parámetros del mecanismo litosférico que desencadenan los terremotos (masa, dimensiones, morfología de las placas litosféricas) permanece oculto en las profundidades de la Tierra.
Pero que la mecánica sísmica y la complejidad de su dinámica permanezca oculta a nuestros ojos, no nos debe hacer suponer la inexistencia de una mecánica determinista con menos parámetros que la atmosférica.

Foto de Uwe Kils y Wiska Bodo
Si pudiéramos ver las placas litosféricas como translúcidos icebergs o más transparentes aún, podríamos comprobar sus irregulares bordes rozando, colisionando o subduciendo unos bajo otros, todo ello sobre un denso océano de lava. Podríamos ver cómo interactúan en una permanente colisión, podríamos identificar los puntos de contacto de sus irregulares aristas y límites, y veríamos los puntos exactos en los que se apoyan, rozan y chocan, haciendo transparente también su dinámica a nuestra observación.

Pero el problema puede resultar irresoluble, si además nos negamos a incorporar todas las fuerzas implicadas en su dinámica, como son las mayores fuerzas de gravedad de los astros del Sistema Solar.

La demostración de la elevada correlación estadística entre la tendencia del nivel de sismicidad terrestre con la tendencia de la fuerza de gravedad solar no se puede ya ignorar.

Por sí solo no pretende ser un sistema de predicción, no obstante implica la identificación de un precursor sísmico global extremadamente temprano y que supone, en combinación con otros precursores válidos, la posibilidad de acercarnos a un pronóstico más exacto, en ausencia de un modelo que pueda reproducir fielmente la mecánica litosférica.


La metodología utilizada para demostrar la correlación estadística entre la tendencia del nivel de sismicidad terrestre con la tendencia de la fuerza de gravedad solar fue doble.

En el primer método recopilé los terremotos de magnitud igual o mayor de 4,5 Mw desde el 4 de enero de 1998 hasta el 3 de enero del 2014 (98741 eventos) la fuente utilizada fue el catálogo de ANSS (Advanced National Seismic System).

Mediante hojas de cálculo del programa Excel de Microsoft, fui listando los eventos por semestres desde perihelio a afelio (tendencia de la fuerza gravitatoria del sol descendente) y de afelio a perihelio (tendencia de la fuerza gravitatoria del sol ascendente). Se trataba de comparar mediante la herramienta de línea de tendencia de los gráficos del programa Excel, si había coincidencia con el signo (+ o -) del valor de la ecuación de la tendencia cronológica de la serie de eventos, como en el Gráfico 3, en el que coincide la tendencia negativa de la fuerza de gravedad solar (período de perihelio a afelio) con la tendencia negativa de la ocurrencia de terremotos (disminución cronológica en la cantidad y/o magnitud de eventos).
Gráfico 3
https://sites.google.com/site/gravitationalearthquake/home/excel-archives/seismic_trend_4,5_solar_gravitation_trend.xls

Resultando que el signo de la tendencia de sismicidad en cada uno de los períodos de seis meses analizados, es coincidente con el signo de la tendencia de la fuerza de gravedad solar en el 71,88 % de las veces.

El segundo método utilizado demostró similar correlación por otro camino diferente.
Para ello extraje los datos sísmicos (cantidad de terremotos => 5 Mw de cada día y la máxima magnitud registrada en el día) de la misma fuente (ANSS Advanced National Seismic System).

Los datos astronómicos para calcular los puntos geográficos y la fuerza de los vectores gravitatorios (descargar archivo Excel con ejemplo de cálculo) los tomé del U.S. Naval Observatory website y de Fourmilab Switzerland website:

http://aa.usno.navy.mil/data/docs/celnavtable.php
http://www.fourmilab.ch/cgi-bin/Solar

La herramienta de cálculo utilizada fue la misma que la anterior, Excel de Microsoft, esta vez en hojas de cálculo del programa listé diariamente desde el 4 de enero de 1995 hasta el 3 de enero del 2014 la fuerza del vector gravitatorio solar (a las 12-00 UTC) calculado previamente, y en otra columna el "Nivel Sísmico" diario.
Para una mejor visualización del gráfico defino "Nivel Sísmico" como la suma de los logaritmos del Nº de terremotos diarios de magnitud igual o superior a 5 Mw y de la magnitud máxima registrada en el día.

Gráfico 4
https://sites.google.com/site/gravitationalearthquake/home/excel-archives/tendencia_sismica_solar.xls

Se trataba de comparar mediante la herramienta de línea de tendencia de los gráficos del programa Excel, si había también coincidencia con el signo (+ o -) del valor de la ecuación de la tendencia cronológica del Nivel Sísmico, como en el Gráfico 4, en el que coincide la tendencia negativa de la fuerza del vector de gravedad solar (período de perihelio a afelio) con la tendencia negativa del Nivel Sísmico.
Resultando que el signo de la tendencia del Nivel Sísmico en cada uno de los períodos de seis meses analizados, también es coincidente con el signo de la tendencia de la fuerza del vector de gravedad solar en el 65,79 % de las veces.

La conclusión que se extrae es que la fuerza de gravedad de los astros más influyentes del sistema solar, y los efectos de marea derivados deben de tenerse en cuenta en el pronóstico sísmico, que supone además la identificación del precursor más extremádamente temprano.

Actualmente la predicción científica de terremotos debemos entenderla como un pronóstico extremadamente exacto de los mismos.
Para ello, la búsqueda de precursores válidos no se debe limitar exclusívamente a encontrar uno solo. El pronóstico más exacto será fruto de la combinación y análisis de los datos proporcionados por varios sistemas precursores (extremadamente tempranos, muy tempranos y tempranos) que no siendo exactos al 100% cada uno de ellos por separado, su combinación nos permita acercarnos lo máximo posible al objetivo.

La investigación, el extraer del aparente caos de la naturaleza sus claves, ecuaciones y leyes, es una de las tareas más apasionantes y prácticas a las que los seres humanos nos podemos dedicar.

viernes, 27 de junio de 2014

Fuerza de gravedad y dinámica de placas

Muchos siglos antes de que Alfred Wegener intuyera que la fuerza de gravedad era una componente primordial en su teoría Die Entstehung der Kontinente und Ozeane y de que pensase que además del "Polflucht", el efecto de arrastre de marea provocado por las fuerzas gravitatorias del Sol y la Luna colaboraba en la deriva de los continentes, Arquímedes de Siracusa decía:
"Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo".

No reparó mucho en la frase del sabio siciliano porque le hubiera evitado seguir buscando la fuerza que ya había encontrado, la de la gravedad. Porque en su obra ya habla de la marea terrestre y del desplazamiento litosférico general hacia el oeste (1). En cambio priorizó el "Polflucht" y a Sir Harold Jeffreys no le resultó muy complicado demostrar el error, "refutando" la teoría en su totalidad e impidiendo de esta forma el lógico desarrollo de la geología durante casi medio siglo. La temprana muerte de Wegener nos privó seguramente de la refutación de la "refutación" y de otras novedosas ideas en geología que su brillante talento hubiera descubierto.

Parece ser que Wegener no supo integrar en la dinámica de placas la fuerza de gravedad de la Tierra, Luna y Sol de forma correcta.
Pero no creo que debamos exigir tanto a Alfred Wegener cuando todavía hoy, después de casi 100 años, los modelos dinámicos tampoco lo hacen. A pesar de conocer y medir no pocos parámetros la geología actual no ha podido desarrollar sus ecuaciones constitutivas.

La moderna tectónica de placas explica que la fuerza de gravedad (terrestre) tiene la misión de tirar de la litosfera y hundirla en la astenosfera en los límites de subducción. La energía para el funcionamiento del sistema la aporta el interior de la Tierra, transmitiéndola a través de la astenosfera con los movimientos de convección del magma y la consiguiente generación de masa litosférica en las dorsales divergentes. Se produce así un efecto como de "cinta transportadora".

Pero las fuerzas necesarias no solo provienen del interior de la Tierra a través de las dorsales y de la fuerza de gravedad terrestre en los límites de subducción, si no que además provienen de la gravedad exterior. Es así como ocurre.

¿Es posible que en el texto "arrastre de marea" tengan tal carga semántica las palabras "arrastre" y "marea", que lleguen a equivocar la correcta visión, cuantificación y planteamiento del problema haciendo imposible su resolución?
Parece ser que sí (2).

¿Puede ser que el imponente océano con sus mareas y tempestades resulte a los ojos humanos tan impresionante, que nos impide comprender que los efectos dinámicos derivados de las mareas terrestres son mayores que los efectos derivados de las mareas oceánicas?

Los momentos de fuerza generados por el rozamiento del agua con el fondo en mares poco o muy profundos son insignificantes comparados con los múltiples momentos de fuerza generados en la propia onda de marea litosférica. La causa de la variación regular de la velocidad angular de la Tierra (retraso de la rotación) se debe a ello. No parece que ocurra de la manera con que habitualmente se explica (2).

http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_de_marea"El abultamiento total de marea generado en la Tierra es arrastrado por delante de la Luna dado que el giro de la Tierra es más rápido. Es necesaria la fricción de marea para arrastrar y mantener el abultamiento de la marea hacia la Luna, esto disipa el exceso de energía generada por el intercambio de energía rotacional y orbital entre la Tierra y la Luna en forma de calor. Si la fricción y disipación de calor no estuviesen presentes, la fuerza gravitatoria de la Luna sobre el abultamiento de la marea se sincronizaría rápidamente con la Luna (en alrededor de dos días), y esta ya no se alejaría. La mayor parte de la disipación se produce en una turbulenta capa que limita con el fondo de mares poco profundos, tales como los arrecifes europeos en torno a las Islas Británicas, los arrecifes de la patagonia en Argentina, o el Mar de Bering" (Wikipedia)

El capitán del gran crucero en el que navegamos, cometería un serio error si atribuyese a las carenas líquidas del agua de la piscina, la mayor responsabilidad del balanceo o cabeceo de nuestra nave.

Los vectores de fuerza gravitatoria de la Luna y el Sol deforman la Tierra originando la marea terrestre que provoca múltiples momentos de fuerza en la litosfera, tanto en la diminuta corteza oceánica y su masa líquida (diminuta porque si la comparamos con la masa litosférica es la piscina del barco) como en la corteza sólida continental. El comportamiento dinámico entre placas de la litosfera en los límites de subducción también se ve modificado por la fuerza de gravedad exterior (variaciones de fricción en las zonas de subducción). Los momentos de fuerza generados (normales a los vectores gravitatorios) además de frenar paulatina y cíclicamente la rotación de nuestro planeta, provocan la compleja dinámica entre placas que está ocasionando el desplazamiento litosférico general hacia el oeste respecto al manto interno (1).

La menor exposición de la placa Antártida a la gravitación exterior (gradiente gravitatorio) produce el "efecto de engranaje suelto".

El giro observado de la placa Antártica hacia el este respecto a las placas adyacentes (3) se debe a ello. Sería interesante desarrollar las consecuencias dinámicas de este efecto en las placas contiguas y en todo el sistema de placas.

En la dinámica de placas la fuerza de gravedad determina la recurrencia sísmica, y el punto de apoyo que pedía Arquímedes se encuentra principalmente en algunos límites de subducción ¡Εύρηκα!

(1) Moore, George W. (1973) "Westward Tidal Lag as the Driving Force of Plate Tectonics". Bostrom, R.C. (31 December 1971) "Westward displacement of the lithosphere".

(2) "Debido a las mareas provocadas por el Sol y la Luna, la superficie del mar adopta la forma de un elipsoide de revolución de eje mayor dirigido hacia el astro en cuestión. El consiguiente rozamiento causado por las aguas genera una fuerza, en mares poco profundos, que origina un momento que tiende a oponerse a la rotación de la Tierra." http://www.publicacions.ub.es/liberweb/astronomia_esferica/material/version_html/Tomo_1/2_9.htm

(3) Horizontal Velocities of Antarctic Stations (2006 POLENET CONSORTIUM)
http://rses.anu.edu.au/~anya/polenet/science_dietrichexample.htm
Plate kinematics and deformation status of the Antarctic Peninsula based on GPS