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La tarea principal de los sismómetros es registrar las vibraciones del suelo para poder detectar y localizar terremotos. Sin embargo, la Tierra tiembla por muchas otras causas de origen natural (erupciones volcánicas, oleaje en alta mar, viento, riadas, etc.), así como por actividades humanas como aglomeraciones, circulación de coches y trenes o explosiones. Discernir entre “ruidos” nos permite registrar algo tan concreto como el temblor que producen las lluvias intensas y los truenos.
En caso de lluvias intensas, los sismómetros registran las vibraciones generadas por el impacto de las gotas de agua en el suelo. Durante las tormentas, las ondas acústicas de los truenos se acoplan a la tierra, y esto nos permite registrarlas.
Las vibraciones del suelo producidas por lluvia y truenos son menores que las que produce el paso del metro en una ciudad, pero suficientes para que los instrumentos sísmicos actuales las detecten.
Sismología del medio ambiente
La aplicación de técnicas de procesado de datos sísmicos para el estudio de fenómenos de origen natural diverso se encuadran en una disciplina en claro desarrollo, la sismología del medio ambiente, que establece vínculos entre la sismología y disciplinas tales como la hidrología, la climatología, la meteorología y las ciencias biológicas. Incluso nos han permitido estudiar fenómenos sociales como el parón de la actividad humana durante la pandemia en la ciudad de Barcelona.
En el caso de disponer de redes densas de sismómetros, con aparatos situados a distancias de pocos kilómetros, los datos sísmicos permiten mejorar de forma significativa el conocimiento de la evolución espacial y temporal de episodios meteorológicos de lluvias intensas.
Episodios de lluvia intensa
Los registros sísmicos obtenidos en un despliegue de más de 140 sismómetros en la zona de la Cerdanya (Pirineos orientales) entre abril y junio de 2021 muestran niveles de energía elevados para frecuencias por encima de las 40 Hz durante los mismos intervalos de tiempo, incluso para estaciones alejadas entre sí.
Al compararlos con los datos meteorológicos disponibles en la zona, hemos observado una excelente correlación entre la intensidad de lluvia y la amplitud de las vibraciones registradas.
Los datos sísmicos durante un período de 7 días permiten identificar de forma coherente los episodios de precipitación, pero también observar diferencias significativas en el tiempo de llegada y en la amplitud máxima de cada estación. Esto nos permite utilizar los datos para monitorizar la evolución espacial y temporal de cada episodio de lluvia.
Para ello, se elaboran mapas con los valores de amplitud en cada estación, en los cuales las zonas con colores más intensos corresponden a las áreas en las que la precipitación es también más intensa.
The ConversationEstos mapas, parecidos a los obtenidos a partir de radares meteorológicos, pueden aportar información complementaria de interés científico, en especial en zonas de montaña.
Seguimiento de tormentas
Las descargas eléctricas durante las tormentas generan ondas acústicas de presión: los truenos. Estas ondas se acoplan al suelo, por lo que pueden registrarse por los sismómetros a distancias de algunas decenas de kilómetros.
Por ejemplo, las vibraciones registradas durante un intervalo de 30 minutos en los 20 sismómetros más occidentales de la red durante una tormenta del 15 de junio de 2021 muestran un gran número de señales de corta duración, alta frecuencia y gran amplitud. Su velocidad de propagación, próxima a la velocidad del sonido (340 m/s), así como su correlación con las detecciones electromagnéticas de los rayos, indican que estas señales están generadas por truenos.
El patrón temporal de los truenos
Los datos sísmicos permiten identificar patrones temporales en los truenos, que van modificándose con el paso del tiempo. Al inicio del episodio se registran cuatro truenos separados alrededor de 40 segundos, seguidos de una serie de 11 eventos grabados cada 26 segundos. Unos minutos más tarde, se registran 5 truenos con un espaciado regular, en este caso cercanos a los 2 minutos. Finalmente se observa una serie de unos veinte eventos con un espaciado un poco más irregular, pero cercano a los 30 segundos.
El registro de cada trueno en el conjunto de estaciones sísmicas muestra que la orografía, las condiciones de humedad y temperatura o las direcciones del viento afectan a la propagación de la señal.
Las tormentas esconden mucha más información de la que puede parecernos a simple vista, y no solo las tormentas. El incremento de la sensibilidad de los sismógrafos nos permite hoy detectar casi cualquier cosa que sacuda el suelo. La sismología medioambiental nos va a permitir escuchar con mucha precisión los sonidos de la naturaleza.
Por Jordi Díaz Cusí, Investigador Científico. Sismologia experimental, Instituto de Geociencias de Barcelona (Geo3Bcn – CSIC)
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
