Método Integrado de Predicción Sísmica
Introducción
El estudio ionosférico permitiría una interesante capacidad de
predicción sísmica indirecta.
Proporciona un método numérico-estadístico
bastante confiable que permitiría reconocer variaciones precursoras de sismos.
En este sentido, el análisis permitiría determinar un lapso temporal de riesgo
sísmico que va desde los 8 a 15 días antes de un temblor. La pregunta de
CUÁNDO un movimiento ha de ocurrir parece ser respondida de manera
considerablemente certera. Sin embargo, otro de los grandes dolores de cabeza
en el estudio de la predicción sísmica, es aquel que concierne al análisis del
área de riesgo sísmico; responder DÓNDE ocurrirá el próximo movimiento ha sido
un desafío de la ciencia de predicción sísmica que aún no ha sido superado. El
uso de sondas y satélites como DEMETER y COSMOS ha permitido la observación de
anomalías electromagnéticas precursoras de sismos en los futuros epicentros con
importante precisión, y en este sentido se ha dado importantes avances en los
pronósticos, pero el acceso a los datos y la complejidad de las lecturas los
hacen poco prácticos.
Bien es sabido que la
frecuencia crítica foF2 suele sufrir alteraciones días antes de un sismo.
Pero,
cuál es el origen de tales anomalías?. Por ahora, las hipótesis son 2: (a) interacción
electromagnética procedente de la zona de falla próxima a temblar; (b) el
efecto del clima espacial gobernado por el sol. Ambos postulados han sido
corroborados plenamente. Los estudios que indican la interacción
ionosfera-superficie, integran un coeficiente de supresión de los efectos
solares; de esta manera, la data ionosférica evidencia sólo las anomalías
relacionadas a la dinámica tectónica. Los estudios que avalan los efectos del
clima espacial en tanto, omiten aquellos aspectos que involucran la interacción
tectónica, obteniendo con éllo data cien por ciento astrofísica. En ambas
lineas de estudio es posible definir los parámetros que permiten concluir de
manera aproximada el epicentro de futuros sismos, pero hasta el momento, el
proceso de correlación de los resultados ha sido poco fructífero.
El presente trabajo, pretende
integrar los diversos mecanismos de pronóstico sísmico basados en data
astrofísica, para así modelar un proceso experimental de determinación de
futuros epicentros sísmicos.
Zona de Preparación Sísmica
Durante la década de los 70,
importantes análisis en la sismogénesis permitieron determinar una serie de
procesos que han de llevarse a cabo previamente a un sismo; deformaciones en la
corteza terrestre, emanación de gases y cambios en la conductividad eléctrica
fueron observados en áreas bastante definidas que tiempo después sufrían
terremotos. Los estudios de Dobrovolsky (1979) en particular, acotaron estas
áreas pre-sísmicas en lo que se denominó Zona de Preparación Sísmica (EPZ en
inglés). El análisis permitió determinar que el tamaño de estas regiones
dependía de la magnitud esperada del sismo a ocurrir. Tras diversos
análisis basados en los niveles de deformación elástica de la corteza
terrestre, Dobrovolsky desarrollo el modelo de preparación sísmica que se
muestra a continuación:
Zona de Preparación Sísmica de
Dobrovolsky - Ecuación (1)
Donde M es la eventual
magnitud del próximo sismo. La zona de preparación sísmica comprenderá un radio
sobre la superficie dentro del cual existen anomalías precursoras de un sismo.
De esta manera, para distintas posibles magnitudes de un sismo, el radio de
preparación sísmica es como sigue a continuación:
Relación del Radio de
Preparación y la Magnitud asociada al sismo
Los estudios de S. Pulinet
(2004) reconocen la correlación proporcional del radio de preparación sísmica
con las variaciones porcentuales de la frecuencia foF2. De acuerdo a estas
observaciones, la variación de la foF2 puede evidenciar un área equivalente al
radio de preparación sísmica dentro del cuál se hallaría el futuro epicentro de
un sismo.
Muestra de Datos y Análisis
Para comprobar empíricamente
la teoría de Pulinet, se utilizó la información ionosférica de Concepción
(Chile) (36º46’22S, 73º03’47O) correspondiente al mes de Mayo de 1960.
Durante este periodo dos sendos terremotos (M=7,5 y 7,8Mw) azotaron esta
ciudad, destruyendo un 65% de las contrucciones. 12 horas más tarde,
un sismo aún mayor (M=9,5Mw) ocurriría frente a la costa de Valdivia
(39°48′30″S 73°14′30″O), siendo reconocido como el sismo más grande registrado
por la humanidad. La información de las ionosondas de Concepción es
proporcionada por el IPS Radio and Space Service World Data Center (www.ips.gov.au). Los datos faltantes o inexistentes (0c) son
reconstruídos utilizando regresión lineal, con un porcentaje de error de 5%.
Los registros utilizados son los del día 01 de Mayo hasta el día 20 de Mayo de
1960 (los registros del día 21 de Mayo están incompletos, debido que durante el
terremoto la estación ionosférica sufrió serios daños que la inhabilitaron
hasta Diciembre de 1960). Para detectar anomalías ionosféricas en la capa F2
precursoras de sismos, se procede a generar un análisis de la desviación
porcentual superior (Astro 2011), como se propone a continuación:
Porcentaje de Desviación
Superior foF2 - Concepción, Mayo 1960. La anomalía en la hora 184-185 (185/24=
7 de Mayo) ocurrió 14 días antes del primer sismo
Para determinar el perímetro
circunferencial del futuro sismo, se propone generar un contraste gráfico entre
el valor de la variación porcentual de las horas anteriores y posteriores a la
anomalía en función de la latitud, tal como se muestra a continuación:
Análisis de la Variación
Porcentual de la Frecuencia Crítica foF2 en función de la latitud - Concepción,
Mayo 1960
La variación negativa de la
foF2 se produce en un rango de aproximadamente 47° de latitud; en otras
palabras, dicha variación pudo ser percibida en una distancia linea de 5222,64
kms, o en una circunferencia cuyo radio es de 2611,32 kms. De acuerdo a las
observaciones de Pulinets, este valor, al que se le denominará Radio de
Preparación Sísmica Experimental (RPSE) es aproximadamente equivalente a la
zona de preparación de Dobrovolsky (Ecuación 1).
Radio de Preparación Sísmica
Experimental (RPSE) - Concepción Mayo 196
Despejando la magnitud de la
Ecuación (1) e intercambiando el RPSE como el radio de preparación de
Dobrovolsky se obtiene un valor aproximado de la magnitud del futuro sismo, tal
como se muestra a continuación:
Estimación de la Magnitud
Teórica de un Sismo basado en el RPSE
Resultados
Utilizando el modelo
integrativo propuesto en el siguiente trabajo, se analizó los registros
ionosféricos-sísmicos de 3 diversos eventos, Concepción (1960), Huaca Sancos
(2010) y Maule (2010). Los resultados obtenidos son los que se presentan a
continuación:
Resultados obtenidos con la
utilización del método integrativo de predicción
Conclusiones
El estudio de las anomalías
ionosféricas precursoras de sismos parece corroborar la hipótesis de la
sismogénesis basada en los datos astrofísicos y geofísicos como una totalidad.
La observación de las variaciones y desviaciones porcentuales de la frecuencia
crítica de la capa F2 (foF2) proporciona una interesante oportunidad de generar
un sistema predicción sísmica capaz de responder CUANDO y DONDE ocurrirá el
próximo sismo, además de un valor aproximado de la magnitud. El error de los
datos bordea el 13%, lo que, desde una visión global, es pequeño. En lo
particular, el contraste de la variación porcentual negativa de la foF2 y la
latitud parecen ser la clave para la determinación del RPSE; La extensión de la
variación es independiente de la magnitud de la misma, por lo que juzgar el
futuro sismo dependerá exclusivamente de la correcta medición de los grados en
latitud que son influenciados por las variaciones. Por otro lado, el valor
teórico del radio de preparación Dobrovolsky y RPSE permitirán establecer si la
señal recibida en las estaciones ionosféricas se haya dentro del área de riesgo
sísmico, lo que confirmaría la característica genuina de la anomalía
precursora. Por ejemplo, el terremoto de Maule (27-02-2010 – 8,8 Mw) establece
un área de preparación de 6081 kms, y un radio de 3040 kms, distancia
suficiente para cubrir los 2650 kms entre el epicentro de Cobquecura y el
radio-observatorio de Jicamarca. Si bien, el área de preparación teórica y
experimental aun no establece con la precisión necesaria radios epicentrales con
mayor certeza, permiten localizar zonas de riesgo sísmico estimativas que
acotarían notablemente el trabajo sismológico y geofísico. Para ajustar las
áreas de futuros epicentros, se propone establecer sistemas numéricos como
Newton-Raphson, diferenciales, u otros que afinen los radios calculados, y así
acotar las regiones de trabajo.
Referencias
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5. V. G. Kossobokov, V. I. Keilis-Borok, D. L. Turcotte, andB. D.
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byM. Hayakawa and O. A. Molchanov (Terra Pub., Tokyo,2002), pp. 353–361.
8. S. A. Pulinets, K. A. Boyarchuk, V. V. Hegai, et al., Adv.Space Res.
26 (8), 1209 (2000).
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