Cómo detectar tsunamis con perturbaciones de la atmósfera

28 de Mayo de 2017 Actualizado: 28 de Mayo de 2017

La medición de perturbaciones de la atmósfera terrestre podría ayudar a detectar tsunamis gracias a los estudios de científicos de la Universidad de la Sapienza (Roma, Italia) y del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (Pasadena, California).

El Enfoque variométrico para la observación de la ionosfera en tiempo real, o VARION, utiliza observaciones de GPS y otros sistemas de navegación global por satélite (GNSS) para detectar en tiempo real las perturbaciones en la ionosfera de la Tierra asociadas a un tsunami.

La ionosfera, capa de la atmósfera terrestre ubicada de 80 a 1,000 km sobre la superficie de la Tierra, es ionizada por la radiación solar y cósmica, conocida por la aurora boreal (luces del Norte) y la aurora austral (luces del sur).

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Cómo detectar tsunamis

Cuando se forma un tsunami y se mueve a través del océano, las crestas y los valles de sus ondas comprimen y extienden el aire por encima, originando movimientos en la atmósfera conocidos como ondas de gravedad interna, que se amplifican con la altitud ante ambientes más ligeros.

Al llegar a una altitud de 300 a 350 km, las ondas generan cambios detectables en la densidad de electrones de la ionosfera, que pueden medirse cuando las señales GNSS, como las de los GPS, viajan a través de las perturbaciones inducidas por el tsunami.

Animación del tsunami  del 27 de octubre de 2012 en la Isla de la Reina Charlotte mientras cruzaba Hawaii. A medida que la onda se movía (líneas azul oscuro / blancas que se aproximaban desde el noreste), perturbaba la atmósfera y cambiaba la densidad de electrones ionosféricos reflejados por los cambios de señal de navegación satelital (puntos coloreados). (Crédito: Sapienza University/NASA-JPL/Caltech):

“VARION es una aportación novedosa para los futuros sistemas operativos integrados de alerta temprana de tsunamis “, dijo Giorgio Savastano, uno de los autores del estudio.

Y añadió: “estamos incorporando el algoritmo en el Sistema Diferencial Global GPS del JPL, que proporcionará acceso en tiempo real a los datos de cerca de 20 estaciones GNSS de todo el mundo que recogen datos de múltiples constelaciones de satélites, incluyendo GPS, Galileo, GLONASS y BeiDou”.

Como los tsunamis importantes son poco frecuentes, que VARION use una variedad de datos en tiempo real ayudará a validar el algoritmo y avanzar en la investigación para la detección de tsunamis, se menciona en el sitio NASA.

VARION podría incluirse en los estudios de diseño para sistemas de detección oportuna de tsunamis que utilizan datos de una variedad de fuentes, como las que emiten sismómetros, boyas, receptores GNSS y sensores de presión del fondo oceánico, dijo Savastano.

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Al detectarse un terremoto, el sistema podría procesar en tiempo real las mediciones de la distribución de los electrones en la ionosfera desde múltiples estaciones terrestres cercanas al epicentro del sismo, buscando cambios correlacionados con la formación del tsunami esperado.

Las mediciones serían recogidas y procesadas por una instalación central de procesamiento que evaluará  y proporcionará mapas de riesgo de eventos sísmicos individuales. Contar con múltiples tipos de datos independientes contribuiría a la robustez del sistema.

Detección en tiempo real de las perturbaciones de la ionosfera causadas por el tsunami del 27 de octubre de 2012 en la isla de Queen Charlotte, frente a la costa de Columbia Británica, Canadá, utilizando el algoritmo VARION. (Crédito: Sapienza University/NASA-JPL/Caltech)
Detección en tiempo real de las perturbaciones de la ionosfera causadas por el tsunami del 27 de octubre de 2012 en la isla de Queen Charlotte, frente a la costa de Columbia Británica, Canadá, utilizando el algoritmo VARION. (Crédito: Sapienza University/NASA-JPL/Caltech)

“Esperamos mostrar que es factible usar mediciones ionosféricas para detectar tsunamis antes que afecten áreas pobladas“, dijo Komjathy, investigador del JPL que participa en el estudio.

“Este enfoque añadirá información adicional a los sistemas existentes, y complementará otros enfoques. Las observaciones de la ionosfera en tiempo real también podrían detectar otros peligros, como erupciones volcánicas o meteoritos“, agregó Komjathy.

La observación de la ionosfera y de la interacción del espacio anterior con el clima terrestre por debajo de ella, es un objetivo importante de la NASA.

Se ha previsto poner en marcha dos nuevas misiones para observar la ionosfera – el Explorador de conexión de la ionosfera y las observaciones a escala global de los extremos y el Disco – a principios de 2018, que deberían mejorar los modelos para proteger a los humanos en la Tierra y a los satélites en el espacio.

VARION fue diseñado bajo la dirección de Mattia Crespi de la Universidad de la Sapienza; Giorgio Savastano, autor principal del algoritmo, estudiante de doctorado en geodesia y geomática de la  Sapienza, afiliado al JPL, contó con fondos de la Sapienza y la NASA, cuyos resultados han sido publicados en la revista Nature Scientific Reports.

Savastano recibió en 2015 una beca del Consiglio Nazionale degli Ingegneri (CNI) y de de la Fundación de científicos italianos y académicos de América del Norte (ISSNAP) para realizar una estancia de dos meses en el JPL, donde se unió al Grupo de detección remota de la atmosfera y de la ionosfera bajo la supervisión de Attila Komjathy y Anthony Mannucci.

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