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13 marzo 2011

¿Realmente van los tsunamis a 500 km/h?

Siguiendo con el triste tema de la semana, supongo que a todos nos ha llamado la atención que se haya hablado de que un tsunami viaja a 500 o 600 km/h. Viendo la llegada de las olas a las costas de Japón es obvio que el frente de agua va rápido pero no a esa enorme velocidad. Sin embargo, la afirmación es correcta pero necesita una explicación que, además, nos ayudará a entender la enorme fuerza del fenómeno en la costa.

La gran ola de Kanagawa (Wikimedia Commons
Un tsunami tiene su origen en un movimiento del fondo marino que, simplificando, empuja el agua hacia arriba. El fondo marino que se desplaza a causa del terremoto transmite su energía al agua creando una onda de presión. Esta se desplaza como una esfera de radio creciente hasta que llega a la superficie. Allí solo queda la componente horizontal: una onda en superficie que se mueve sobre ella como cuando tiramos una piedra al agua.
La onda se mueve a una velocidad que depende de la profundidad de la masa de agua de la forma siguiente: v = sqrt(g · h), siendo sqrt la raíz cuadrada, g la aceleración de la gravedad y h la profundidad. Por ejemplo, sobre un océano de 3 km de profundidad, la velocidad será de 170 m/s, algo más de 600 km/h.
Sin embargo, en esta etapa el agua no se traslada, sólo la onda que, en alta mar, apenas se mostrará como una ondulación de uno o dos metros de altura como máximo, pasando frecuentemente desapercibida por los barcos.
El problema comienza cuando llega a profundidades menores donde, como plantea la fórmula, la velocidad se reduce, la energía se acumula y la altura de la ola aumenta. Al llegar a la costa la velocidad puede estar entre los 50 y los 100 km/h, según la topografía submarina, y la inmensa energía acumulada hace su efecto.

12 marzo 2011

Del eje de la Tierra, el acortamiento del día y el terremoto en Japón

Traigo de nuevo a la portada un post que escribí cuando el terremoto de Chile porque empiezan a aparecer, otra vez, noticias que no lo son tanto. He actualizado algunos detalles y figuras pero en esencia el argumento es el mismo.
El caso es que empezamos a leer que el reciente terremoto en Japón ha provocado un cambio en el eje de rotación de la Tierra de "hasta 10 cm" y un acortamiento del día en unos 1,6 microsegundos. Hace un año se dijo algo similar del terremoto de Chile (8 cm y 1,4 microsegundos) y antes, aunque con menos repercusión mediática, del terremoto de Sumatra de 2004 (7 cm de desviación del eje y 2,7 microsegundos).
A los que siguen este blog no les resultará extraño que haya mirado algo más allá de la noticia a ver si había gato encerrado.

El resultado es que tal vez las cifras sean ciertas. O que tal vez no.
Lo primero que conviene saber (algo que no han dejado claro todos los medios) es que dichas variaciones no se han medido sino que son resultados de una simulación informática. Como ya hemos comentado otras veces, la exactitud de las simulaciones depende de múltiples factores difíciles de controlar, especialmente en modelos muy complejos como este. Además, al ser simplificaciones de la realidad, sus resultados no reflejan necesariamente lo que de verdad ha pasado sino sólo una aproximación más o menos buena. 
Dicen que la Tierra gira algo más rápidamente y que su eje se ha movido debido al terremoto de Japón. Esto puede ser cierto o tal vez no. Dichos efectos no son verificables hoy porque están muy por debajo de nuestra capacidad de medida y, algo que no todos han dicho, no son datos reales sino el resultado de un modelo informático.

¿Cuánto de buena? Pues no se puede saber  ya que actualmente la rotación de la Tierra sólo puede medirse con una aproximación de unos 20 microsegundos. Por tanto, la confirmación empírica del acortamiento del día es imposible por el momento, lo mismo que el supuesto cambio de 8 cm en el eje terrestre ya que los modelos trabajan con un error medio de unos 50 cm.

Quiero dejar claro que este post no es para criticar la noticia sino para insistir una vez más en la absoluta necesidad de distinguir entre datos (medidas reales) y resultados de simulaciones. Estos últimos están afectados por múltiples fuentes de incertidumbre de forma que los resultados deberían darse siempre con una estimación de la misma. Asimismo, daré datos para valorar si esos 8 cm son algo importante o no,
El autor de las simulaciones es Richard Gross, un geofísico del JPL con una amplia trayectoria en este tipo de trabajos y un especialista en los factores que afectan a la rotación terrestre. Sus modelos se basan en que la velocidad de rotación depende de la distribución de masas tanto en la superficie como en el interior de la Tierra. En este sentido, la propia atmósfera influye en dicha rotación y Gross comenta que los días a lo largo del año varían alrededor de un microsegundo debido a lar variaciones en el reparto de las masas de aire.

Lo que me deja algo fuera de juego es que Gross no menciona los movimientos de las placas debidos a la deriva continental, algo muchísimo más importante que los terremotos o la atmósfera. Supongamos que tenemos un receptor GPS entre las manos. Cuando miramos su pantalla vemos tres datos de posición: latitud, longitud y altura. Lógicamente estos datos se dan respecto a un sistema de referencia: decir 40º de latitud Norte supone conocer donde está el origen de latitudes (el Ecuador); igualmente, decir 10º de longitud Oeste supone conocer donde está el origen de longitudes (el meridiano origen).
El GPS utiliza un sistema de referencia llamado WGS84 (World Geodetic System 1984). WGS84 es una construcción artificial formada por tres ejes de coordenadas y una superficie de revolución llamada elipsoide que se aproxima al nivel medio de los océanos del mundo.
Los tres ejes permite dar una posición en el espacio y el elipsoide se utiliza como superficie de referencia para las alturas. La definición exacta de estos elementos es imprescindible para saber a qué se refieren las coordenadas geográficas o cualesquiera otras que podamos usar. Las principales características del WGS son (fíjense en las cursivas):
  • los tres ejes cartesianos y el elipsoide son geocéntricos: tienen su origen en el centro de masas de la Tierra (incluyendo mares y atmósfera).
  • el eje Z coincide con el eje de rotación de la Tierra ya que apunta al International Reference Pole.
  • el eje X apunta al meridiano de longitud 0º también conocido como meridiano de Greenwich.
  • el eje Y es ortogonal con los anteriores y con el X define el plano ecuatorial.
Lo interesante de este asunto es que ninguna de las referencias anteriores es fija: ni el centro de masas, ni el Polo ni el meridiano cero. Greenwich y el meridiano que define están sobre una placa continental que se mueve, luego su posición respecto al resto del mundo varía continuamente. También sabemos que el eje de rotación de la Tierra no es fijo sino que oscila en el tiempo debido, entre otras causas, a la deriva continental (ver al final). Finalmente, el centro de masas de la Tierra tampoco está en el mismo punto sino que varía según se mueve todo en la superficie. Las consecuencias son las que pueden suponer: los polos, paralelos y meridianos no son estacionarios respecto a ningún punto en concreto de la Tierra.
Principales placas tectónicas en el mundo (Wikimedia Commons)
En efecto, debido a la deriva continental, las diferentes partes del mundo se mueven y cambian de posición relativa varios centímetros al año. El Meridiano y el Polo Internacional de Referencia se hacen estacionarios por convenio respecto a la media de dichos movimientos y su posición debe recalcularse y redefinirse de forma continua. La magnitud del movimiento no es espectacular pero sin duda más influyente que los cambios atmosféricos o los terremotos (que no son más que movimientos en la zona de fricción de placas, ver figura superior). Por ejemplo, en Inglaterra las latitudes y longitudes WGS84 cambian a una tasa constante de unos 2.5 cm al año en dirección NE. Otras partes del mundo como Hawai o Australia se mueven alrededor de 10 cm al año.

Por eso, cuando oigan o lean lo de los 8 cm de variación no caigan en la tentación de creer que si no fuera por eso viviríamos en un medio tranquilo y estático. Nada más lejos de la realidad, aquí nada permanece mucho tiempo en el mismo sitio, ni los ejes, ni las masas, ni la rotación de la Tierra, ni nosotros mismos. Por añadidura, verán en la figura de abajo que el Polo se está moviendo continuamente y su ubicación ha variado unos cuantos metros en el último año, una cifra que señala la irrelevancia del los presuntos efectos del terremoto.

Movimiento del Polo Norte en el último año. Las unidades son milésimas de segundo de arco (mas) y 1 mas equivale aproximadamente a 3 cm (tomado del Earth Orientation Centre)
¿Y qué pasa con los 2 microsegundos de variación del día? Pues lo mismo porque, como pueden ver en la figura de abajo, las variaciones normales del día a lo largo del año son de milisegundos, lo que señala de nuevo la poca importancia del posible efecto del sismo.

Variaciones en la longitud del día en el último año

Lo que quiero decir no es que el efecto no exista sino que, como comentaba más arriba, no es verificable porque los cambios "normales" son mucho más grandes y porque la resolución de los métodos de medida es bastante más grosera que el efecto que se quiere medir.

11 marzo 2011

Grandes terremotos desde 1900

Se han registrado 87 terremotos de magnitud 8 o mayor desde 1900. Al de Japón de hoy se le asigna 8,9 lo que le coloca en el quinto lugar. El mayor ocurrió en Chile el 22 de mayo de 1960 y con una magnitud 9,5 provocó 1650 muertes. Con 9,1, el terremoto de Sumatra del 26 de diciembre de 2004 mató a casi 230.000 personas, casi todos como consecuencia del posterior tsunami.
Si no fuera esta excepción hubiéramos tenido una semana normal en el mundo: 352 terremotos de 4,5 o más en los últimos 7 días.

Terremotos de magnitud 8 o superior desde 1900 (figura de Earthquake Hazards Program)

22 abril 2010

¿Está creciendo el número y la intensidad de los terremotos?

En los blogs catastrofistas han empezado a dar la matraca con que la excepcional frecuencia de terremotos este año es una prueba de que se acerca el fin de la era y tal. Añaden incluso que llevamos un "crescendo" desde hace unos años que culminará en el famoso 2012, etc.
Los vaticinios "new age" sólo quedarán en evidencia cuando pase el tiempo aunque no valdrá para nada porque, como siempre, otros augurios sustituirán a los actuales según se haga patente su falsedad.
Mientras tanto podemos poner un poco de racionalidad con un par de preguntas simples. Por ejemplo, ¿realmente es 2010 un año excepcional respecto a los terremotos? ¿Es cierto que llevamos unos cuantos años en los que la frecuencia de terremotos no para de crecer?
Pues se lo cuento porque no hay nada mejor que acudir a los datos para estar bien informados. Lo que aparece abajo es un mapa con los terremotos detectados en los últimos siete días. Hay 426 de los cuales 26 han tenido magnitudes por encima de los 5,0.

Terremotos en la última semana (14-04-2010 a 21-04-2010, pulsar encima para ampliar)
Los datos pueden encontrarse en la web Earthquake Hazards Program donde encontramos información suficiente para responder a las preguntas anteriores. El gráfico inferior muestra con barras azules el total de terremotos detectados en el mundo desde 1990 hasta el presente con magnitud 3 o superior. Con barras rojas (fuera de escala, multiplicados por 50 para hacerlos más visibles), el número de los que mostraron una magnitud de 6 o superior.

Número de terremotos detectados en el mundo (azul) desde 1990 y fracción de los mismos con magnitud 6 o mayor (en rojo, fuera de escala). Los datos de 2010 son estimados en función de los primeros 4 meses.
He estimado los datos de este año 2010 extrapolando a partir de los cuatro meses ya transcurridos. La secuencia general muestra un incremento más o menos consistente desde 1999 hasta el 2005, donde hay 4 años estables. Los dos últimos muestran un descenso de la frecuencia absoluta a la mitad de los años anteriores. La secuencia de los terremotos más intensos no presenta ninguna tendencia reconocible pero sí puede verse que en la década de los 90 el porcentaje de terremotos "grandes" respecto al total era mayor que ahora.
Número de terremotos detectados en el mundo de intensidad 6 o superior. El dato de 2010 es solo una extrapolación.

A bote pronto podemos proponer algunas conclusiones. Por ejemplo, que ha habido un incremento de terremotos detectados en los últimos 20 años. No sabemos, sin embargo, si ese incremento es real o se debe a una mejora en las redes de detección que lógicamente han mejorado tecnológicamente. La evolución de los terremotos fuertes apoya esta última suposición: hoy se detectan más terremotos débiles que antes lo que sugiere que se debe más a una mejora de la redes de detección que a una subida real ya que los terremotos fuertes (más fácilmente detectables) no muestran esa tendencia. En cualquier caso, aunque tenemos las últimas catástrofes en la memoria, sobre todo la de Haití por la pérdida de vidas, la idea de que este año y el pasado han sido especiales es cierta pero en sentido contrario a lo que se cree: el número de terremotos fue llamativamente escaso en 2009 y este año sigue la misma tendencia por el momento.

19 abril 2010

[Breves] Las mujeres son la causa de los terremotos

Décadas de estudios sísmicos, el desarrollo de la tectónica de placas, todo queda reducido a nada ante la sabiduría de algunos clérigos (un doctorado en teología no se lo dan a cualquiera). Un tipo de esos ha revelado el secreto de los terremotos: están causados por las mujeres. No por todas, no, sólo por las promiscuas y por las que llevan ropas indecentes.
Muchas mujeres que no visten con modestia ... lo que lleva a los hombres jóvenes extraviados a corromper su castidad y a extender el adulterio en la sociedad, lo que aumenta los terremotos.
El lumbreras se llama Kazem Sedighi y es un importante clérigo iraquí de una religión que tiene, parece ser, unos 1200 millones de seguidores en este extraño mundo. No les cuento más porque creo que la noticia habla por sí sola. Ante estas sandeces queda siempre una sensación de confusión ya que a las ganas de reirte del enorme ridículo se superpone la preocupación de que esta gentuza y sus delirios religiosos tengan aún tanta audiencia en el mundo.

Habrá que crear un Nobel de Geología para este sujeto

15 enero 2010

Primer mapa de evaluación de daños en Haití

Los satélites permiten obtener datos para evaluaciones rápidas que ayudab a tomar decisiones sobre prioridades a la hora de auxiliar a la víctimas. Abajo tienen un mapa realizado a partir de escenas del SPOT-5, un satélite francés, por el SERTIT, una institución dedicada a la elaboración rápida de información sobre zonas afectadas por catástrofes. Es el primero que se realiza sobre la zona afectada por el terremoto de hace tres días. Pueden pinchar encima de la imagen para ampliarla (4.2 Mb).

La zona analizada es la capital (Puerto Príncipe) y alrededores y se diferencian 3 niveles de daños: en rojo, las zonas con daños generalizados (más del 40%); en amarillo, las zonas visiblimente afectadas con daños estimados entre el 11 y el 40%, y en crema las zonas con daños aparentemente inferiores al 11%. La escala del mapa original es 1:25000.
Nota: me he enterado por un mensaje a la lista METEOCLIM (gracias Ramiro).
Datos: el terremoto se produjo el 12 de enero de 2010 a las 21 h 53 min (GMT) (16 h 53 min en hora local) con su epidentro situado a 15 km al Sudeste de la capital Port-au-Prince.

15 septiembre 2008

Nubes que predicen terremotos: razones para dudar

Un químico chino, ya jubilado, llamado Zhonghao Shou, dice que puede predecir los terremotos basándose en las nubes. Dice el señor Shou que la presión interna en la corteza terrestre genera vapor de agua que escapa a la atmósfera por grietas del terreno. Al enfriarse en la atmósfera genera nubes de formas lineales características. Y dice también que él es capaz de reconocer esas nubes. Zhonghao Shou y sus nubes merecieron una reseña en Microsiervos, donde pueden leer una síntesis del asunto. y un estusiasta post en Kirai.

Su imagen más famosa es la que presuntamente precedió al terremoto de Bam, en Irán, en la madrugada del 26 de diciembre de 2003. Observen la nube etiquetada como earthquake cloud. Impresionante.

bamcloud1

Imagen de Bam desde el satélite IndoEX (IODC) tomada de los trabajos de Shou.

Afirma Shou lo siguiente:

  • que es capaz de predecir terremotos con varios días de antelación señalando el epicentro de los mismos.
  • que puede hacer predicciones tanto groseras como finas no sólo de cuando y donde ocurrirá el terremoto sino también de su magnitud.
  • que todo esto lo hace detectando y analizando nubes "no meteorológicas" cuya presencia está relacionada con futuros terremotos.
Hay que destacar que la conexión entre nubes y terremotos no ha sido ignorada por los especialistas pero sí, tras analizar las evidencias, aparcada. Shou insiste en que esa correlación existe y que, además, ha hecho 50 predicciones de las cuales se han cumplido 36.

El análisis, en principio, parece fácil ya que sólo existen dos documentos sobre el tema: su página web y un artículo de 24 páginas presentado en un seminario sobre el desastre de Bam. En este artículo se supone que expone sus argumentos y las pruebas que los sostienen.

Lamentablemente, la cuestión no es tan simple, básicamente porque artículo y web son difícilmente comprensibles. Leído lo fundamental del asunto, la sensación que me queda es que todo es un gran bluf.

El artículo comienza proponiendo el modelo para la formación de las nubes sísmicas. No hay evidencia de que ese modelo se corresponda con la realidad y Shou tampoco presenta gran cosa. Según él, hay abundante "evidencia anecdótica" (sic) para la existencia de altas temperaturas y presión de vapor, lo cual usa para apoyar la existencia de las nubes sísmicas. Estas nubes se formarían a partir de chorros de vapor a alta presión que saldrían del suelo.

El trabajo tiene varios problemas serios que me hacen descartarlo como válido. El primero es la falta de pruebas. La mayoría de las veces todo es argumentativo sin que se aporte ninguna medida, cita o dato que lo apoye. A veces es aún peor: la foto siguiente se usa como prueba de que antes de un terremoto se escapan vapores a alta presión.

techp

En efecto, es un techo desconchado. Lástima que falte la foto del suelo roto por la presión porque sino estos daños son indistinguibles de los provocados por una gotera o por una fuga en el lavabo del piso de arriba. Todo ello por no señalar la minúscula escala del evento. Lamentablemente, las "pruebas" de Shou suelen mostrar la misma falta de rigor. Para no cansarles ni extender esto indefinidamente voy a comentar sólo la famosa imagen de Bam que les puse arriba.

La imagen de BAM

La nube sísmica de Bam es claramente visible y llamativa. Shou dice que es una imagen del satélite IndoEx. Les comentaré que este satélite, llamado formalmente Meteosat VISSR (IODC), es geoestacionario y está a unos 35800 km de distancia sobre el Ecuador y 57º E de longitud.

Hay que avisar de que los rótulos de la imagen están añadidos a posteriori, incluyendo la hora y la fecha. Se supone que son las 0.00 h del 21 de diciembre de 2003.

La imagen, según Shou, proviene de la Dundee Satellite Receiving Station donde podemos descargarlas en el Geostationary archive. Lamentablemente, sólo están disponibles las imágenes desde el 2005 (2005-2007 y 2007-2008) con lo que, aparte de empezar a preguntarme dónde las ha conseguido el señor Shou, no he podido comprobar directamente la del 2003. Pero hay vías alternativas.

Nuestro protagonista de hoy se lamenta en su web de no disponer de imágenes con mayor detalle. Yo le he hecho parte del trabajo ya que algunas están disponibles para descargar libremente en GLOVIS.

Abajo tienen dos vistas sobre la zona de Bam tomadas con el satélite MODIS para dos fechas distintas (ignoren el cuadrado amarillo, que no significa nada). Una es anterior en dos días al terremoto y la otra posterior.

MODIS19_12_2003 mosaic 19 de diciembre de 2003

MODIS27_12_2003 mosaic

27 de diciembre de 2003

Observarán (yo lo hice con cierto asombro) que en esas fechas las nubes no coinciden con la imagen de Shou.

Posteriormente localicé imágenes de exactamente el mismo día 21 de diciembre de 2003. Abajo les pongo una de ellas, tomada a la 10 h por el sensor AVHRR del satélite NOAA (1). No es de muy buena calidad porque son escenas reducidas sólo para visualización pero creo que es suficiente para corroborar que la nube de Shou no aparece.

image

¿De dónde salieron las supuestas imágenes del 21 de diciembre de 2003? Eso sí es un misterio porque el autor nunca da detalles sobre el número de inventario o cualquier otra información que permita verificar que la fecha es correcta.

En el resto de imágenes (hoy inaccesibles en su web) hay otros detalles molestos que hacen sospechar de la exactitud de las afirmaciones de Shou. Uno es que en la mayoría de las fotos, si no en todas, las nubes señaladas son indistinguibles de cualquier otra. Bam es un ejemplo único por su claridad pero vean la imagen de abajo ¿alguien ve algo donde señalan las flechas? Pues todas son así.

200805102100jChinaC

Y otro detalle tal vez insignificante pero que a mí me llama la atención es que el coautor del trabajo de Bam, Darrell Harrington, firma como miembro del Earthquake Prediction Center de Nueva York. Buscando por internet parece que este centro en ese lugar sólo existe en la imaginación del señor Harrington.

Conclusión: no se si esta historia de las nubes sísmicas acabará confirmándose o no pero actualmente está llena de detalles extraños que hacen dudar mucho de su seriedad. El tiempo, como siempre, pondrá las cosas en su sitio y podré rectificar si me equivoco. Por el momento, la idea de que los terremotos van precedidos de nubes especiales, distinguibles del resto, queda para mí en el mundo de lo no probado y, en el caso de Shou, sujeto a fuertes sospechas de engaño.

(1) Por si quieren localizar el original, el Inventory ID es el 2948421. La imagen es del tipo "Global Area Coverage (GAC) 4KM Level 1B" y puede buscarse en el NOAA Satellite and Information Service.

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