En este trabajo voy
a tratar el caso de los tsunamis, su origen y su desarrollo, así
como el motivo por el cual son tan perjudiciales en las costas de los
mares. El lector puede confiar en que el contenido de éste proviene
de fuentes científicas serias que no incluyo aquí por las razones
que expongo en el último párrafo.
Tsunami quiere decir
ola desbordada, o también, ola de marejada. Enseguida muestro los
ideogramas con los que se escribe en Kanji (a la izquierda) y en
Hiragana (al centro). En nuestro alfabeto fonético proveniente de
los signos romanos se encuentra a la derecha:
El tsunami de
Sumatra en 2004.
Un día después de
la navidad de 2004, el domingo 26 de diciembre, nos encontramos con
una noticia impresionante por la magnitud del desastre y el número
de muertos. El día anterior no había habido noticias frescas porque
los trabajadores de los diarios habían descansado. Por la tarde del
sábado 25, un diario en línea de la ciudad de México, que mantiene
un sistema minuto a minuto de información nacional e internacional,
abrió de nuevo sus reportes periodísticos y por la noche empezó a
informar del desastre que estaba ocurriendo en la costa oriental de
la India, Bengala Oriental (Blanga Desh) y en la costa occidental de
Birmania, el norte de la isla Sumatra, además de una multitud de
pequeñas islas consideradas paraísos tropicales en la mitad del
Océano Índico. Un tsunami registrado el 26 de diciembre de 2004 se
había originado en la punta noroccidental de la isla de Sumatra y
había barrido las costas del golfo de Bengala. Después nos
enteraríamos de que había dejado 230 000 muertos.
El tsunami de
Japón en 2011 y un caso de censura a la difusión científica.
Más de seis años
después, el viernes 11 de marzo de 2011, por la mañana, nos
enteramos de un sismo de 9 grados Richter enfrente de las costas de
Japón, a 130 kilómetros al este de la prefectura de Miyagi.
Enseguida vimos en las imágenes de la televisión un conjunto de
tomas aéreas que mostraban una ola de agua marítima que avanzaba
sobre tierra firme. Parecía como si se tratara de la maqueta de
juguete de un niño que recibía el flujo del agua de un grifo
ubicado fuera de la toma de la cámara. Las construcciones
organizadas eran cubiertas por el mar y los pequeños objetos que se
llevaba aparecían enseguida como agua sucia con un poco de espuma.
Lo que estábamos presenciando era un tsunami gigantesco que sería
noticia durante muchos días más y que traería como una de sus
consecuencias el descontrol de una planta nuclear de Fukushima.
En marzo de 2011
todavía teníamos un programa de radio de difusión de la ciencia y
el miércoles siguiente, 16 de marzo, presentamos los hechos más
relevantes desde el punto de vista de los datos científicos
disponibles. Explicamos qué era la radiación que escapaba del
reactor fuera de control, la razón de las explosiones, la forma en
que se estaba contaminando el agua de la bahía cercana y cómo eso
afectaría en las costas de Japón, y después, en la cadena
alimenticia hasta impactar en los animales depredadores grandes, como
el atún. En su momento explicamos que el atún del Océano Pacífico
viajaba entre los mares de China o de Japón y las aguas que se
encuentran enfrente del continente de la América del Norte. Hicimos
ver que, de acuerdo a los especialistas que habían monitoreado el
movimiento de esa especie, los atunes que en marzo estaban nadando
enfrente de Japón estarían 10 meses más tarde a unos cuantos
cientos de kilómetros de California, en Estados Unidos, y de Baja
California, en México, donde podrían ser pescados, enlatados y
ofrecidos a la venta de los consumidores.
Con los datos
anteriores impartí una conferencia en el Departamento de Física y
el sistema de comunicación interna de la Universidad de Sonora lo
cubrió con mucho interés hasta el nivel de las preguntas necesarias
para realizar un reportaje interno. Después, el encargado de la
noticia me hablaría por teléfono para decirme que la nota no
saldría en el portal de la institución y que el tema lo
conversaríamos después.
Nunca lo hablamos, y
en su lugar, el mismo portal de noticias de la Universidad de Sonora
privilegió las declaraciones de otros integrantes del personal
académico que decían que no había ningún peligro y que no
debíamos preocuparnos.
¿Qué es un
tsunami?
Un tsunami es una
oscilación en el agua del mar, notable en su superficie, que tiene
un periodo de vibración que puede ir desde un minuto hasta casi tres
horas.
Visto desde la
costa, esto significa que el nivel del agua puede bajar mucho más
allá de los límites comunes en los instantes de marea baja, para
regresar después a un nivel que está por arriba de la marea alta
conocida en ese sitio. En esencia se trata de una onda como la de la
figura siguiente
Exceptuando la parte
de la superficie del agua que se encuentra justo sobre el sitio donde
se realiza el movimiento del fondo marino, lejos de la costa la onda
del tsunami no es muy peligrosa y puede pasar desapercibida para un
buque cualquiera.
El origen de los
tsunamis suelen ser movimientos en suelo marino, que consisten de una
perturbación que se extiende del orden de 100 kilómetros, lo cual
excede en mucho la profundidad promedio del mar, que podría ser, en promedio, de 4 kilómetros de profundidad.
Durante un terremoto
marino aparecen conjuntos de olas muy altas que se forman en la
superficie del escenario inmediatamente arriba del fondo del mar que
experimenta los movimientos bruscos. Entonces se presentan columnas
individuales de agua muy bien diferenciadas y formaciones solitarias
de este líquido, acompañadas de efectos acústicos intensos. Los
movimientos son tan rápidos que se generan cavidades en el agua que
separan diferentes capas de ésta. Un navío
que se ubique en la zona de influencia del terremoto marino se
encontrará rodeado por olas verticales que llenan por completo el
espacio visible. Ocurren vibraciones que suenan como truenos y
aullidos que son aumentados por golpes muy fuertes sobre el casco.
Las más poderosas logran sacudir el buque y destruyen las
estructuras de la cubierta, aún en casos de navíos que habían
soportado varias tormentas.
La altura de las
ondas que surgen del agua superan los 10 metros y la velocidad de su
movimiento en la superficie está por encima de los 10 metros por
segundo, que son 36 kilómetros por hora. La aceleración de las
partículas del agua podrían alcanzar los 10 metros sobre segundo al
cuadrado, un número ligeramente por encima de la aceleración de un
cuerpo en caída libre a causa de la gravedad terrestre. El agua que
se levanta genera una presión de hasta 20 atmósferas. Similar a la
que ejerce en el fondo de una gran represa una columna de agua de 103
metros de altura. En estas condiciones mueren muchos animales marinos
y peces, las estructuras de un barco podrían destruirse y generar
una situación de emergencia.
En términos de la
descripción de la física teórica hay dos parámetros fundamentales
a considerar, uno es la extensión del fondo marino que se mueve, la
cual suele denotarse con la letra L, otro es la profundidad del mar
en el sitio donde ocurre el fenómeno sísmico, para el cual se
acostumbra usar la letra H. En la mayoría de los casos el cociente:
H sobre L varía desde 0.001 hasta 0.1. Las oscilaciones del fondo
marino se ubican entre 0.001 vibraciones y 10 vibraciones por
segundo.
La velocidad de
los tsunamis y su impacto sobre las costas.
¿Por qué un
tsunami es tan devastador en las costas, pero no puede ser notado por
un navío en alta mar?
Sin considerar el
sitio que se encuentra arriba de la región donde ocurren los
movimientos bruscos del suelo marino, para los barcos que viajan a
varios cientos de kilómetros del origen de un maremoto se trata de
un ascenso y descenso del nivel del agua en una región que es miles
de veces más larga que la longitud del buque. Si el periodo es de un
minuto o dos, el ascenso es tan lento que los seres humanos no
alcanzan a sentirlo, aunque lo pueden medir con los aparatos
adecuados. Es una onda que viaja aproximadamente a 702 kilómetros
por hora, que sube unas cuantas decenas de centímetros y que no
tiene la naturaleza de una ola cuya longitud de onda es de pocos
metros. Estas últimas son perturbaciones superficiales, mientras que
los tsunamis tienen una profundidad de cientos o miles de metros
porque son una especie de empujón que viene desde el fondo del mar.
Para tener una idea
de la magnitud de la velocidad de los tsunamis, podemos comparar con
el caso de los aviones modernos. La velocidad de crucero de un avión
jet de uso comercial suele estar entre los 878 y los 923 km/h. La
velocidad de crucero es aquélla en la que la nave es más eficiente
en el uso del combustible.
La velocidad de un
tsunami depende de la profundidad a la que se encuentra el suelo
marino sobre el cual está viajando, en primera aproximación, válida
cuando la longitud de la onda es muy grande comparada con la
distancia desde la superficie del agua hasta el fondo del mar, se
trata de una fórmula simple en la cual se multiplica la aceleración
gravitatoria (9.8 metros sobre segundo al cuadrado) por la longitud
de la onda y se le saca raíz cuadrada. En general, la expresión
para calcular la velocidad depende de la longitud de la onda, de modo
que aquí estoy hablando de una aproximación.
Si se hace una
gráfica de la velocidad de la onda respecto a la profundidad del
suelo marino, resulta la siguiente figura:
Algunos ejemplos
resultan de utilidad en este punto. El viaje de un tsunami es
similar, en rapidez, al vuelo de un avión jet comercial. Si un
tsunami es originado por un terremoto localizado enfrente de las
costas de Valparaíso, Chile, tendría que recorrer 6 560 kilómetros
antes de llegar a las playas de Manzanillo, Colima, en las costas del
sur de México. Emplearía para ese viaje un poco más de 9 horas con
20 minutos.
Un tsunami originado
frente a las costas de Hawai tendría que viajar 5 330 kilómetros
antes de alcanzar la bahía de Manzanillo y emplearía 7 horas y
media.
En cambio, si un
movimiento telúrico localizado frente a las costas de Michoacán, o
de Guerrero, produce el tsunami, éste tardaría en llegar apenas 20
o 30 minutos. Una alerta de tsunami requeriría un sistema muy
eficiente de comunicación para dar oportunidad a la población de la
costa de buscar sitios seguros donde resguardarse.
El gráfico anterior
amerita un análisis más cuidadoso. Supongamos el caso de
Manzanillo, Colima, otra vez, solamente con el propósito de dar una
explicación detallada. Estudiando el suelo marino enfrente de esta
ciudad costera tenemos distancias y profundidades que son
especificadas en la tabla que sigue. Allí es claro también (columna
derecha) que la rapidez de avance de un tsunami acercándose a la
costa empezaría a disminuir para caer desde 502 kilómetros por hora
a 50 kilómetros de la costa, a solamente 79 kilómetros por hora en
el momento de entrar a la boca de la bahía.
Este descenso brusco
de la rapidez de las ondas que van delante produce la aglomeración
de agua que empuja desde atrás. Esto es similar (no igual) a tener
una carretera llena de autos que transitan inicialmente a la misma
velocidad, pero tal que los que van adelante empiezan a frenar.
Entonces se agolpan y se acumulan hasta producir una ola más alta de
lo que era unas decenas de kilómetros antes.
La analogía no debe
llevarse demasiado lejos porque, mientras en el caso de los
automóviles sucede que estos sí se trasladan grandes distancias, en
el caso del tsunami ocurren movimientos de las moléculas que son
similares a una elipse con el eje mayor en forma vertical. Como se
muestra en la siguiente figura:
Los tsunamis más
impactantes en los últimos quinientos años.
Ahora los tsunamis
son más fáciles de registrar gracias al avance tecnológico y al
desarrollo de las comunicaciones. Eso genera la apariencia de que hoy
tenemos más de estos desastres que antes. No es así y debemos tener
en cuenta que estos han existido desde que se presentó en la Tierra
esta combinación de océanos y de placas tectónicas. A continuación
muestro más de veinte de los tsunamis registrados en los últimos
siglos. No incluyo los de 2004 y de 2011.
He dicho antes que
el tsunami que se propagó en el golfo de Bengala es el más
perjudicial de todos. Por supuesto influye la mayor aglomeración de
personas en las costas debido al crecimiento poblacional. También la
oportunidad que existe ahora de registrar a los seres humanos, pero
además, importa la geografía del sitio. Eso lo veremos enseguida.
¿Por qué el
tsunami de Sumatra (en 2004) mató a tantas personas?
El terremoto de
Japón de marzo de 2011 liberó una energía que es casi el doble de
la del terremoto de sumatra en 2004. Sin embargo, el primero de ellos
lanzó su energía contra Japón, cuyo archipiélago recibió un
impacto terrible, pero el avance de esta energía ocurrió en un
círculo cuyo radio crecía en todas direcciones, tal que mucho más
de la mitad se dirigió hacia el Océano Pacífico, donde las
afectaciones fueron mucho menores por no encontrar costas
continentales.
El terremoto del 26
de diciembre de 2004 en Sumatra, en el Océano Índico, fue de
magnitud 9.1 en la escala de Richter, tuvo a su origen en la sección
noroccidental de la isla de Sumatra, justo al este del Golfo de
Bengala, cuyas costas son de las más pobladas del planeta. La zona
más lejana estaba a menos de 1 900 kilómetros de distancia y la
forma de V invertida ponía al alcance de la onda más de 5 mil
kilómetros de costas. De acuerdo a los registros de satélite, la
onda del tsunami alcanzó las costas de la India, Bengala Occidental
y Birmania, en menos de tres horas, rebotó en las costas como si el
golfo fuera una piscina de forma triangular, de tal forma que, una
hora con quince minutos después, la onda reflejada viajaba desde las
costas de la India hacia las de Birmania.
Imágenes originales
provenientes del satélite Jason-1 pueden ser encontradas en el
siguiente sitio:
Detección de
los tsunamis.
Los intentos por
detectar tsunamis a partir de fuertes deslizamientos de tierra en el
fondo del océano resultó muy complicado porque los modelos
matemáticos existentes requerían cálculos muy complejos y
tardados. Por esa razón, en la actualidad se considera que es más
promisoria la técnica de altimetría basada en satélites. Este
método se utilizó exitosamente en el monitoreo del tsunami del
Océano Índico, pero no había disponible un sistema de alerta
apropiado que informara a la población. Se trató del uso del
satélite Jason-1, que cumplía funciones de análisis de la
topografía de la superficie del agua en el Oceáno Pacífico para la
obtención de datos de interés meteorológico. El satélite estaba
diseñado para operar durante tres años pero funcionó durante once,
perdiéndose contacto con éste el 21 de junio de 2013.
Tratamiento
estadístico de datos sobre tsunamis.
En el año 2002
fueron publicados resultados muy novedosos con base en los datos
adquiridos acerca de los tsunamis. El análisis estadístico muestra
una periodicidad interesante en su aparición. Presentan una
periodo de seis años. Esta es la misma periodicidad que ocurre
en el sistema astronómico Tierra-Luna-Sol, de modo que el origen
podría estar notablemente influido por fuertes perturbaciones
causadas por el movimiento relativo de estos tres astros.
Varias ramas de la
física se unen aquí: la mecánica celeste, la mecánica del medio
contínuo, el análisis de datos por medio de la teoría de Fourier
aplicada a los procesos estocásticos y el desarrollo moderno del
cómputo con el estudio de los datos provenientes de las mediciones
hechas desde satélites.
Todos los contenidos
presentados en esta contribución al blog provienen de fuentes
científicas que he guardado para mi. La razón de esta cautela es
que en un medio donde las universidades no cuidan el trabajo original
de sus investigadores y permiten el plagio. Y donde los medios de
comunicación locales encumbran a los plagiarios como grandes
personalidades, no vale la pena hacerle a otros la tarea.
