¿Se podía haber evitado?... Los Riesgos geológicos y las nuevas tecnologías

Este movimiento telúrico, llamado maremoto por haber ocurrido en el fondo oceánico, ha dado lugar a lo que se conoce por Tsunami: término japonés internacionalmente aceptado desde 1963 para designar un tren de grandes olas producidas por el desplazamiento súbito de una gran masa rocosa del fondo marino que, llegando a la costa, arrasa con su inmensa energía, destruyendo edificaciones y produciendo, si ocurre cerca de asentamientos humanos, la pérdida de gran número de vidas. Son ya casi 20.000 los muertos y más de 30.000 los desaparecidos que este maremoto, catástrofe que ha llegado a sentirse en las costas de Somalia, ha producido.

Sin embargo, aún y a pesar de su importancia, éste ha sido un terremoto más en la lista de los que, desde principios del siglo pasado, han superado 8.5 de magnitud: 8.7 en Alaska (1965), 8.8 en la costa de Ecuador (1906), 9.0 Kamchatka (1952), 9.1 en Alaska (1957), 9.2 también en Alaska (1964) y, el mayor registrado en el S.XX hasta la fecha, de 9.5 en Chile (1900). Asimismo, tal y como ha habido otros en el pasado tan virulentos o más que éste, en el futuro, es más que probable que también ocurran. Entonces, si hasta ahora no ha sido posible, ¿se podrá predecir, o al menos prevenir, alguno de estos eventos de una forma parecida a como se hacen los informes meteorológicos? Si existiese un sistema de alerta anticipada a este tipo de fenómenos de la naturaleza, de tal manera que, de forma casi inmediata, se pusieran en marcha los protocolos de protección civil, de ayuda social y de evacuación de la población que pueda verse afectada, probablemente se consiguiese salvar muchas vidas y reducir considerablemente el número de desaparecidos. ¿Dónde radican las dificultades que nos impiden ubicar con suficiente antelación el punto y el momento en el que se producirá el siguiente terremoto?

La investigación moderna del fenómeno sísmico se inicia a mediados del siglo pasado por el equipo de Beno Gutemberg y Charles Richter en el prestigioso California Institute of Technology (1935), centro de investigación en Estados Unidos. Uno de los primeros logros, bien conocido por la sociedad en general, habida cuenta de su uso cotidiano, es la llamada escala de Richter que permite asignar un tamaño al terremoto y, entre otras cosas, poder hacer comparaciones cuantitativas y no basadas en apreciaciones subjetivas basadas en la intensidad del desastre producido, que es, por cierto, dependiente del nivel de desarrollo de un país. Otro, también bien conocido y demostrado, es la ley de Gutemberg-Richter, que presenta cómo la frecuencia de tamaños de los terremotos se rige mediante una ley hiperbólica (o de tipo Pareto-Zipf), resulta ser un comportamiento casi universal, incluso encontrado en los "lunamotos" que las misiones Apolo registraron en las estaciones sísmicas instaladas en la Luna.

Si para la mecánica de fluidos, de sólidos, la transmisión de calor, los campos electromagnéticos, entre otros, se dispone de un fundamento teórico, basado en un conjunto de ecuaciones matemáticas, más o menos complicadas, que permiten estudiar analítica y numéricamente los fenómenos físicos, para el proceso sismogénico no hay una teoría completa. Son tantas las escalas y los procesos implicados que se hace inabordable un estudio teórico completo. Varias características de la litosfera, tales como la heterogeneidad espacial, la estructura jerárquica de bloques, los diferentes tipos de comportamientos geológicos, gravitacionales y termodinámicos, las transiciones fisicoquímicas de fase, la migración de fluidos y la corrosión por esfuerzos, son probablemente las causas más relevantes que intervienen de forma acoplada. La estabilidad cualitativa de éstas, sobre diferentes zonas sísmicamente activas, apunta a que la litosfera puede ser modelada como un gran sistema dinámico disipativo, muchas veces como un sistema crítico autoorganizado (recuérdese el comportamiento de las avalanchas en una pila de arena como su análogo más simple) que no depende exclusivamente de aspectos aislados, pero que pequeñas variaciones en cada uno de ellos modifican en gran medida su comportamiento global. Las observaciones sísmicas muestran que las características del flujo sísmico son diferentes para diferentes regiones activas. Es razonable sugerir que estas diferencias surgen, entre otros factores, del contraste entre las diferentes estructuras tectónicas regionales y de los principales movimientos tectónicos que gobiernan la dinámica litosférica. Los estudios de laboratorio muestran que esta diferencia se encuentra controlada principalmente por la tasa de fracturación y la heterogeneidad del medio así como por los movimientos tectónicos predominantes.

En resumen, el avance en el conocimiento de este fenómeno ha permitido revelar que dos son los factores principales que causan la complejidad en el comportamiento de la litosfera. En primer lugar una estructura jerárquica multifractal de bloques de masa rocosa cuyos tamaños abarcan desde los de las placas tectónicas hasta los granos de las rocas. En segundo, la inestabilidad que se produce por un sin numero de mecanismos no lineales que controlan la distribución del campo de esfuerzos y sus efectos sobre estos bloques. La dinámica de la litosfera se encuentra controlada por un amplio abanico de mecanismos interdependientes y que se concentran predominantemente en las redes de fallas y que interaccionan a través y a lo largo de una amplia jerarquía de escalas. Es muy complicado detectar y extraer la influencia de uno sólo de éstos factores, en las características del flujo sísmico, analizando las observaciones y registros símicos, dado que éste se encuentra afectado por el acoplamiento simultaneo de varios agentes a la vez. Es también difícil, si no imposible, el identificar la influencia de un solo factor con el uso exclusivo del registro sísmico. Estas y otras dificultades pueden ser parcialmente resueltas con el uso de complejas modelizaciones (mediante autómatas celulares) y simulaciones numéricas (operadas sobre grandes ordenadores con muchos procesadores en paralelo), computacionalmente costosas, de las causas que generan la sismicidad sobre los planos de falla, estudiando los catálogos sísmicos y la distribución espacial de eventos obtenidos sintéticamente.

Así pues, debido a la complejidad del fenómeno sísmico, la única forma disponible en la actualidad de evaluar la posibilidad de ocurrencia futura de un evento es mediante el análisis probabilístico de la peligrosidad sísmica. Se define la peligrosidad como la probabilidad de ocurrencia de un terremoto, de un nivel de intensidad o severidad determinado, dentro de un periodo de tiempo dado y dentro de un área geográfica específica. Tras una primera lectura esta la definición propuesta por Varnes en 1984 y por Barbat en 1998, puede entenderse que puede extenderse el cálculo de la peligrosidad a cualquier evento natural de tamaño ponderable y que se produce repetidamente a lo largo del tiempo en ciertas zonas. En el cálculo se incorpora la información respecto a dónde y cuándo se produjeron los terremotos en el pasado y la intensidad y/o magnitud que tuvieron para determinar las zonas donde posiblemente pueden ocurrir los sucesos en el futuro.

De forma muy resumida, las etapas que se siguen para confeccionar los mapas de peligrosidad, que sirvan de protocolo para la imposición de una norma sismoresistente, y basados en la comprensión de la distribución espacio-temporal del flujo sísmico, son las siguientes:

- Definición del encuandre geológico de la zona sujeta a estudio, sobre el que establecer las principales estructuras tectonicas y el tipo y edades de los materiales que en ellas se encuentran. Localiazación y caracterización de las principales fallas y discontinuidades morfotectónicas.

- Caracterización de la distribución del estado de esfuerzos actual y del patrón de liberación de energía acumulada sobre el territorio en función del análisis de la fracturación y de los mecanismos del catálogo sísmico.

- Caracterización local de la fracturación potencialmente activa característica de las zonas establecidas en la zonación morfogeológica, y la definición del conjunto de fallas tipo (a partir de datos geológicos y sísmicos) que permitan dar lugar a un conjunto de terremotos tipo.

- Estudio de la correlación espacio-direccionales de diferentes variables geofísicas, como la anomalía de Bouguer, anomalía gravimétrica de aire libre, anomalías magnéticas, anomalías geotermicas, etc., y la sismicidad.

- Estudio del catálogo sísmico, de sus versiones paleosismológicas, históricas e instrumentales más modernas, para la integración y uniformización de la información en ellos contenida que permita evaluar los parámetros de sismicidad y sus incertidumbres.

- Caracterización paramétrica del comportamiento del flujo sísmico en cada una de las provincias delimitadas en cuanto a la cinemática, tectónica, y atendiendo a la distribución espacial aleatoria estructuada (características multifractales), la persistencia temporal y la anisotropía direccional común con las fallas. Esto permitirá establecer patrones de recurrencia sísmica en el tiempo y de liberación energética asociados a estructuras geomorfológicas potencialmente activas.

- Modelización y simulación numérica de la transferencias de esfuerzos y del flujo sísmico sobre las estructuras anteriores para comprender como afecta en una falla la liberación energética de los esfuerzos acumulados en las estructuras circundantes y cómo se produce en cada zona la evolución del proceso sismogenético a lo largo del tiempo sobre las estructuras determinadas en la misma como potencialmente activas.

- Diseño e implementación de un sistema de información geográfica, sobre un entorno estándar, que dé soporte cartográfico a los resultados que se fuesen obteniendo en el desarrollo de las etapas anteriores y con el que sea posible planificar la presentanción de las informaciones geológicas, tectónicas, geográficas y sísmicas referentes a la ocurrencia de una evento, via Internet y en tiempo real para dar acceso e información a todas las partes que intervendrían en caso de catástrofe.

Por tanto, gracias al conocimiento geológico y sismológico de una zona, es posible definir el grado de peligrosidad sísmica frente a un fenómeno destructivo como el terremoto. Como puede comprenderse, la peligrosidad así presentada es un concepto estacionario: se calcula a posteriori, es decir, una vez el fenómeno queda registrado y es cuando puede modificarse la peligrosidad anterior. El siguiente paso es definir la peligrosidad como una variable no solo espacial sino también temporal, ya que cada vez que ocurra un terremoto de una intensidad suficiente (que puede tomarse entre 3.5 y 4 según los resultados de movimiento de suelo esperado en sus valores más bajos), la peligrosidad en la zona puede verse modificada. Así pues los modernos sistemas de evaluación probabilística de la peligrosidad deben automatizar el proceso de actualización temporal de la peligrosidad en una zona. Por supuesto, esta sistematización inicialmente debe de estar supervisada por un comité de expertos que aporten su conocimiento y experiencia, lo que supone incrementar el tiempo de producción de mapa de peligrosidad modificado. Por este motivo, se desarrollan sistemas de zonificación semiautomática, basados en la distribución de la entropía de información, que contemplen no solo la localización (coordenadas y profundidad) del fenómeno sino también su magnitud, mecanismo focal e instante en el que se produce relativamente frente a otros eventos próximos, variables que definen el estado de un terremoto.

Por desgracia, muy pocos trabajos científicos abordan la problemática desde esta perspectiva y menos aún en países en vías de desarrollo, muchos de ellos ubicados geográficamente en zonas sismogénicas, en los que el presupuesto destinado a este tipo de estudios científicos es pobre o incluso nulo. El análisis de la evolución espacial y temporal de la sismicidad debe efectuarse integrando los puntos de vista energéticos y mecánicos, sobre bases geológicas, es decir, utilizando información de la estructura geológica local y de las fallas concretas de cada zona con actividad reconocida durante el periodo neotectónico. El conjunto de datos geológicos y sismológicos que pueden obtenerse de los últimos terremotos, y las nuevas metodologías que permiten la identificación de las deformaciones cosísmicas prehistóricas y actuales es realmente costoso, pero no puede despreciarse ya que aportan una valiosa información a la hora de analizar, modelar y simular el comportamiento de fallas como estructuras activas. Estas modelaciones son de extrema importancia a la hora de valorar correctamente la peligrosidad sísmica de una zona y, por ello, a la hora de planificar el desarrollo socio económico de un área potencialmente sísmica.

Para finalizar, puede concluirse que, en la actualidad, no existe ninguna metodología suficientemente eficaz para predecir con precisión, en el espacio y en el tiempo la ocurrencia de terremotos. No obstante, se pueden realizar estudios que permiten establecer la probabilidad de ocurrencia, en un intervalo de tiempo definido, de un fenómeno sísmico de una intensidad dada. Es propósito de un gran número de instituciones el ser capaces de hacer frente a las pérdidas económico sociales que implican el hecho de que un terremoto ocurra próximo a una población. Para ello, no sólo hay que contar con una partida presupuestaria apropiada, sino también informar a la sociedad de lo que debe hacer en su caso, aplicar correctamente la normativa sismorresistente en las construcciones, y reducir el desconocimiento de la distribución espacio temporal del flujo sísmico, mediante estudios científicos realizados por equipos de investigación multidisciplinares, no solamente dentro de los límites políticos de la región, sino en las regiones sismotectónicas interiores y limítrofes. Estos estudios permiten definir mapas temáticos de peligrosidad, vulnerabilidad, y riesgo sísmico para un área determinada.

En España, estos estudios se han abordado a escala Peninsular definiendo una serie de parámetros y normas que tienden a disminuir el riesgo sísmico (Norma Sismorresistente, Directriz básica de Protección Civil ante el riesgo sísmico, etc.), que tratan de mitigar los posibles efectos sobre la población. De esta forma, hoy en día, estaremos mejor preparados ante un IMPREVISTO de este tipo. Aunque a veces, también convenga pronunciar la siguiente...