Por qué las fuertes nevadas y lluvias podrían contribuir a generar terremotos, según expertos del MIT

La ciencia todavía no tiene un patrón en el que identifique el surgimiento de terremotos. Tampoco puede predecir con tiempo cuándo ocurrirán. Pero cuando sucede uno, inmediatamente buscan su causa en las entrañas de la Tierra.

Es que la colisión de placas tectónicas y el movimiento de las distintas fallas y fisuras subsuperficiales es el principal motivo del surgimiento de los terremotos que desencadenan temblores en la superficie terrestre.

Ahora, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) han descubierto que ciertos fenómenos meteorológicos también pueden desempeñar un papel esencial en el origen de algunos sismos, según publican en un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances.

Concretamente, investigadores estadounidenses y japoneses explicaron que las fuertes nevadas y lluvias probablemente contribuyen a la generación de distintos terremotos y lo ejemplificaron con investigaciones realizadas a raíz de los sismos ocurridos los últimos años en el norte de Japón. El estudio es el primero en demostrar concretamente que las condiciones climáticas podrían provocar algunos terremotos.

“Vemos que las nevadas y otras cargas ambientales en la superficie impactan el estado de tensión subterráneo, y el momento de las precipitaciones intensas está bien correlacionado con el inicio de este enjambre de terremotos. Entonces, el clima obviamente tiene un impacto en la respuesta de la tierra sólida, y parte de esa respuesta son los terremotos”, indicó el autor del estudio William Frank, profesor asistente en el Departamento del MIT de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS).

El equipo de Frank descubrió que la actividad sísmica en la región de la península de Noto, en Japón, está sincronizada con ciertos cambios en la presión subterránea, y que esas modificaciones están influenciadas por patrones estacionales de nevadas y precipitaciones. Los científicos sospechan que esta nueva conexión entre los terremotos y el clima puede no ser exclusiva de Japón y sí desempeñar un papel en los fenómenos que ocurren en otras partes del mundo.

También pronostican a futuro que la influencia del clima sobre los terremotos podría ser más pronunciada debido al calentamiento global. “Si nos adentramos en un clima que está cambiando, con precipitaciones más extremas, y esperamos una redistribución del agua en la atmósfera, los océanos y los continentes, eso cambiará la forma en que se carga la corteza terrestre. Eso seguramente tendrá un impacto y es un vínculo que podríamos explorar más a fondo”, sostuvo el especialista.

El proyecto también contó con el antiguo investigador asociado del MIT Qing-Yu Wang, ahora en la Universidad de Grenoble Alpes; con el doctor de la EAPS Xin Cui; Yang Lu, de la Universidad de Viena; Takashi Hirose, de la Universidad de Tohoku, y Kazushige Obara, de la Universidad de Tokio.

Clima relacionado con los sismos

Los expertos del MIT buscaron identificar, desde finales de 2020, cientos de pequeños terremotos que han sacudido la península de Noto en Japón, una franja de tierra que se curva hacia el norte desde la isla principal del país hacia el Mar de Japón.

Lo que les llamó la atención a los geólogos es que, a diferencia de una secuencia típica de terremotos que comienza como una sacudida principal que da paso a una serie de réplicas antes de extinguirse, la actividad sísmica de Noto es un “enjambre de terremotos”, un patrón de múltiples terremotos continuos sin ninguna sacudida principal evidente o movimiento sísmico desencadenante previo.

Se propusieron así detectar cualquier patrón en el “enjambre” que explicara los persistentes terremotos. Primero, observaron el catálogo de terremotos de la Agencia Meteorológica Japonesa que proporciona datos sobre la actividad sísmica en todo el país nipón a lo largo del tiempo. Luego, se centraron en los terremotos ocurridos en la península de Noto durante los últimos 11 años, durante los cuales la región ha experimentado actividad sísmica episódica, incluido el enjambre más reciente. Todo ello para obtener una idea de la velocidad a la que viajaba una onda sísmica entre estas estaciones.

Con los registros anteriores, el equipo contó la cantidad de eventos sísmicos que ocurrieron en la región a lo largo del tiempo y descubrió que el momento de los terremotos antes de 2020 parecía esporádico y no relacionado, en comparación con finales de 2020, cuando los terremotos se volvieron más intensos y agrupados con el tiempo. Así identificaron el “inicio del enjambre”, con terremotos que están correlacionados de alguna manera en distintas estaciones de monitoreo.

Enseguida, los expertos observaron cómo las precipitaciones estacionales podrían afectar la “presión del fluido de los poros subterránea”, es decir: la cantidad de presión que los fluidos en las grietas y fisuras de la Tierra ejercen dentro del lecho de roca.

“Vemos que el momento en que se producen los sismos coincide perfectamente con los momentos en que se producen nevadas intensas”, detalló Frank, aunque recalcó que se trata de “factores de segundo orden” y que el desencadenante principal siempre se originará bajo tierra.

“Cuando llueve o nieva, eso añade peso, lo que aumenta la presión de los poros, lo que permite que las ondas sísmicas viajen más lentamente. Cuando se elimina todo ese peso, a través de la evaporación o la escorrentía, de repente, la presión de los poros disminuye y las ondas sísmicas son más rápidas”, añadió el experto.

Por su parte, Wang y Cui desarrollaron un modelo hidromecánico de la península de Noto para simular la presión de poro subyacente durante los últimos 11 años en respuesta a los cambios estacionales en las precipitaciones. Luego de introducir los datos meteorológicos de este mismo período, incluidas mediciones diarias de nieve, precipitaciones y cambios en el nivel del mar, pudieron rastrear los cambios en el exceso de presión de los poros debajo de la península de Noto, antes y durante el enjambre de terremotos. Finalmente, compararon esta línea de tiempo de la evolución de la presión de los poros con su imagen en evolución de la velocidad sísmica.

“Teníamos observaciones de la velocidad sísmica y el modelo de exceso de presión de poro, y cuando los superpusimos, vimos que encajaban extremadamente bien”, sostuvo Frank. En particular, descubrieron que cuando incluían datos de nevadas y, especialmente, eventos extremos, el ajuste entre el modelo y las observaciones era más fuerte que si solo consideraran las precipitaciones y otros eventos climáticos.

De esta manera, los investigadores relacionaron directamente este enjambre de terremotos que los residentes de Noto han estado experimentando con las precipitaciones estacionales y, en particular, por las fuertes nevadas.

“Podemos ver que el momento de estos terremotos se alinea extremadamente bien con múltiples momentos en los que vemos nevadas intensas. Está bien correlacionado con la actividad sísmica. Y creemos que existe un vínculo físico entre los dos”, resaltó Frank.

“Cuando queremos entender por primera vez cómo funcionan los terremotos, nos fijamos en la tectónica de placas, porque esa es y siempre será la razón número uno por la que ocurre un terremoto. Pero, ¿cuáles son las otras cosas que podrían afectar cuándo y cómo ocurre un terremoto? Ahí es cuando se empieza a recurrir a factores de control de segundo orden, y el clima es obviamente uno de esos”, concluyó el experto en las profundidades de la Tierra.