La ciencia descubre los secretos invisibles detrás del sonido de las olas en la costa de California

El rugido de las olas al romper en la costa es un sonido cotidiano para quienes residen cerca del mar, pero la mayor parte de la energía generada permanece invisible para el oído humano.

Un equipo de científicos de UC Santa Barbara desarrolló una técnica innovadora para identificar y analizar las señales acústicas y sísmicas producidas por el oleaje, lo que posibilita una monitorización más precisa y en tiempo real de las condiciones marítimas.

Este avance, publicado en Geophysical Journal International, podría transformar la manera en que se vigilan los mares, y presenta aplicaciones en seguridad costera, monitoreo ambiental y ciencia básica.

Investigación en Coal Oil Point: metodología y descubrimientos

La investigación, liderada por el profesor Robin Matoza y el investigador Jeremy Francoeur, se realizó en la Reserva Coal Oil Point, dentro del campus de UC Santa Barbara, en Goleta, California. El equipo identificó y caracterizó señales de baja frecuencia —infrasónicas y sísmicas— originadas por el rompimiento de olas.

Además de identificar su origen, determinaron su relación con las condiciones del mar. Francoeur explicó a UC Santa Barbara: “Todas esas burbujas oscilan debido a la inestabilidad de presión, expandiéndose y contrayéndose prácticamente al unísono”. Esta dinámica genera una señal acústica que se transmite tanto a través del aire como del fondo marino.

Para la investigación, Francoeur instaló una matriz de sensores en la cima de un promontorio de la reserva. Así, registraron infrasón y ondas sísmicas generadas por las olas al romper. A diferencia de trabajos anteriores, donde se utilizaba un solo sensor, la matriz permitió recoger información mucho más detallada.

Combinando los registros instrumentales con grabaciones de video de la playa, pudieron asociar el momento exacto en que una ola rompía con los pulsos detectados, logrando rastrear la presencia de estas señales en archivos de datos extensos.

Resultados: señales infrasónicas y su relación con el mar

Los resultados mostraron que, aunque muchos fenómenos pueden generar infrasón, la señal vinculada al oleaje era claramente identificable, en forma de pulsos repetitivos entre uno y cinco hertzios. La mayoría de las señales se encontraban entre 0,1 y 0,5 pascales, equivalente al ruido de un tráfico intenso (74 a 88 decibelios respecto a una presión de referencia de 20 micropascales), si estuvieran en el rango audible.

Bajo condiciones de fuerte oleaje, la presión alcanzó entre uno y dos pascales, comparable al ruido dentro de una fábrica (94 a 100 decibelios). Francoeur destacó a UC Santa Barbara: “El sonido del oleaje es bastante fuerte cuando uno está en la playa, por lo que resulta interesante que la mayor parte de la energía se produzca realmente en el rango del infrasón”.

El equipo examinó la relación entre estas señales y las condiciones marítimas. La amplitud del infrasón se relacionó con la altura significativa de las olas en mar abierto, aunque correlacionar los datos de video con los registros acústicos y sísmicos presentó cierto grado de complejidad. Francoeur utilizó la matriz de sensores para triangular el origen de las señales, a través de diferencias en los tiempos de llegada, método conocido como migración inversa en el tiempo.

Se estableció que la mayoría de las señales provenían de una misma zona de la playa, la plataforma rocosa de Coal Oil Point. Los autores sospechan que la batimetría de ese punto favorece que varias olas rompan simultáneamente, generando oscilaciones sincronizadas de burbujas, responsables de las señales acústicas.

Perspectivas y aplicaciones futuras del método

Pese a los progresos, los científicos de UC Santa Barbara reconocen que persisten interrogantes. Se preguntan si es común que solo una zona de la playa produzca la mayor parte del infrasón, como observaron, y si las señales halladas resultan típicas para otros litorales. Francoeur planteó si una ola en California genera el mismo infrasón que una en Tahití, y cómo influyen factores como las mareas o el viento.

La proximidad del lugar de estudio al campus, a solo cuatro kilómetros de la oficina de Matoza, fue determinante para el desarrollo del proyecto. El propio Matoza subrayó a UC Santa Barbara que “contar con este sitio de campo tan cerca del campus fue una oportunidad fantástica, porque hubo mucho ensayo y error para determinar la mejor geometría de la matriz de sensores”.

Esta cercanía permitió realizar despliegues rápidos y facilitó la participación estudiantil en todas las etapas del proceso, desde la recolección de datos hasta el análisis y la redacción de resultados, todo ello dentro de Goleta.

El equipo de UC Santa Barbara busca perfeccionar una técnica que permita caracterizar el oleaje únicamente a partir de las firmas infrasónicas y sísmicas, lo que podría complementar los sistemas de monitoreo por video en condiciones de escasa visibilidad, como ocurre durante la noche o cuando hay niebla.