Primero vino el fuego luego la lluvia, y finalmente, el barro devastador.

A raíz del mayor incendio forestal en la historia de California, el incendio de Thomas de diciembre de 2017, una poderosa tormenta arrojó unas cinco pulgadas de lluvia en las laderas desnudas del condado de Ventura, provocando flujos de escombros el 9 de enero que mataron a 21 personas y destruyeron cientos de hogares en las áreas de Montecito y San Ysidro Creek.

Los sismólogos de Caltech notaron que el estruendo y el rugido del deslizamiento de tierra fue detectado por un sismómetro a aproximadamente 1,5 kilómetros de distancia del peor de los daños. Significativamente, encontraron que el sismograma generado por el evento revela información sobre la velocidad del flujo de escombros, el ancho del flujo y el tamaño de las rocas que transportaba, y la ubicación del evento:resultados que sugieren que la generación actual de sismómetros en el campo podría usarse para proporcionar una alerta temprana de un flujo de escombros entrante a los residentes en áreas propensas a deslizamientos de tierra.

Su estudio, que fue publicado en línea el 30 de mayo por Cartas de investigación geofísica , muestra que las lecturas del sismómetro podrían haber ofrecido a algunos de los residentes de Montecito entre 5 y 10 minutos de advertencia el 9 de enero.

La investigación fue dirigida por Victor Tsai (BS '04), autor correspondiente del artículo y profesor de geofísica.

Tsai ha estado interesado durante mucho tiempo en explorar qué información se puede recopilar de los sismómetros más allá de las señales de terremoto habituales para las que fueron diseñados. "El movimiento del suelo puede indicar muchas cosas, desde la detonación de una ojiva hasta el movimiento de un glaciar. El truco es determinar qué significa la señal, ", dice. Como tal, ya había comenzado a trabajar en un modelo que predijo cómo debería verse un deslizamiento de tierra en un sismómetro, basado en modelos existentes de sedimentos transportados por agua.

Colaborando con Tsai, El estudiante de posgrado Voon Hui Lai recopiló datos de los tres sismómetros ubicados a pocos kilómetros del deslizamiento de tierra para buscar la señal predicha por el modelo de Tsai. Debido a problemas técnicos y de proximidad, dos de los sismómetros no registraron robustamente el deslizamiento. El tercero, sin embargo, hizo. "No fue obvio de inmediato, pero luego de un tiempo, lo encontramos, "Dice Lai.

La señal, un estruendo que dura casi 20 minutos, apareció en la banda de frecuencia de 5-10 hercios, que se encuentra en el umbral más bajo de la audición humana. El equipo pudo determinar que la señal era de hecho el deslizamiento de tierra basándose en su momento y descartando otras fuentes potenciales. Coincidía casi perfectamente con las predicciones hechas por el modelo de Tsai.

Analizando el sismograma resultante, Tsai y Lai pudieron mostrar además cómo se podría usar la señal para estimar los elementos clave de un flujo de escombros (tamaño, velocidad, e intensidad) en función de cómo influyen en el temblor del suelo. La señal indicó que el "hocico" del flujo de escombros (donde están las rocas de mayor tamaño) cubría un área de 50 metros por 50 metros; que los cantos rodados arrastrados por el flujo alcanzaban alrededor de 1,3 metros de diámetro; y que la velocidad del flujo era de aproximadamente 2,4 metros por segundo.

Ahora que saben qué buscar y tienen un modelo de lo que indica el sismograma, Los científicos pueden usar esto para desarrollar un sistema de alerta temprana basado en sismómetros existentes, Dice Tsai. "Los flujos de escombros se mueven mucho más lento que los terremotos, por lo que podríamos desarrollar un sistema de alerta temprana que ofrecería advertencias importantes para los residentes y los socorristas, " él dice.

"Como terremotos, Los flujos de escombros ocurren con poca frecuencia y es peligroso observarlos directamente. "añade el coautor Michael Lamb, profesor de geología. "Al medir el temblor del suelo a una distancia segura, Nuestro estudio muestra que la sismología tiene un gran potencial para mejorar nuestra comprensión de cuándo, dónde, y por qué ocurren los flujos de escombros ".

Los investigadores planean seguir probando y afinando el modelo utilizando experimentos controlados que produzcan mediciones más precisas.

El estudio se titula "La firma sísmica de los flujos de escombros:mecánica de flujo y alertas tempranas en Montecito, California. "Los coautores incluyen a Thomas Ulizio, gerente de laboratorio y asistente de investigación en Caltech, y Alexander Beer, becario postdoctoral en geología. Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation y la Swiss National Science Foundation.