Las vibraciones en el suelo pueden ayudar a mejorar las advertencias avanzadas sobre inundaciones repentinas que resultan del derretimiento de los glaciares. según un estudio publicado hoy en Avances de la ciencia .

El 7 de octubre 1994, una presa natural que había estado frenando el estallido de un lago glaciar, enviando aguas de la inundación que se estrellan río abajo en la aldea de Punakha en Bután. La inundación repentina mató a 21 personas, destruyó 816 acres de cultivos y 6 toneladas de alimentos almacenados, y arrasó casas y otra infraestructura. El nuevo estudio, dirigido por investigadores del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, descubrió que los dispositivos sísmicos locales registraron sin saberlo esta inundación del estallido del lago glacial cinco horas antes de que llegara a la aldea.

Las inundaciones repentinas de los lagos glaciales son cada vez más frecuentes y más destructivas en las zonas montañosas. Mientras los glaciares se derriten, el agua se acumula en lagos atrapados detrás de presas hechas de escombros glaciares rocosos y atascos de hielo. Cuando la presa cambia o se acumula demasiada presión detrás de ella, el agua del lago se precipita en un estallido catastrófico, planteando un peligro para las comunidades río abajo. A medida que el planeta se calienta, los lagos glaciares son cada vez más grandes y comunes, aumentando así el potencial de inundaciones repentinas de lagos glaciares (GLOF).

En el estudio, dirigido por el estudiante graduado de Lamont-Doherty Josh Maurer, Los investigadores descubrieron que un conjunto de sismómetros ubicado a unos 100 kilómetros del lago glacial había registrado una clara señal de alta frecuencia aproximadamente a la 1:45 am. en el momento en que la presa habría estallado. Ellos plantean la hipótesis de que cuando la presa se rompió, la poderosa y repentina salida de agua y / o sedimentos golpeó el lecho del río, causando las vibraciones que fueron recogidas por los sismómetros. El equipo pudo utilizar los datos sísmicos para reconstruir la inundación a medida que avanzaba 90 kilómetros río abajo. llegando al pueblo de Punakha alrededor de las 7 am.

En la actualidad, Los instrumentos monitorean el nivel del agua local en algunos lagos glaciares y alertan a las comunidades locales si el nivel del lago cae repentinamente. indicando un GLOF. Sin embargo, Se sabe que estos sistemas son poco fiables y han emitido falsas alarmas en el pasado. Los autores del estudio sugieren que con cierto refinamiento, El monitoreo sísmico en tiempo real podría combinarse con sistemas de monitoreo del nivel del agua para minimizar las falsas alarmas y maximizar los tiempos de advertencia. Además, unos pocos sensores sísmicos colocados estratégicamente podrían potencialmente monitorear los GLOF en un área grande, mientras que los monitores de nivel de agua deben instalarse lago a lago.

Los autores señalan que se necesita más investigación antes de que los monitores sísmicos GLOF estén listos para su despliegue. El equipo espera encontrar y explorar otros casos en los que los sismómetros hayan capturado eventos GLOF, para comprender mejor cómo leer y analizar las señales en tiempo real. También advierten que la inundación de Punakha fue muy grande, por lo que la señal se destacó claramente en los datos; en el futuro, esperan comprender mejor si la técnica puede detectar de manera confiable crecidas repentinas de lagos glaciares más pequeños, que aún puede causar daños graves.

Al reconstruir la inundación de Punakha, Los investigadores también pudieron probar varios modelos de cómo se esperaría que fluyeran las aguas de la inundación a través del área, mostrando que los datos sísmicos podrían ayudar a mejorar el modelado de inundaciones. Además, el documento utilizó imágenes de satélite antes y después del GLOF para evaluar sus impactos en el área.

Expertos que no participaron en el estudio, incluyendo al geógrafo Simon Allen y al glaciólogo Holger Frey (ambos de la Universidad de Zurich), dijo que el estudio representa un primer paso prometedor hacia un sistema de alerta temprana basado en sismología. Allen dijo que se necesita más investigación, dado que la técnica solo se ha probado en un lago hasta ahora, y advirtió que mantener una red de monitoreo sísmico en tiempo real en el Himalaya o en cualquier otro lugar presentaría desafíos financieros y técnicos.

"Los algoritmos deben ser extremadamente confiables, "dijo Frey." Todos los eventos deben ser detectados, pero al mismo tiempo, las falsas alarmas deben evitarse por todos los medios ". También enfatizó que incluir a las personas de las comunidades afectadas en el diseño e implementación de tales sistemas es fundamental para determinar si finalmente tienen éxito o no.

"Este estudio es una gran demostración del potencial de detección sísmica de largo alcance de grandes inundaciones repentinas, "dijo Kristen Cook, un geólogo del Centro Alemán de Investigación de Geociencias de GFZ que no participó en el estudio. "Esta detección sísmica podría tener importantes implicaciones mirando hacia atrás en el tiempo para validar los modelos de inundaciones y comprender mejor los procesos de las inundaciones repentinas". y potencialmente hacia adelante en el tiempo si se puede desarrollar un sistema de alerta temprana sísmica. Las inundaciones repentinas son una gran preocupación en el Himalaya, especialmente a medida que aumenta el desarrollo a lo largo de los corredores fluviales y crecen los lagos, de modo que tanto una alerta temprana más sólida como una mejor modelización tendrían importantes beneficios para la sociedad ".

Otros autores del estudio incluyen:Joerg Schaefer, Joshua Russell, y Nicolas Young de la Universidad de Columbia; Summer Burton Rupper de la Universidad de Utah; Norbu Wangdi del Centro para el Agua, Clima, y Política Ambiental en Bután; y Aaron Putnam de la Universidad de Maine.

Obtenga más información sobre el estudio en una breve sesión de preguntas y respuestas con el coautor del estudio, Joerg Schaefer, debajo.

¿Cómo se desarrolló por primera vez la idea de este estudio?

Todo esto comenzó cuando estábamos trabajando en las secuencias de morrenas bien conservadas y casi completas frente a los lagos GLOF. Estaban en el camino del GLOF de 1994, y la datación con berilio muestra que son viejos, como 4, 000 años. Estaba desconcertado de cómo un GLOF tan devastador podría pasar por estos antiguos accidentes geográficos glaciares sin destruirlos, lavarlos. Le pedí al estudiante graduado Josh Maurer que verificara las imágenes de satélite espía y las imágenes de teledetección subsiguientes en busca de imágenes de los lagos y morrenas justo antes y después de la inundación. El hizo eso, y documentamos el estallido y la fase inicial del GLOF de 1994. Aprendimos que la inundación no fue muy dramática desde el principio, y solo sacó una pequeña parte de la sección de morrena terminal. Este es un recordatorio sorprendente y aterrador de que los GLOF que comienzan en estas grandes altitudes recogen su energía devastadora por la gravedad en su camino cuesta abajo.

Josh se dio cuenta del potencial, y empezamos a preguntarnos si la señal GLOF no debería ser visible en el registro del sismómetro. Josh se puso en contacto con Josh Russell, un doctorado estudiante de sismología en Lamont, y juntos se pusieron a trabajar y aplicaron una técnica llamada 'análisis sísmico basado en correlación cruzada, 'con el que pudieron rastrear la evolución del GLOF con sismómetros a una distancia de hasta 100 km de la inundación real. Encontraron la señal de inundación con una claridad asombrosa y sintetizaron los datos sísmicos con informes de testigos presenciales y una estación de medición corriente abajo dentro de un modelo numérico de inundaciones.

También usamos las imágenes remotas antes y después de la inundación para estimar la deposición de sedimentos en el valle río abajo para evaluar el daño. y rastreó la velocidad de recuperación de la vegetación.

Este es probablemente el artículo sobre ciencias de la tierra más innovador del que he tenido el placer de formar parte. Mi papel principal ha sido apoyar el trabajo de estos brillantes estudiantes de posgrado.

¿Encontraste algún obstáculo en el desarrollo de este proyecto? Si es así, ¿Que eran? ¿Cómo los superó?

Josh y Josh encontraron una variedad de problemas durante sus análisis de correlación cruzada, pero trabajaron de manera brillante y eficaz como equipo. Una vez que todos los resultados estuvieron sobre la mesa, Nos tomó un tiempo organizar las piezas de muchas disciplinas diferentes para formar un manuscrito coherente de ciencias de la tierra, y realizar y formular el potencial de esta técnica para una nueva generación de sistemas de alerta temprana GLOF.

¿Cómo cree que se podrían priorizar otros lagos glaciares para futuras investigaciones en este sentido?

Una de las mayores fortalezas de este enfoque es la aplicabilidad regional. Podemos utilizar este kit de herramientas, por ejemplo, para preguntarle al registro del sismómetro si hay o no 'señales de tipo GLOF' similares en el sistema. Y, utilizando las técnicas de procesamiento de imágenes satelitales de Josh, podemos buscar en la región la fuente de inundaciones similares que pudieran haber ocurrido en el área durante los últimos 40 años.

Ser capaz de rastrear la formación, El crecimiento y, en particular, el aumento del nivel del lago a lo largo del tiempo es la clave para evaluar e identificar los lagos más peligrosos de la región. La topografía y la disponibilidad de sedimentos son probablemente similares en diferentes valles propensos a GLOF en la región, pero debemos producir absolutamente un mapa que destaque los asentamientos humanos y las áreas que son clave para sus medios de vida en relación con la amenaza GLOF desde más arriba en el Himalaya.