La red GPS puede detectar eficazmente los tsunamis

Un nuevo método para detectar tsunamis utilizando los satélites GPS existentes que orbitan la Tierra podría servir como un sistema de alerta eficaz para países de todo el mundo.

Es la conclusión de un nuevo estudio realizado por un equipo internacional dirigido por investigadores de la UCL (University College London).

Las olas iniciales del tsunami suelen tener unos pocos centímetros de altura, pero, no obstante, causan una perturbación en la atmósfera superior de la Tierra al empujar el aire hacia arriba y crear una onda acústica que se amplifica a medida que sube.

Esto da lugar a un cambio en la ionosfera, a 300 km sobre la superficie de la Tierra, en el que se reduce la densidad de electrones de la zona. Esto, a su vez, afecta las señales de radio enviadas por los satélites GPS a los receptores GPS en tierra, retrasando o acelerando diferentes partes de la señal, o cambiando la dirección de la señal, según la frecuencia.

Para el nuevo estudio, publicado en Natural Hazards and Earth System Sciences, investigadores de UCL y universidades en Japón desarrollaron una nueva forma de detectar esta caída en la densidad de electrones de las señales de GPS alteradas.

Al observar los datos del GPS en el momento del devastador terremoto y tsunami de Tohoku-Oki de 2011, descubrieron que se podría haber emitido una advertencia de tsunami con confianza dentro de los 15 minutos posteriores a la ocurrencia del terremoto, es decir, al menos 10 minutos antes del primer tsunami llegando a la costa este de Japón.

También descubrieron que se podría haber emitido una advertencia utilizando datos de solo el 5% de los 1.200 receptores GPS de Japón, lo que significa que el método podría usarse en países con una red GPS más escasa que la de Japón.

El profesor Serge Guillas (UCL Statistical Science y el Alan Turing Institute), autor principal del artículo, dijo en un comunicado: "Los sistemas actuales de alerta de tsunamis no son tan efectivos como deberían ser, ya que a menudo no pueden predecir con precisión la altura de una ola de tsunami. En 2011, el sistema de alerta de Japón subestimó la altura de la ola. Una mejor advertencia podría haber salvado vidas y reducido la destrucción generalizada que ocurrió, permitiendo a las personas llegar a terrenos más altos y más lejos del mar.

"Nuestro estudio, un esfuerzo conjunto de estadísticos y científicos espaciales, demuestra un nuevo método de detección de tsunamis que es de bajo costo, ya que se basa en las redes GPS existentes y podría implementarse en todo el mundo, complementando otras formas de detectar tsunamis y mejorando la precisión de los sistemas de alerta".

Los investigadores utilizaron técnicas estadísticas para reconstruir la depresión de la densidad electrónica en la atmósfera a partir de puntos dispersos proporcionados por los datos del GPS, así como para cuantificar la incertidumbre inherente al modelado.

La onda acústica causada por el aumento inicial del agua tardó unos siete minutos en alcanzar los 300 km de altura en la ionosfera y la depresión en la densidad de electrones que se produce como consecuencia podría detectarse a través de señales de satélite en 10 a 15 minutos, encontraron los investigadores.

Las olas de los tsunamis son bajas en aguas profundas, pero pueden viajar a la velocidad de un chorro (hasta 800 km por hora en aguas profundas) y, a medida que ingresan en aguas menos profundas, disminuyen la velocidad y aumentan de altura.

Muchos sistemas de alerta de tsunami existentes deducen las ondas de tsunami de los terremotos, pero este método propuesto podría usarse para predecir los tsunamis entrantes con fuentes distintas a los terremotos, como deslizamientos de tierra y erupciones volcánicas.

Si bien algunos tsunamis alcanzan las costas en menos de 10 minutos, los investigadores señalaron que el método también podría usarse para predecir segundas o terceras olas, lo que ayuda a determinar si una alerta de tsunami debe cancelarse o mantenerse después de la primera ola.

La ionosfera se extiende desde 48 km hasta 965 km sobre la superficie de la Tierra (donde la atmósfera de la Tierra se encuentra con el espacio). El calor del Sol cuece los gases hasta que pierden electrones (es decir, se ionizan), creando un mar de partículas cargadas que incluye una gran cantidad de electrones libres.