Científicos desarrollan un modelo basado en la física para prevenir terremotos

Un equipo de investigadores del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, de la Universidad del Sur de California, la Universidad de California en Riverside y el Servicio Geológico de Estados Unidos, han presentado un modelo basado en la física que marca un punto de inflexión en la previsión de terremotos.

"Ya sea que ocurra un gran terremoto la próxima semana o dentro de 10 años, los ingenieros deben trabajar a largo plazo", afirma el autor principal del estudio, Bruce Shaw, geofísico de Lamont-Doherty. "Ahora tenemos un modelo físico que nos dice cuáles son los peligros a largo plazo", asegura. Los resultados del estudio aparecen en la nueva edición de 'Science Advances'.

Simulando casi 500.000 años de terremotos ocurridos en California en una supercomputadora, los investigadores pudieron igualar las estimaciones de riesgo del modelo estadístico líder de este estado basado en cien años de datos instrumentales. Los resultados que se validan mutuamente añaden respaldo a las proyecciones de riesgo actuales de California, que ayudan a establecer las tasas de seguridad y desarrollar normas de diseño en todo el estado.

Los resultados también sugieren un papel cada vez más importante para los modelos basados en la física en el pronóstico del riesgo de terremotos y en la evaluación de modelos en competencia en California y otras regiones propensas a terremotos.

El nuevo simulador utilizado en el estudio, denominado 'RSQSim', simplifica el modelo estadístico utilizado en California al eliminar muchas de las suposiciones que se incluyen al estimar la probabilidad de que un terremoto de un tamaño determinado golpee una región específica. Los investigadores, de hecho, se sorprendieron cuando el simulador, programado con una física relativamente básica, fue capaz de reproducir estimaciones de un modelo que ha mejorado constantemente durante décadas.

Los sismólogos pueden ahora usar 'RSQSim' para probar las predicciones específicas de la región del modelo estadístico. Las estimaciones precisas de riesgos son especialmente importantes para los reguladores gubernamentales en ciudades de alto riesgo como Los Ángeles y San Francisco (ambas del estado de California), que escriben y revisan los códigos de construcción en base a la ciencia más reciente.

Así, en un estado con una escasez severa de viviendas, los reguladores están bajo presión para que los edificios sean lo suficientemente fuertes como para resistir fuertes sacudidas mientras se mantienen bajos los costes de construcción. Una segunda herramienta para confirmar las estimaciones de peligros da credibilidad agregada a los números. "Si puede obtener resultados similares con diferentes técnicas, eso aumenta la confianza de que está haciendo algo bien", dice el coautor del estudio Tom Jordan, geofísico de la USC.

HISTORIA REALISTA DE TERREMOTOS

Una característica distintiva del simulador es su uso de la tasa y la fricción dependiente del estado para hacer una aproximación de cómo se rompen las fallas del mundo real y transferir la tensión a otras fallas, a veces provocando terremotos aún mayores. Desarrollado en UC Riverside hace más de una década, y refinado aún más en el estudio actual, 'RSQSim' es el primer modelo basado en la física para replicar el pronóstico de ruptura más reciente de California, 'UCERF3'. Cuando los resultados de ambos modelos se incorporaron al modelo estadístico de California, se generaron perfiles de riesgo similares.

John Vidale, director del Centro de Terremotos del Sur de California, que ayudó a financiar el estudio, dice que el nuevo modelo ha creado una historia realista de terremotos de 500.000 años a lo largo de las fallas del estado para que los investigadores se dediquen a explorar. Vidale predijo que el modelo mejoraría a medida que crezca la potencia informática y se agreguen más física al software. "Detalles como los terremotos en lugares inesperados, la evolución de las fallas del terremoto durante el tiempo geológico y el flujo viscoso en las profundidades de las placas tectónicas aún no están incorporadas", explica.

Los investigadores planean usar el modelo para aprender más sobre las réplicas y cómo se desarrollan en las fallas de California, y para estudiar otros sistemas de fallas a nivel mundial. También están trabajando en la incorporación del simulador en un modelo de movimiento terrestre basado en la física, llamado 'CyberShake', con el fin de ver si puede reproducir las estimaciones de temblores del modelo estadístico actual.

"A medida que mejoramos la física en nuestras simulaciones y las computadoras se vuelven más poderosas, comprenderemos mejor dónde y cuándo los terremotos realmente destructivos pueden golpear", concluye el coautor del estudio Kevin Milner, investigador de la USC.