Una nueva investigación hace olas al abordar el futuro del monitoreo y modelado de tsunamis

La zona costera alberga a más de mil millones de personas. El aumento del nivel del mar ya está afectando a los residentes costeros y agravando los peligros costeros existentes, como las inundaciones durante las mareas altas y las marejadas ciclónicas.

Sin embargo, una nueva investigación realizada por la profesora asistente Tina Dura y el profesor Robert Weiss en el Departamento de Geociencias de la Facultad de Ciencias indica que el futuro aumento del nivel del mar también tendrá impactos en la altura de futuros tsunamis.

“En 50 a 70 años, el nivel del mar será significativamente más alto en todo el mundo”, dijo Dura, quien también es afiliado del Centro de Estudios Costeros, una rama del Instituto de Ciencias de la Vida Fralin. “Si ocurre un tsunami en ese período de tiempo, los impactos que está estimando para hoy serán mayores. Creo que los geólogos costeros y los modeladores deben considerar el aumento del nivel del mar en futuros modelos y evaluaciones de peligros”.

Sus hallazgos fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza.

Alrededor del anillo de fuego coloquial, las placas tectónicas chocan con la enorme placa del Pacífico, lo que genera actividad sísmica y volcánica. Debido a que el Anillo de Fuego rodea el Océano Pacífico, los grandes terremotos en sus límites producen tsunamis regionales y también tsunamis de origen distante que se propagan a través del Océano Pacífico y afectan las costas a miles de millas de distancia.

Frente a la costa de Alaska, las placas tectónicas en colisión crean una falla de 2500 millas de largo conocida como la zona de subducción de Alaska-Aleutianas. La investigación muestra que la zona de subducción puede producir tsunamis de origen distante que azotan la costa oeste de los Estados Unidos y, en particular, el sur de California.

En 2013, el Servicio Geológico de los Estados Unidos inició un proyecto de Aplicación Científica para la Reducción de Riesgos centrado en un tsunami de origen distante que se originó a lo largo de la zona de subducción de Alaska-Aleutian y sus impactos en California.

El proyecto encontró que un terremoto de magnitud 9.1 podría producir un tsunami de fuente distante con una amplitud de 3.2 pies en los puertos de Los Ángeles y Long Beach, más grande que cualquier tsunami histórico de fuente distante en los puertos, causando pérdidas de hasta $ 4.2 mil millones. .

a) Mapa de Alaska que muestra las secciones de la zona de subducción Alaska-Aleutianas, los límites de los terremotos y la extensión histórica aproximada de los terremotos. b) El área sombreada en gris claro muestra el escenario de Aplicación Científica para Reducción de Riesgos del Servicio Geológico de EE. UU. magnitud 9.1 Terremoto de sección semidi. c) Mapa de los puertos de Los Ángeles y Long Beach que muestre la ubicación de los medidores que miden los niveles de agua en los puertos y las alturas máximas de tsunami cerca de la costa. d) Gráfica que muestra magnitudes de terremotos modeladas en el año 2000 sin variabilidad de mareas incluida (histograma azul), con variabilidad de mareas (histograma verde) y la altura combinada de tsunamis y variabilidad de mareas (histograma rojo).

Sin embargo, debido al aumento del nivel del mar, este escenario de tsunami en los puertos de Los Ángeles y Long Beach no será exacto a largo plazo.

Las observaciones muestran que las temperaturas del mundo están aumentando y el nivel del mar sigue su ejemplo. No se trata de si el nivel del mar seguirá subiendo, sino de cuánto.

Dura y Weiss, junto con colegas de la Universidad de Rowan, la Universidad de Rutgers, la Universidad de Durham, la Universidad Tecnológica de Nanyang y el Servicio Geológico de los Estados Unidos, unieron fuerzas para combinar el modelado de tsunamis de fuentes distantes con proyecciones futuras de aumento del nivel del mar para ver cómo aumenta el nivel del mar influirá en las alturas de los tsunamis en el sur de California.

El grupo proyectó un aumento del nivel del mar para los puertos de Los Ángeles y Long Beach basándose en escenarios que tienen en cuenta estimaciones bajas y altas de emisiones de gases de efecto invernadero y estrategias de mitigación del cambio climático.

Un escenario incluyó estrategias de mitigación para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero que resultaron en un aumento mínimo de la temperatura y del nivel del mar. Otro escenario refleja un futuro sin esfuerzos de mitigación y con altas emisiones, lo que lleva a un aumento más rápido de las temperaturas y al aumento del nivel del mar.

El grupo descubrió que hoy, un terremoto de magnitud 9.1 puede producir alturas de tsunami que exceden los 3.2 pies en los puertos. Sin embargo, para el 2100, según las proyecciones de aumento del nivel del mar de altas emisiones, un terremoto de magnitud 8 mucho menor podrá producir un tsunami que supere los 3,2 pies.

En otras palabras, el aumento del nivel del mar hará que los puertos sean más vulnerables a los tsunamis producidos por terremotos menos potentes. Los resultados son especialmente preocupantes dada la mayor frecuencia de terremotos de magnitud 8.

“Un 9.1 es muy, muy raro”, dijo Dura. “Así que hoy, las posibilidades de tener un tsunami que exceda los 3.2 pies en los puertos son bastante pequeñas porque se requeriría un terremoto muy raro y muy grande. Pero en 2100, un terremoto de magnitud 8, que ocurre alrededor de la Cuenca del Pacífico con bastante frecuencia, será capaz de superar las mismas alturas de tsunami debido al aumento del nivel del mar “.

“Este trabajo realmente ilustra el potencial de que futuros tsunamis se vuelvan mucho más destructivos a medida que aumenta el nivel del mar, especialmente si no logramos reducir las futuras emisiones de gases de efecto invernadero”, dijo la coautora Andra Garner, profesora asistente que estudia el aumento del nivel del mar en Universidad Rowan. “La buena noticia es que el trabajo también ilustra nuestra capacidad para minimizar los peligros futuros, si actuamos para limitar el calentamiento futuro y la cantidad en que aumentará el nivel del mar en el futuro”.

Pero conocer estos tsunamis potencialmente devastadores implica no solo mirar hacia adelante, sino también hacia atrás.

El proyecto de Aplicación Científica para la Reducción de Riesgos del Servicio Geológico de los Estados Unidos solo consideró un terremoto que ocurrió dentro de la sección Semidi de la zona de subducción de Alaska-Aleutianas. Pero desde ese trabajo inicial, Dura y sus colegas han publicado una investigación que sugiere que también se deben considerar otras secciones de la zona de subducción.

La sección Semidi y la sección Kodiak adyacente de la zona de subducción han producido terremotos históricos. En 1938, un terremoto de magnitud 8,3 golpeó la sección Semidi. En 1964, un terremoto de magnitud 9.2, el mayor terremoto registrado que ocurrió en la zona de subducción de Alaska-Aleutian, golpeó la sección de Kodiak y otras secciones al este.

Debido a que los terremotos de 1938 y 1964 no se superpusieron, los mapas de peligro sísmico etiquetaron el área entre ellos como un “límite de terremoto persistente”. En otras palabras, se pensó que el riesgo de los mayores terremotos de varias secciones de la región era bastante bajo.

“Aunque la ruptura del terremoto de 1964 no cruzó el área de ruptura del terremoto de 1938, no está claro si este ha sido el caso de terremotos de cientos o miles de años en el pasado. ¿Debe considerarse esto un límite persistente entre terremotos, o puede ¿Hay terremotos muy grandes y de varias secciones en esta región? Queríamos averiguarlo ”, dijo Dura.

Para aprender más sobre la historia sísmica de la zona de subducción de Alaska-Aleutianas, Dura y sus colegas utilizaron cilindros de 5 centímetros con forma de cortador de galletas para recolectar muestras de núcleos de humedales que están salpicados a través del límite del terremoto propuesto.

Luego, el grupo analizó las capas de suelo contenidas en los núcleos para identificar casos de cambios en el nivel de la tierra e inundaciones por tsunamis de terremotos pasados. A través de la datación por radiocarbono, cesio y plomo, el grupo pudo construir una línea de tiempo de los grandes terremotos pasados ​​en la región.

Su investigación mostró que múltiples terremotos grandes habían atravesado el límite del terremoto propuesto, lo que significa que los terremotos que rompieron las secciones Semidi y Kodiak de la zona de subducción habían ocurrido varias veces en el pasado.

“Nuestros datos geológicos muestran que los terremotos pueden abarcar las secciones Semidi y Kodiak”, dijo Dura. “Por esta razón, incorporamos terremotos de una o varias secciones en nuestro modelo de tsunamis de origen distante para los puertos. Al incluir terremotos de varias secciones en nuestro modelo, creemos que el rango de alturas de tsunami que estimamos para los puertos es un paso avanzar en nuestra comprensión de los impactos de futuros tsunamis allí “.

Los datos del grupo se incluirán en mapas de peligro para el sur de Alaska para ayudar a mejorar los escenarios de modelado futuros para la zona de subducción Alaska-Aleutian.

“Colaboraciones como la nuestra que tienen como objetivo integrar la geología costera, el modelado de terremotos y las proyecciones futuras del nivel del mar son cruciales para desarrollar una imagen completa de los impactos futuros de los tsunamis en los puertos”, dijo Weiss, director del Centro de Estudios Costeros. “Aumentar la capacidad de investigación interdisciplinaria, es decir, la integración de campos científicos entre sí que siguen diferentes paradigmas de gobierno, será la clave para comprender los impactos que la Tierra cambiante tiene en nuestro bienestar y prosperidad. Crear equipos de investigación interdisciplinarios es difícil y El Centro de Estudios Costeros de Virginia Tech cumple un papel fundamental al reunir a estos equipos. Cumplir con esta función de formación de equipos no solo permite estudios como el nuestro, sino que también ayuda a Virginia Tech a mantenerse fiel a su lema, Ut Prosim (Que yo pueda servir). “

En proyectos futuros, Dura, Weiss y sus colegas planean incorporar tsunamis de fuentes distantes que se originan en otras zonas de subducción alrededor del Anillo de Fuego en su modelado de los impactos de los tsunamis en otras costas, así como las consecuencias económicas de las inundaciones costeras.

“Con nuestro nuevo estudio, proporcionamos un marco importante para incorporar el aumento del nivel del mar en el modelado de tsunamis de fuentes distantes, y estamos entusiasmados de continuar construyendo sobre estos resultados iniciales”, dijo Dura.