La lluvia y la nieve pueden causar terremotos

Los resultados de un nievo estudio sugieren que las fuertes nevadas y lluvias pueden influir en la actividad sísmica

Cuando los científicos buscan la causa de un terremoto, su búsqueda suele comenzar bajo tierra. Como han dejado claro siglos de estudios sísmicos, lo que principalmente desencadena un temblor es la colisión de placas tectónicas y el movimiento de fallas y fisuras subterráneas.

Sin embargo, científicos del Instituto tecnológico de Massachussetts (MIT) han descubierto ahora que ciertos fenómenos meteorológicos también pueden desempeñar un papel en el desencadenamiento de algunos seísmos.

En un estudio que se publica hoy en Science Advances, los investigadores señalan que los episodios de fuertes nevadas y lluvias han contribuido probablemente a una serie de terremotos ocurridos en los últimos años en el norte de Japón. El estudio es el primero que demuestra que las condiciones climáticas podrían iniciar algunos seísmos.

«Vemos que las nevadas y otras cargas ambientales de la superficie influyen en el estado de tensión del subsuelo, y que el momento en que se producen precipitaciones intensas está bien relacionado con el inicio de este enjambre de terremotos», afirma William Frank, autor del estudio y profesor adjunto del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. «Así pues, es evidente que el clima influye en la respuesta de la tierra sólida, y parte de esa respuesta son los terremotos».

El nuevo estudio se centra en una serie de terremotos que se están produciendo en la península japonesa de Noto. El equipo descubrió que la actividad sísmica de la región está sorprendentemente sincronizada con ciertos cambios en la presión subterránea, y que esos cambios están influidos por patrones estacionales de nevadas y precipitaciones. Los científicos sospechan que esta nueva conexión entre terremotos y clima podría no ser exclusiva de Japón y desempeñar un papel en la sacudida de otras partes del mundo.

De cara al futuro, predicen que la influencia del clima en los terremotos podría ser más pronunciada con el calentamiento global.

«Si entramos en un clima cambiante, con precipitaciones más extremas, y esperamos una redistribución del agua en la atmósfera, los océanos y los continentes, eso cambiará la forma en que se carga la corteza terrestre», añade Frank. «Eso tendrá un impacto seguro, y es un vínculo que podríamos seguir explorando».

El autor principal del estudio es el antiguo investigador asociado del MIT Qing-Yu Wang (ahora en la Universidad de Grenoble Alpes), y también participan el postdoctorado de la EAPS Xin Cui, Yang Lu, de la Universidad de Viena, Takashi Hirose, de la Universidad de Tohoku, y Kazushige Obara, de la Universidad de Tokio.

Velocidad sísmica

Desde finales de 2020, cientos de pequeños terremotos han sacudido la península japonesa de Noto, un dedo de tierra que se curva hacia el norte desde la isla principal del país hasta el Mar de Japón. A diferencia de la secuencia típica de un terremoto, que comienza con una sacudida principal que da paso a una serie de réplicas antes de extinguirse, la actividad sísmica de Noto es un «enjambre sísmico», un patrón de múltiples seísmos continuos sin una sacudida principal evidente o un desencadenante sísmico.

El equipo del MIT, junto con sus colegas japoneses, trató de detectar patrones en el enjambre que explicaran la persistencia de los seísmos. Empezaron por consultar el catálogo de terremotos de la Agencia Meteorológica de Japón, que proporciona datos sobre la actividad sísmica en todo el país a lo largo del tiempo. Se centraron en los terremotos ocurridos en la península de Noto en los últimos 11 años, durante los cuales la región ha experimentado episodios de actividad sísmica, incluido el enjambre más reciente.

Con los datos sísmicos del catálogo, el equipo contó el número de eventos sísmicos que se produjeron en la región a lo largo del tiempo, y descubrió que el calendario de terremotos anterior a 2020 parecía esporádico y sin relación entre sí, en comparación con finales de 2020, cuando los terremotos se hicieron más intensos y se agruparon en el tiempo, señalando el inicio del enjambre, con terremotos que están correlacionados de alguna manera.

A continuación, los científicos recurrieron a un segundo conjunto de datos de mediciones sísmicas tomadas por estaciones de vigilancia durante el mismo periodo de 11 años. Cada estación registra continuamente cualquier desplazamiento o sacudida local que se produzca. Las sacudidas de una estación a otra pueden dar a los científicos una idea de la velocidad a la que viaja una onda sísmica entre estaciones. Esta «velocidad sísmica» está relacionada con la estructura de la Tierra a través de la cual viaja la onda sísmica. Wang utilizó las mediciones de las estaciones para calcular la velocidad sísmica entre todas las estaciones de Noto y sus alrededores en los últimos 11 años.

Los investigadores generaron una imagen evolutiva de la velocidad sísmica bajo la península de Noto y observaron un patrón sorprendente: En 2020, aproximadamente cuando se cree que comenzó el enjambre de terremotos, los cambios en la velocidad sísmica parecían estar sincronizados con las estaciones.

«Entonces tuvimos que explicar por qué observábamos esta variación estacional», explica Frank.

Presión de la nieve

El equipo se preguntaba si los cambios ambientales de una estación a otra podrían influir en la estructura subyacente de la Tierra de forma que se desencadenara un enjambre sísmico. En concreto, estudiaron cómo afectaban las precipitaciones estacionales a la «presión de los fluidos porosos» subterráneos, es decir, a la presión que ejercen los fluidos en las grietas y fisuras de la Tierra dentro del lecho rocoso.

«Cuando llueve o nieva, eso añade peso, lo que aumenta la presión de los poros, que permite que las ondas sísmicas se desplacen más despacio», explica Frank. «Cuando se elimina todo ese peso, por evaporación o escorrentía, de repente, esa presión de poros disminuye y las ondas sísmicas son más rápidas».

Wang y Cui desarrollaron un modelo hidromecánico de la península de Noto para simular la presión de poros subyacente durante los últimos 11 años en respuesta a los cambios estacionales de las precipitaciones. Introdujeron en el modelo datos meteorológicos de ese mismo periodo, incluidas mediciones diarias de nieve, precipitaciones y cambios en el nivel del mar. A partir de su modelo, pudieron rastrear los cambios en el exceso de presión de poros bajo la península de Noto, antes y durante el enjambre de terremotos. A continuación, compararon esta cronología de la evolución de la presión de poros con su imagen evolutiva de la velocidad sísmica.

«Teníamos observaciones de la velocidad sísmica y el modelo del exceso de presión de poros, y cuando los superpusimos, vimos que encajaban muy bien», explica Frank.

En concreto, descubrieron que cuando incluían datos de nevadas, y especialmente de nevadas extremas, el ajuste entre el modelo y las observaciones era mayor que si sólo tenían en cuenta las precipitaciones y otros fenómenos. En otras palabras, el enjambre de terremotos que han sufrido los habitantes de Noto puede explicarse en parte por las precipitaciones estacionales y, en particular, por las fuertes nevadas.

«Vemos que el momento en que se producen los seísmos coincide perfectamente con los momentos en que se producen nevadas intensas», explica Frank. «Está bien relacionado con la actividad sísmica. Y creemos que existe un vínculo físico entre ambos».

Los investigadores sospechan que las nevadas intensas y precipitaciones extremas similares podrían desempeñar un papel en los terremotos de otros lugares, aunque subrayan que el desencadenante principal siempre se originará bajo tierra.

«Cuando queremos entender cómo funcionan los terremotos, nos fijamos en la tectónica de placas, porque ésa es y será siempre la razón principal por la que se produce un terremoto», explica Frank. «Pero, ¿qué otras cosas pueden afectar a cuándo y cómo se produce un terremoto? Es entonces cuando se empieza a pasar a factores de control de segundo orden, y el clima es obviamente uno de ellos».

REFERENCIA

Untangling the environmental and tectonic drivers of the Noto earthquake swarm in Japan