La tecnología de detección de tsunamis GUARDIAN de la NASA capta la ola en tiempo real

Laboratorio de Propulsión a Chorro

Aquí se muestra Honolulu junto a un mar en calma en 2017. Un equipo del JPL detectó y confirmó recientemente un tsunami hasta 45 minutos antes de su detección por los mareógrafos de Hawái, y estimó que la velocidad de la ola superó las 580 millas por hora (260 metros por segundo) cerca de la costa.NASA/JPL-Caltech

Un gran terremoto y posterior tsunami ocurridos frente a las costas de Rusia a finales de julio pusieron a prueba un sistema de detección experimental que había desplegado un componente crítico justo el día anterior.

Un reciente tsunami provocado por un terremoto de magnitud 8,8 frente a la península rusa de Kamchatka envió ondas de presión a la capa superior de la atmósfera, según informaron científicos de la NASA. Si bien el tsunami no causó daños generalizados, fue una prueba preliminar de un sistema de detección que se está desarrollando en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la agencia en el sur de California.

Denominada GUARDIAN (Red GNSS de Información y Alerta de Desastres en Tiempo Real de la Atmósfera Superior), la tecnología experimental “funcionó a pleno rendimiento”, afirmó Camille Martire, una de sus desarrolladoras en el JPL. El sistema detectó distorsiones atmosféricas y emitió notificaciones a los expertos suscritos en tan solo 20 minutos después del terremoto . Confirmó indicios de la aproximación del tsunami entre 30 y 40 minutos antes de que las olas tocaran tierra en Hawái y otros puntos del Pacífico el 29 de julio (hora local).

“Esos minutos adicionales de saber que algo se aproxima podrían marcar una verdadera diferencia a la hora de advertir a las comunidades en el camino”, dijo el científico del JPL Siddharth Krishnamoorthy.

Los datos casi en tiempo real de GUARDIAN deben ser interpretados por expertos capacitados para identificar las señales de tsunamis. Sin embargo, ya es una de las herramientas de monitoreo más rápidas de su tipo: en tan solo 10 minutos tras recibir los datos, puede generar una instantánea del rugido de un tsunami al alcanzar la atmósfera superior.

Los puntos en este gráfico indican las perturbaciones de las ondas en la ionosfera, medidas entre estaciones terrestres y satélites de navegación. El pico inicial muestra la onda acústica proveniente del epicentro del terremoto del 29 de julio que causó el tsunami; el garabato rojo muestra la onda de gravedad generada por el tsunami.NASA/JPL-Caltech

El objetivo de GUARDIAN es complementar los sistemas de alerta temprana existentes. Una pregunta clave tras un gran terremoto submarino es si se generó un tsunami. Hoy en día, los meteorólogos utilizan datos sísmicos como indicador para predecir si un tsunami podría ocurrir y dónde, y se basan en instrumentos marinos para confirmar su paso. Los sensores de presión en aguas profundas siguen siendo el estándar de oro para medir las olas, pero son caros y escasos en algunos lugares.

“GUARDIAN de la NASA puede ayudar a llenar los vacíos”, dijo Christopher Moore, director del Centro de Investigación de Tsunamis de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). “Proporciona información adicional, un dato valioso, que puede ayudarnos a determinar si es necesario realizar la evacuación”.

Moore señaló que GUARDIAN agrega una perspectiva única: es capaz de detectar el movimiento de la superficie del mar desde muy por encima de la Tierra, a nivel mundial y casi en tiempo real.

Bill Fry, presidente del grupo de trabajo técnico de las Naciones Unidas responsable de la alerta temprana de tsunamis en el Pacífico, afirmó que GUARDIAN forma parte de un cambio de paradigma tecnológico. Al observar directamente la dinámica oceánica desde el espacio, «GUARDIAN es sin duda algo que en la comunidad de alerta temprana buscamos para respaldar la predicción de la próxima generación».

Cómo funciona GUARDIAN

GUARDIAN aprovecha la física de los tsunamis. Durante un tsunami, varios kilómetros cuadrados de la superficie del océano pueden ascender y descender casi al unísono. Esto desplaza una cantidad significativa de aire, enviando ondas sonoras y gravitacionales de baja frecuencia que se elevan rápidamente hacia el espacio. Las ondas interactúan con las partículas cargadas de la atmósfera superior (la ionosfera), donde distorsionan ligeramente las señales de radio que llegan a las estaciones terrestres científicas de GPS y otros satélites de posicionamiento y cronometraje. Estos satélites se conocen colectivamente como el Sistema Global de Navegación por Satélite ( GNSS ).

Aunque los métodos de procesamiento GNSS en la Tierra corrigen estas distorsiones, GUARDIAN las utiliza como pistas.

El satélite FODA mide el tsunami del Pacífico

El software analiza un conjunto de datos transmitidos a más de 350 estaciones terrestres GNSS en funcionamiento continuo en todo el mundo. Puede identificar indicios de un tsunami hasta a unos 1200 kilómetros (745 millas) de una estación determinada. Idealmente, las comunidades costeras vulnerables cercanas a una estación GNSS podrían saber cuándo se aproxima un tsunami y las autoridades tendrían hasta una hora y 20 minutos para evacuar las zonas bajas, salvando así innumerables vidas y bienes.

La clave de este esfuerzo es la red de estaciones GNSS en todo el mundo apoyadas por el Proyecto de Geodesia Espacial y la Red Global GNSS de la NASA, así como la red GPS Diferencial Global del JPL, que transmite los datos en tiempo real.

El evento de Kamchatka ofreció un caso de estudio oportuno para GUARDIAN. Un día antes del terremoto en la costa noreste de Rusia, el equipo había desplegado dos nuevos elementos que llevaban años desarrollándose: una inteligencia artificial para extraer señales de interés y un prototipo de sistema de mensajería.

Ambos se pusieron a prueba cuando uno de los terremotos más fuertes jamás registrados generó un tsunami que se desplazó a cientos de kilómetros por hora por el Océano Pacífico. Entrenado para detectar las distorsiones atmosféricas causadas por un tsunami, GUARDIAN marcó las señales para su revisión humana y notificó a los expertos en la materia suscritos.

Cabe destacar que los tsunamis suelen ser causados ​​por grandes terremotos submarinos, aunque no siempre. Las erupciones volcánicas, los deslizamientos submarinos y ciertas condiciones climáticas en ciertas zonas geográficas pueden producir olas peligrosas. Una ventaja de GUARDIAN es que no requiere información sobre la causa de un tsunami; en cambio, puede detectar su generación y alertar a las autoridades para minimizar las pérdidas de vidas y bienes. 

Si bien no existe una solución milagrosa para evitar que un tsunami toque tierra, «GUARDIAN tiene un gran potencial para ayudar al proporcionar acceso abierto a estos datos», afirmó Adrienne Moseley, codirectora del Centro Conjunto Australiano de Alerta de Tsunamis. «Los tsunamis no respetan las fronteras nacionales. Necesitamos compartir datos en toda la región para poder evaluar la amenaza para todas las costas expuestas».