- ¿Qué es un tsunami?
- La física de un tsunami
- ¿Qué le ocurre a un tsunami cuando se acerca a tierra?
- ¿Cómo se miden u observan los tsunamis?
- El tsunami del Océano Índico del 26 de diciembre de 2004
¿Qué es un tsunami?
Un tsunami es una serie de olas oceánicas con longitudes de onda muy largas (normalmente cientos de kilómetros) causadas por perturbaciones a gran escala del océano, como:
- sismos
- deslizamientos de tierra
- erupciones volcánicas
- explosiones
- meteoritos
Estas perturbaciones pueden provenir de abajo (e.p. ej. terremotos submarinos con grandes desplazamientos verticales, desprendimientos submarinos) o desde arriba (p. ej. impactos de meteoritos).
Tsunami es una palabra japonesa con la traducción al inglés: “ola del puerto”. En el pasado, los tsunamis se denominaban “maremotos” u “olas marinas sísmicas”. El término “maremoto” es engañoso; aunque el impacto de un tsunami en una costa depende del nivel de la marea en el momento en que se produce, los tsunamis no están relacionados con las mareas. (Las mareas son el resultado de las influencias gravitacionales de la luna, el sol y los planetas). El término “ola marina sísmica” también es engañoso. “Sísmica” implica un mecanismo de generación relacionado con un terremoto, pero un tsunami también puede ser causado por un evento no sísmico, como un deslizamiento de tierra o el impacto de un meteorito.
Los tsunamis también se confunden a menudo con las mareas de tormenta, aunque son fenómenos muy diferentes. Una marea de tempestad es un rápido aumento del nivel del mar en la costa causado por un evento meteorológico importante, que suele estar asociado a los ciclones tropicales.
La física de un tsunami
Los tsunamis pueden tener longitudes de onda que van de 10 a 500 km y períodos de onda de hasta una hora. Como resultado de sus largas longitudes de onda, los tsunamis actúan como olas de aguas poco profundas. Una ola se convierte en una ola de aguas poco profundas cuando la longitud de onda es muy grande en comparación con la profundidad del agua. Las olas de aguas someras se mueven a una velocidad, c, que depende de la profundidad del agua y viene dada por la fórmula:
donde g es la aceleración debida a la gravedad (= 9,8 m/s2) y H es la profundidad del agua.
En el océano profundo, la profundidad típica del agua es de unos 4000 m, por lo que un tsunami se desplazará a unos 200 m/s, es decir, a más de 700 km/h.
En el caso de los tsunamis generados por terremotos submarinos, la amplitud del tsunami viene determinada por la cantidad de desplazamiento del fondo marino. Del mismo modo, la longitud de onda y el período del tsunami están determinados por el tamaño y la forma de la perturbación submarina.
Además de viajar a gran velocidad, los tsunamis también pueden recorrer grandes distancias con pérdidas de energía limitadas. A medida que el tsunami se propaga por el océano, las crestas de las olas pueden sufrir refracción (flexión), lo que se debe a que los segmentos de la ola se mueven a diferentes velocidades al variar la profundidad del agua a lo largo de la cresta de la ola.
¿Qué le ocurre a un tsunami cuando se acerca a tierra?
Cuando un tsunami abandona las aguas profundas del océano abierto y viaja hacia las aguas menos profundas cerca de la costa, se transforma. Si leyó la sección “La física de un tsunami”, sabrá que un tsunami viaja a una velocidad que está relacionada con la profundidad del agua; por lo tanto, a medida que la profundidad del agua disminuye, el tsunami disminuye su velocidad. El flujo de energía del tsunami, que depende tanto de la velocidad como de la altura de las olas, permanece casi constante. En consecuencia, a medida que la velocidad del tsunami disminuye, su altura aumenta. Esto se denomina “shoaling”. Debido a este efecto de desplazamiento, un tsunami imperceptible en el mar puede alcanzar varios metros o más de altura cerca de la costa.
El aumento de la altura de las olas del tsunami al entrar en aguas poco profundas viene dado por:
donde hs y hd son las alturas de las olas en aguas poco profundas y profundas y Hs y Hd son las profundidades de las aguas poco profundas y profundas. Así, un tsunami con una altura de 1 m en mar abierto, donde la profundidad del agua es de 4.000 m, tendría una altura de ola de 4 a 5 m en aguas de 10 m de profundidad.
Al igual que otras olas de agua, los tsunamis comienzan a perder energía a medida que se precipitan hacia la costa: parte de la energía de la ola se refleja en la costa, mientras que la energía de la ola que se propaga hacia la costa se disipa a través de la fricción del fondo y la turbulencia. A pesar de estas pérdidas, los tsunamis siguen llegando a la costa con enormes cantidades de energía. Dependiendo de si la primera parte del tsunami que llega a la costa es una cresta o una depresión, puede aparecer como una marea que sube o baja rápidamente. La batimetría local también puede hacer que el tsunami aparezca como una serie de olas rompientes.
Los tsunamis tienen un gran potencial de erosión, despojando a las playas de la arena que puede haber tardado años en acumularse y socavando los árboles y otra vegetación costera. Capaces de inundar, o anegar, cientos de metros tierra adentro más allá del nivel típico de las aguas altas, el agua que se mueve rápidamente asociada con el tsunami que inunda puede aplastar casas y otras estructuras costeras. Los tsunamis pueden alcanzar una altura vertical máxima en tierra sobre el nivel del mar, a menudo llamada altura de escurrimiento, de decenas de metros.
¿Cómo se miden u observan los tsunamis?
En las profundidades del océano, un tsunami tiene una amplitud pequeña (menos de 1 metro) pero una longitud de onda muy larga (cientos de kilómetros). Esto significa que la pendiente o inclinación de la ola es muy pequeña, por lo que es prácticamente indetectable para el ojo humano. Sin embargo, existen instrumentos de observación del océano capaces de detectar tsunamis.
Medidores de mareas
Los mareógrafos miden la altura de la superficie del mar y se utilizan principalmente para medir el nivel de las mareas. La mayoría de los mareógrafos operados por el Centro Nacional de Mareas de la Oficina de Meteorología son estaciones SEAFRAME (Sea Level Fine Resolution Acoustic Measuring Equipment). Consisten en un sensor acústico conectado a un tubo vertical abierto en su extremo inferior que se encuentra en el agua. El sensor acústico emite un pulso de sonido que viaja desde la parte superior del tubo hasta la superficie del agua, y luego se refleja de nuevo en el tubo. La distancia hasta el nivel del agua puede calcularse a partir del tiempo de recorrido del impulso. Este sistema filtra los efectos a pequeña escala, como las olas de viento, y tiene la capacidad de medir los cambios en el nivel del mar con una precisión de 1 mm.
El mareógrafo de la Isla del Coco observó el tsunami del 26 de diciembre de 2004 a su paso por la isla, como muestran estas observaciones realizadas durante el mes de diciembre.
Los altímetros satelitales
Miden la altura de la superficie del océano directamente mediante el uso de pulsos electromagnéticos. Éstos se envían a la superficie del océano desde el satélite y la altura de la superficie del océano puede determinarse conociendo la velocidad del pulso, la ubicación del satélite y midiendo el tiempo que el pulso tarda en volver al satélite. Uno de los problemas de este tipo de datos satelitales es que pueden ser muy escasos: algunos satélites sólo pasan por un lugar determinado aproximadamente una vez al mes, por lo que se tendría suerte si se detectara un tsunami, ya que viajan muy rápido. Sin embargo, durante el tsunami del 26 de diciembre de 2004 en el Océano Índico, el altímetro del satélite Jason se encontraba en el lugar correcto en el momento adecuado.
La siguiente imagen muestra la altura de la superficie del mar (en azul) medida por el satélite Jason dos horas después de que el terremoto inicial golpeara la región al sureste de Sumatra (mostrada en rojo) el 26 de diciembre de 2004. Los datos fueron tomados por un altímetro de radar a bordo del satélite a lo largo de una pista que atraviesa el Océano Índico cuando las olas del tsunami acababan de llenar toda la Bahía de Bengala. Los datos mostrados son las diferencias en la altura de la superficie del mar con respecto a observaciones anteriores realizadas a lo largo de la misma pista 20-30 días antes del terremoto, mostrando las señales del tsunami.
Imagen cortesía de NASA/JPL-Caltech
El sistema DART
En 1995 la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) comenzó a desarrollar el sistema de Evaluación e Información de Tsunamis en Profundidades (DART). Actualmente, se ha desplegado un conjunto de estaciones en el Océano Pacífico. Estas estaciones proporcionan información detallada sobre los tsunamis cuando aún están lejos de la costa. Cada estación consta de un registrador de presión del fondo marino que detecta el paso de un tsunami. (La presión de la columna de agua está relacionada con la altura de la superficie del mar) . Los datos se transmiten a una boya de superficie mediante un sonar. La boya de superficie transmite entonces la información por radio al Centro de Alerta de Tsunamis del Pacífico (PTWC) vía satélite. El registrador de presión del fondo dura dos años, mientras que la boya de superficie se sustituye cada año. El sistema ha mejorado considerablemente la previsión y la alerta de los tsunamis en el Pacífico.
El tsunami del Océano Índico del 26 de diciembre de 2004
Un terremoto submarino en el Océano Índico el 26 de diciembre de 2004 produjo un tsunami que causó uno de los mayores desastres naturales de la historia moderna. Se sabe que más de 200.000 personas perdieron la vida.
Las olas devastaron las costas de partes de Indonesia, Sri Lanka, India, Tailandia y otros países, con olas de hasta 15 m de altura que llegaron hasta Somalia, en la costa oriental de África, a 4.500 km al oeste del epicentro. La refracción y difracción de las olas hizo que el impacto del tsunami se notara en todo el mundo y las estaciones de control del nivel del mar en lugares como Brasil y Queensland también sintieron el efecto del tsunami.
Esta animación (10,4Mb) fue producida por científicos del Centro Nacional de Mareas de la Oficina de Meteorología. Se utilizó un modelo numérico para reproducir la generación y propagación del tsunami y muestra cómo se propagaron las olas por las cuencas oceánicas del mundo.
El terremoto tuvo lugar alrededor de la 1 de la madrugada UTC (8 de la mañana hora local) en el Océano Índico, frente a la costa occidental del norte de Sumatra. Con una magnitud de 9,0 en la escala de Richter, fue el mayor desde el terremoto de 1964 frente a Alaska e iguala al cuarto mayor desde 1900, cuando comenzó el registro sismográfico mundial preciso.
El epicentro del terremoto se situó a unos 250 km al sur-sureste de la ciudad indonesia de Banda Aceh. Fue un raro terremoto de megatriz y se produjo en la interfaz de las placas tectónicas de la India y Birmania. La causa fue la liberación de tensiones que se producen cuando la placa de la India subduce por debajo de la placa de Birmania. Un megaterremoto se produce cuando una placa tectónica se desliza por debajo de otra, provocando un movimiento vertical de las placas. Este gran desplazamiento vertical del fondo marino generó el devastador tsunami, que causó daños en una zona tan extensa del océano Índico.
El terremoto también tuvo una extensión geográfica inusual. Se estima que 1.200 km de falla se deslizaron unos 15 m a lo largo de la zona de subducción en un período de varios minutos. Dado que los 1.200 km de falla afectados por el terremoto tenían una orientación casi norte-sur, la mayor fuerza de las olas se produjo en dirección este-oeste. Bangladesh, que se encuentra en el extremo norte del Golfo de Bengala, tuvo muy pocas víctimas a pesar de ser un país poblado de baja altitud.
Debido a las distancias, el tsunami tardó entre quince minutos y siete horas (en el caso de Somalia) en llegar a las distintas costas. (Véase este mapa de tiempo de viaje). Las regiones del norte de la isla indonesia de Sumatra fueron golpeadas muy rápidamente, mientras que Sri Lanka y la costa oriental de la India fueron golpeadas aproximadamente dos horas después. Tailandia también fue golpeada unas dos horas más tarde, a pesar de estar más cerca del epicentro, porque el tsunami viajó más lentamente en el poco profundo mar de Andamán, frente a su costa occidental.
Al llegar a la costa, la altura del tsunami varió mucho, dependiendo de su distancia y dirección desde el epicentro y de otros factores como la batimetría local. Los informes indican que la altura varía desde 2-3 m en la costa africana (Kenia) hasta 10-15 m en Sumatra, la región más cercana al epicentro.