Investigadores de la NASA detectan tsunamis por su ruido en la atmósfera

Las olas se agitan en Onomea Bay, Hawái, donde el nivel del mar se elevó más de 30 pies (9 metros) durante el mortal tsunami del 1 de abril de 1946. La tecnología emergente podría ayudar a detectar estos peligros naturales a través de las ondas acústicas y de gravedad que lanzan hacia el espacio.

La nueva tecnología de monitoreo de peligros utiliza señales de GPS para ir a la caza de olas en el Cinturón de Fuego del Pacífico. El objetivo a largo plazo de GUARDIAN es aumentar los sistemas de alerta temprana.

Provocados por terremotos, volcanes submarinos y otras fuerzas que sacuden la Tierra, los tsunamis pueden devastar las comunidades costeras. Y cuando se trata de brindar una advertencia anticipada, cada segundo cuenta. Los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA están probando un enfoque novedoso para detectar, desde los confines de la atmósfera, las olas más letales del océano.

Llamado GUARDIAN (GNSS Upper Atmospheric Real-time Disaster Information and Alert Network), el sistema de monitoreo experimental aprovecha los datos de grupos de GPS y otros satélites de orientación que orbitan nuestro planeta. En conjunto, estos grupos se conocen como sistemas satelitales de navegación global o GNSS. Sus señales de radio viajan a cientos de estaciones terrestres científicas en todo el mundo, y la red Global Differential GPS (GDGPS) de JPL procesa los datos, lo que mejora la precisión posicional en tiempo real hasta unas pocas pulgadas (aproximadamente 10 centímetros).

Esta animación muestra cómo las ondas de energía del terremoto y tsunami de Tohoku-Oki del 11 de marzo de 2011 perforaron la ionosfera de la Tierra en las cercanías de Japón, perturbando la densidad de los electrones. Estas perturbaciones fueron monitoreadas rastreando señales de GPS entre satélites y receptores terrestres.

El nuevo sistema tamiza las señales en busca de pistas de que ha surgido un tsunami en algún lugar de la Tierra. ¿Como funciona? Durante un tsunami, muchas millas cuadradas de la superficie del océano pueden subir y bajar casi al unísono, desplazando una cantidad significativa de aire por encima. El aire desplazado se propaga en todas direcciones en forma de ondas sonoras y de gravedad de baja frecuencia. En varios minutos, estas vibraciones alcanzan la capa superior de la atmósfera: la ionosfera cargada eléctricamente y cocinada por el Sol. El consiguiente choque de ondas de presión con partículas cargadas puede distorsionar muy levemente las señales de los satélites de navegación cercanos.

Si bien las herramientas de navegación generalmente buscan corregir tales perturbaciones ionosféricas, los científicos pueden usarlas como una campana de alarma que salva vidas, señaló Léo Martire, científico del JPL que desarrolla GUARDIAN. "En lugar de corregir esto como un error, lo usamos como datos para encontrar peligros naturales", dijo Martire.

La tecnología aún está madurando, dijo Martire, quien copreside un grupo de trabajo dentro del Comité Internacional de GNSS de las Naciones Unidas que está explorando el uso de sistemas de navegación por satélite para mejorar las estrategias de alerta temprana. Actualmente, los resultados casi en tiempo real de GUARDIAN deben ser interpretados por expertos capacitados para identificar señales de tsunamis. Pero ya es una de las herramientas de monitoreo más rápidas de su tipo: en 10 minutos puede producir una especie de instantánea del estruendo de un tsunami que llega a la ionosfera. Y potencialmente podría proporcionar hasta una hora de advertencia, dependiendo de la distancia del origen del tsunami desde la costa.

Una señal de evacuación apunta a un terreno más seguro en Phuket, Tailandia, donde un tsunami catastrófico siguió a un terremoto submarino el 26 de diciembre de 2004. Uno de los desastres naturales más mortíferos de la historia moderna, al menos 225,000 personas en varios países murieron.

"Prevemos que GUARDIAN algún día complementará los instrumentos terrestres y oceánicos existentes, como sismómetros, boyas y mareógrafos, que son muy efectivos pero carecen de una cobertura sistemática del océano abierto", dice Siddharth Krishnamoorthy, también parte del equipo de desarrollo del JPL. . Los científicos afiliados al programa de Desastres de la NASA actualmente usan instrumentos terrestres en las estaciones GNSS para una detección más rápida de tsunamis.

"Cuando hay un gran terremoto cerca del océano, queremos saber rápidamente la magnitud y las características del terremoto para comprender la probabilidad de que se genere un tsunami, y queremos saber si realmente se generó un tsunami", dijo Gerald Bawden. , el científico del programa para la superficie y el interior de la Tierra en la sede de la NASA en Washington. "Hoy en día, hay dos formas de saber si se generó un tsunami antes de que toque tierra: las boyas DART de la NOAA y las observaciones de la ionosfera del GNSS. Hay un número limitado de boyas y son muy costosas, por lo que los sistemas como GUARDIAN tienen el potencial de complementar los sistemas actuales. sistemas de alerta".

Obtenga las últimas noticias de JPL

En este momento, el equipo de GUARDIAN está enfocado en el Anillo de Fuego geológicamente activo del Océano Pacífico. Alrededor del 78% de los más de 750 tsunamis confirmados entre 1900 y 2015 ocurrieron en esta región, según una base de datos histórica mantenida por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). GUARDIAN actualmente monitorea un poco más de la mitad de la región de interés en el Pacífico.

El equipo de GUARDIAN está desarrollando un sitio web para permitir a los expertos explorar el estado de la ionosfera casi en tiempo real mediante el estudio de enlaces de estaciones satelitales individuales en la red GNSS. Los usuarios pueden acceder a los datos de alrededor de 90 estaciones alrededor del Cinturón de Fuego del Pacífico y descubrir señales de interés minutos después de que ocurra un evento. El equipo tiene como objetivo ampliar la cobertura y refinar el sistema hasta un punto en el que pueda señalar automáticamente los tsunamis y otros peligros, incluidas las erupciones volcánicas y los terremotos.

Jane J. Lee / Andrew Wang

Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California.

818-354-0307 / 626-379-6874

[email protected] / [email protected]

Escrito por Sally Younger

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