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ciudades iluminadas

30. Contaminación sísmica y calentamiento global: una cuestión de magnitudes planetarias.

Imagen NASA de la iluminación artificial de la Tierra.

El gráfico anterior representa el número de terremotos registrados por el IGN en Galicia (longitudes: -7.30.00,  -8.95.00; latitudes: 41.85.00, 43.85.00)  entre el uno de enero de 2002 y el veinticinco de diciembre de 2012: diez años y 983 eventos sísmicos identificados. Pero tranquilos, no hay más riesgo sísmico el fin de semana. Lo que vemos es un ejemplo de un artefacto en una medida, un error sistemático generado por las condiciones de muestreo. Los días de semana el ruido sísmico generado por la mayor actividad industrial y urbana enmascara la señal de los terremotos más débiles.

Este gráfico  representa lo mismo que el primero pero para lapsos de seis horas. Entre las 00 y las 06 horas, la mínima actividad humana permite una escucha más limpia de los sismógrafos, y en consecuencia el número de terremotos registrados es máximo -en torno a 50 de media- El máximo ruido sísmico se produce entre 06 y las 18 horas de los días laborables, doce horas en las que  se detectan unos 30 terremotos de media, un tercio de los que se escucharían con un ruido de domingo., En términos de magnitud media (que mide la energía del terremoto), la gráfica presenta un aspecto inverso, aunque el efecto se ve peor. Los mínimos de magnitud matinales de los días laborables no se deben a una menor actividad sísmica, sino a que los terremotos más débiles no son registrados y por tanto no se suman a la media, que de este moto tiene valores más altos. Desglosada la actividad sísmica por magnitudes, se comprueba que las franjas horarias convergen hacia magnitudes de 2-2,3, justo la magnitud en la que los terremotos -si no son muy profundos- comienzan a ser sentidos por las personas. Así pues, que el ruido sísmico disminuya hacia energías comparables a los terremotos sentidos no es solo porque esos microseismos requieren de mayor energía -y son más costosos de crear- sino por que sus efectos -las molestias y daños a las personas y las cosas- son más evidentes

Por lo general, a los sismólogos no les interesa mucho el ruido sísmico; lo que les importa.son los terremotos naturales, y en consecuencia lo común es que se ocupen en desarrollar instrumentos de cómputo para eliminar este ruido, no para interpretarlo. Pero por fortuna, siempre hay excepciones, y hace ya más de un siglo los primeros estudiosos de este fenómeno comprendieron que el ruido sísmico informaba de cosas tan sutiles como el embate de las olas del océano en la costa o los golpes barométricos de los frentes de bajas y altas presiones. Hoy, estas curiosidades están teniendo insospechadas aplicaciones, y a través de los viejos registros sísmicos los especialistas son capaces de reconstruir registros de tormentas marinas de hace décadas -cuando no había satélites para el estudio del clima global- y compararlos con los actuales.

Pero en cualquier caso la atención se focaliza sobre la fuente del ruido, y el ruido mismo -como tal- no se toma en consideración, ni sus consecuencias sobre el medio natural -las rocas y el subsuelo- cuando no sea que afecte a las personas y sus propiedades. Y sin embargo, esto no debería ser así. No, por lo siguiente.

La energía acumulada de todos los terremotos registrados en un cuadrado que circunscribe Galicia (latitud 41º a 45º; longitud -6º a -9º) entre enero de 2002 y diciembre de 2012 fue de 6,52 E11 (seiscientos mil millones de julios). Un número enorme, aunque depende con qué se compare. Por ejemplo, en 2010, los gallegos quemamos 2.016.596 TEP (tonelada equivalente de petróleo) sólo en transporte terrestre. Como cada TEP contiene la increíble cantidad de 4,2 E10 J (unos cuarenta y dos mil millones de julios, en números redondos), resulta que en 2010  los gallegos quemamos en transporte 8,44 E16 J ¡¡130.000 veces más energía que la suma de todos los terremotos de Galicia en 10 años!! Bastaría con que un uno por mil de este gasto energético fuese transmitido a la corteza para que esta tomara 130 veces más energía que la liberada por los terremotos en una década. En realidad, la energía que los gallegos transmitimos al subsuelo tan solo haciendo rodar nuestros vehículos seguramente es mucho mayor que la que liberada por todos los terremotos que se generan bajo la superficie de Galicia. Los expertos consideran que un vehículo gasta en rozamiento un 30 % de la energía consumida, (lo que tampoco es extraño ya que sin fricción los coches no podrían acelerar ni frenar -que es lo que pasa cuando patinan sobre hielo, por ejemplo-), así que los gallegos gastamos en quemar rueda -y asfalto- 2,78 E16 J el año 2010, casi cinco mil veces más energía que la liberada por el seísmo de Triacastela de 1997 (magnitud 5,3), que causó una víctima mortal por infartoDesde luego, buena parte de ese rozamiento calienta y desgasta las ruedas y el firme de las carreteras, -como saben muy bien los aficionados a la F1-, pero queda aún una parte de energía que se transmite al terreno en forma de vibración, y considerando las magnitudes involucradas, incluso porcentajes del 1 o el 2 % suman cantidades ingentes de energía. 

Desde luego, Galicia es un rincón de baja sismicidad relativamente urbanizado en el mundo desarrollado, pero el mundo es muy grande y tiene zonas de sísmica muy activa y también enormes desiertos despoblados, y en general está relativamente subdesarrollado, ¿qué pasa entonces?

En todo el mundo, y según las cifras de ocurrencia estimadas por USGS, la energía liberada total por los terremotos en un año ronda los 2,13 E18 J, es decir, unas ¡¡seis milésimas!! de la producida y consumida por el hombre en todo el mundo en 2010, que fue unos 5 E20 J (quinientos trillones de julios). Esto es tan gordo que se necesita tiempo para asimilarlo.

¿Cuánta energía estamos transmitiendo al terreno? Nadie ha calculado todavía, pero el resultado será: mucha en comparación con al energía sísmica de la corteza.

¿Y las consecuencias? De esas sabemos menos aún: al igual que las personas y edificios en las proximidades de las carreteras más transitadas, puede que algunas especies de insectos u otros animales sufran con especial intensidad estas vibraciones y su vida se haya convertido en un infierno; en el mar -donde el sonido viaja con gran facilidad- ya se tienen en cuenta los posibles efectos de las detonaciones geofísicas sobre los mamíferos marinos y otros animales, un efecto que los anglosajones han bautizado como “seismic pollution”; Quizá también, el ruido sísmico pudiera estar en el origen del misterioso zumbido que se puede escuchar en determinadas ocasiones en la orilla del mar. En este caso el océano podría actuar como una caja de resonancia para el ruido sísmico procedente del continente, devolviéndolo a las playas como devuelve la basura que le llega de ríos y alcantarillas.

Lo único que los sismólogos nos dicen sobre el ruido sísmico urbano es que, en su mayor parte, se mitiga en unos pocos kilómetros de viaje a través del subsuelo. Pero puesto que la energía no se crea ni se destruye, esto debe significar que esta energía transmitida se transforma en trabajo mecánico -agrietando las rocas- y/o energía calorífica -calentándolas-, y este es la consecuencia que ahora quiero tratar.

Las ciudades actúan como islas de calor, pudiendo mantener la temperatura local varios grados por encima de las zonas periurbanas, tanto de día como -especialmente- de noche, cuando los tejados y el cemento irradian el calor acumulado. Hasta hace unos años,  lo que la mayor parte de los modelos climáticos hacían y en especial los del IPCC–  era  “corregir” los valores de temperaturas medidos en las ciudades para hacer “cómo si no estuvieran”, considerando los registros de las ciudades como meras anomalías -artefactos- locales, una especie de “ruido térmico”. Estos modelos simplemente ignoraban o minimizaban el hecho  de que las ciudades calientan tanto el aire como el suelo, y en su fijación por el CO2 despreciaban lo evidente: que las ciudades, minas y centros fabriles de todo el mundo son enormes hornos que calientan no solo la atmósfera, sino la corteza bajo ellas y a su alrededor.

No obstante, cada vez más investigadores -aunque todavía pocos- comienzan a tomar conciencia de la magnitud de este calentamiento e incluso proyectan aprovecharlo. En Osaka (Japón),el calor acumulado bajo la ciudad ha alterado el gradiente geotérmico del subsuelo en profundidades de decenas de metros, y un estudio realizado en varias ciudades de Alemania sugiere que acumulan calor desde hace cientos de años. Este tipo de investigación aplicada ya ha permitido evaluar la bolsa de calor acumulada en los acuíferos existentes bajo las ciudades de Colonia (Alemania) o Winnipeg (Canadá) y potencialmente aprovechable por sistemas geotérmicos de baja entalpía de 2,9 a 4,1 E16 J, suficiente como para aliemnatr la calefacción de esas ciudades unos cuentos años y -por seguir con el ejemplo- dos a tres veces  la energía quemada por el transporte terrestre de Galicia en un año.  

La cantidad de energía producida por los humanos en 2010 fue, como vimos, 160 veces mayor que la liberada por todos los  todos los terremotos del planeta, y como demuestran los sismógrafos de todo el mundo -y de Galicia-, buena parte está siendo trasladada al subsuelo terrestre en forma de energía sísmicaPor el momento desconocemos no solo la cuantía de esta transferencia sino también el modo y los ritmos en que esta energía sísmica es liberada y devuelta a la superficie, pero es muy probable el ruido sísmico esté aumentando la temperatura y la difusividad térmica de las rocas en torno a los centros urbanos, mineros e industriales.

Los mecanismos de transmisión de calor en el interior de la tierra son todavía poco conocidos. La falla de San Andrés en California -probablemente la más vigilada del planeta- genera un flujo térmico mucho más débil del esperado por los investigadores, que han bautizado esta aparente anomalía como San Andreas Heat Flow Paradox, una paradoja que se repite en otras muchas fallas a lo largo del planeta. Por otro lado, en Irán, unos geólogos de aquel país han comprobado con mediciones continuadas a lo largo de doce años -de 1992 a 2004-, que unas horas antes de un terremoto se produce un aumento de la difusividad térmica y la temperatura del suelo, que sube unos 0,4 º C.  Este aumento de la temperatura y la difusividad del suelo provoca un instantáneo incremento de la temperatura del aire sobre él. Una vez el tiene lugar el terremoto principal, la temperatura recupera los valores previos. Aunque los investigadores desconocen el detalle de los mecanismos que intervienen en un terremoto, saben que el agua subterránea juega un papel fundamental y suponen que también es muy importante en la transmisión del calor asociado al sismo. De modo previo al terremoto se produce una dilatación mecánica de la roca por la apertura de la microfisuración  -que de otra manera se encuentra cerrada- y en consecuencia aumenta la permeabilidad y la difusividad térmica.

Atendiendo a todos estos indicios, es muy probable que el ruido sísmico de origen urbano e industrial, -que se mueve en frecuencias que van desde los 0,008 a los 45 Hz y en su mayor parte se disipa a los pocos metros a kilómetros de la fuente-, esté generando un continuo difuso de microfisuras y microanomalías térmicas cuyos efectos sobre la temperatura son ya perceptibles a kilómetros de los centros urbanos.

Cada día hay más evidencias que ligan el calentamiento global al efecto local de las islas de calor urbanas. El estudio alemán al que me referí antes, por ejemplo, encuentra una correlación significativa entre la variación de la temperatura superficial de las zonas urbanas y suburbanas con la temperatura de los acuíferos bajo aquellas, y un estudio estadístico de amplio espectro llevado a cabo en más de 300 localidades de California consigue explicar las variaciones locales de temperatura de 1950 al 2000 considerando la urbanización y el uso del agua junto con factores climáticos cíclicos por la influencia del océano Pacífico.

Según el Departamento de Agricultura de los EEUU, entre 1982 y 1997 la superficie urbanizada aumentó un 34 % y a finales de siglo constituía ya el 5 % del país, un área semejante a la de la península Ibérica. Y esta tendencia ha sido general. Entre 1990 y 2000, en solo diez años, la superficie urbana creció cerca de un 15 % en Europa y un 25 % en España. Por supuesto, esta acelerada urbanización requiere una mayor producción y consumo de energía, buena parte de la cual se transfiere al terreno en forma de calor. Esta energía acumulada se libera según ritmos y mecanismos que todavía desconocemos, pero en los que el agua subterránea debe jugar un importante papel. En cualquier caso, el consumo actual de energía es tan descomunal que con la producción de un año podríamos calentar 2,1 ºC los aportes de todos los ríos de la Tierra al mar en ese periodo o subir 10 ºC la temperatura de 23.000 km3 de granito.

Quizá lo estemos haciendo.