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Mapa láser en 3D muestra cambios después de un sismo | Imprimir |
Escrito por Colaborador on Viernes, 10 de Febrero de 2012 21:20   

Por Alejandro Hinojosa Corona / Departamento de Geología, CICESE

La Tierra “sólida” no es tan sólida; está en una continua transformación generando montañas y abriendo océanos, donde la mayoría de estos procesos ocurren muy lentamente para ser apreciados por cualquier humano en su ciclo de vida. Incluso en fuertes temblores, es difícil cuantificar las deformaciones en el relieve, si no tenemos una perspectiva objetiva de antes y otra después el evento.

La revista Science en su edición del 10 de febrero de 2012, publica un artículo sobre cómo pudo generarse un mapa por medio de láser donde se  muestran las deformaciones del relieve detectando cambios de pocos centímetros en la zona de ruptura del terremoto ocurrido el domingo de Pascua de 2010 (4 de abril), cerca de Mexicali, Baja California.

El temblor de magnitud 7.2  generó una ruptura de 120 kilómetros de longitud desde la desembocadura del río Colorado hasta la frontera con Estados Unidos, a lo largo de la sierra Cucapá, sobre un sistema de fallas en dormancia, al menos instrumental. Nadie esperaba por ahí un temblor de esa magnitud, fue una sorpresa para los sismólogos.science_uno

La importancia del trabajo publicado en Science estriba en contar con  la perspectiva de antes y después del temblor por medio de tecnología LiDAR (Light Detection And Ranging), la cual reconstruye la sinuosidad del relieve del terreno con asombrosa fidelidad a través de los rebotes de pulsos láser. Los equipos LiDAR aerotransportados emiten y reciben secuencias de pulsos láser a frecuencias de 100 mil pulsos por segundo (100KHz) o mayores, reconstruyendo la superficie del terreno a través de densas nubes de puntos en tres dimensiones (3D). Al sobrevolar el área, se emiten secuencias de pulsos láser para capturar los rebotes y “escanear” la topografía de la  superficie.

En Estados Unidos tienen tiempo preparándose para estudiar los efectos de un gran temblor por medio de esta tecnología, estableciendo de esta manera una perspectiva previa a su ocurrencia. A través de diferentes iniciativas han “mapeado” los corredores de las fallas donde se espera con mayor probabilidad la ocurrencia de este gran temblor. Se ha “mapeado” sistemáticamente con tecnología LIDAR la traza del complejo de  fallas de San Andrés, desde la frontera con México hasta San Francisco. Iniciativas como la de B4 (que se lee en inglés como “before” = antes) o las de  Earthscope preparan el terreno para estudiar el gran temblor que se espera en California. Las nubes de puntos 3D y productos derivados se encuentran ya disponibles en el portal opentopography.org.

En este caso, el gran temblor (7.2) ocurrió en México, justo al sur de la frontera con California produciendo una larga ruptura sobre rocas graníticas y volcánicas en una zona desértica con escasa o nula vegetación -condiciones óptimas para el estudio de los efectos de los grandes temblores-, generando desplazamientos espectaculares cercanos a los 2 metros en algunos sitios.

Mejor aún: el Instituto Nacional de Geografía y Estadística (INEGI) había realizado un levantamiento regional LIDAR en 2006 sobre la zona, estableciendo la primera oportunidad para mapear por LIDAR diferencial (antes-después) los efectos de un gran temblor. De esta manera se contaba con la perspectiva previa; faltaba la posterior al temblor.

Las circunstancias  desencadenaron en una serie de colaboraciones científicas entre México y Estados Unidos. Pocas horas después del temblor, el Dr. John Fletcher, investigador del CICESE y sus estudiantes se encontraron en la sierra Cucapá con Ken Hudnut, del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) para hacer reconocimientos por helicóptero, “mapeando” a detalle la ruptura en superficie de la falla.

Michael Oskin, de la Universidad de California en Davis (UC Davis) y Ramón Arrowsmith, de Arizona State University (ASU) sometieron un proyecto a la bolsa de respuesta rápida de la Fundación Nacional para la Ciencia (NFS) de Estados Unidos para realizar un levantamiento LIDAR sobre la ruptura de la falla.

Finalmente se aprobó el apoyo de la NSF y en agosto de 2010 se realizó el levantamiento aéreo LIDAR, cuatro meses después del temblor pero con las “cicatrices” aun frescas. El Centro Nacional de Mapeo Láser Aéreo (NCALM, por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos, escanéo  con pulsos laser el corredor de la ruptura cubriendo en tres días un área de 370 kilómetros cuadrados con una densidad mayor a los nueve puntos por metro cuadrado.

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En el artículo Near-Field Deformation from the El Mayor–Cucapah Earthquake Revealed by Differential LIDAR, se presentan los resultados de la comparación de los levantamientos aéreos LIDAR de antes y después del temblor; la comparación de ambos modelos revela las zonas que se hundieron y cuáles se levantaron, con una precisión nunca antes lograda. En las figuras que acompaña esta nota se muestran segmentos del relieve del corredor escaneado: la superficie se ha coloreado con la diferencia de los dos levantamientos (antes-después). El color azul significa hundimiento, y el rojo acrecentamiento.

lidar2_300Es la primera vez que se miden por esta técnica los efectos de un gran temblor, y correspondió al ocurrido en Baja California en abril de 2010. El primer autor en la publicación es Michael Oskin, de UC-Davis y aparecemos, como coautores, científicos y estudiantes de la División de Ciencias de la Tierra del CICESE: John Fletcher y su estudiante Orlando Terán por el mapeo de la ruptura en el campo; Javier González por las mediciones GPS en el campo durante el escanéo aéreo, y Alejandro Hinojosa por su contribución para el análisis de los modelos del relieve de antes y después del temblor. Los demás autores son Michael Oskin, de la Universidad de California en Davis; Ramon Arrowsmith, de ASU; Austin Elliot y Peter Gold, estudiantes de UC Davis; Eric Fielding del JPL; Ken Hudnut, del USGS y Jing Liu-Zeng del Laboratorio Nacional en Dinámica de Temblores de China.

El levantamiento aéreo LIDAR revela características difícilmente apreciables desde el nivel de suelo. Por ejemplo, la expresión en superficie de las fallas que corren bajo campos agrícolas en las planicies de inundación del río Colorado.

El trabajo publicado fue financiado por la National Science Foundation (NSF), el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), la NASA y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) de México.

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Aprovechando la nota y relacionado con el “mapeo” de esta frontera de placas que generó el temblor, se informa que entre el 31 de enero y el 3 de febrero de 2012  se hizo el primer levantamiento aéreo de radar en la valle de Mexicali. Este es el primero  de una serie de vuelos que se harán para medir la deformación posterior al sismo de Pascua. El Dr. Eric Fielding del JPL, coautor del trabajo de LIDAR, es el investigador principal del proyecto donde participarán investigadores y estudiantes de Ciencias de la Tierra del CICESE. Para mayor información puede consultar esta página, o esta otra.

Última actualización ( Lunes, 13 de Febrero de 2012 21:04 )