El ruido sísmico ambiental

Si se estudia el ruido sísmico ambiental se pueden inferir las características geotécnicas del sitio donde se hizo el registro y con ellas estimar las amplificaciones que se tendrían durante un terremoto.

El ruido sísmico ambiental (RSA), es el conjunto de pequeñas vibraciones a las que está sometida la superficie de la Tierra, producto del viento, tráfico vehicular, pequeños sismos in situ, sismos de lugares lejanos, el oleaje en las costas del mar, que transfiere energía al continente, y las mareas terrestres y oceánicas, resultado de las fuerzas de gravedad que ejercen el Sol y la Luna sobre el planeta.

Este fenómeno es detectado con sismómetros, aparatos calibrados con una alta sensibilidad para registrar pequeñísimos movimientos horizontales y verticales de un sitio específico. Se han empleado para estudiar los periodos dominantes de la vibración del suelo en ambientes urbanos alrededor del mundo, incluida la Ciudad de México.

En nuestro país se ha medido el RSA en Texcoco, en la pirámide del Sol en Teotihuacán, el fondo del mar de la bahía de Zihuatanejo, en donde se encuentra la brecha sísmica de Guerrero, incluso en los lagos de Zúrich y Lucerna, ambos en Suiza.

Francisco José Sánchez Sesma, investigador del Instituto de Ingeniería de la UNAM e integrante de la Academia Mexicana de Ciencias, ha participado en estos proyectos en la parte teórica. Usando modelos matemáticos interpreta el RAS con sus múltiples fuentes como equivalente de lo que el medio le regresa al punto de observación, como si la excitación fuese un impulso en ese mismo punto.

Esta propiedad permite hablar de fuentes virtuales de ondas sísmicas y efectivamente usar el RSA para exploración. Estas vibraciones mecánicas se promedian a lo largo del tiempo, llegando a estabilizarse por lo que pueden ser útiles para caracterizar un sitio.

“Si se estudia el ruido sísmico ambiental se pueden inferir las características geotécnicas del sitio donde se hizo el registro y con ellas estimar la amplificación que se tendría durante un terremoto”, destacó el expresidente de la Academia de Ingeniería, quien agregó que con las medidas del ruido se puede identificar el periodo fundamental de vibración y, con técnicas más sofisticadas, inferir cómo es la distribución en profundidad de las velocidades de los suelos blandos y de la roca subyacente.

Este método fue empleado por primera vez en el trabajo pionero de Keiiti Aki en Japón, quien lo presentó en 1957 en su tesis doctoral. Desde entonces, se fueron acumulando distintos resultados tanto teóricos como experimentales. A finales del siglo XX se hicieron experimentos que demostraron que en el ruido había información muy importante.

“Tengo la fortuna de haberme enterado de algunos de estos desarrollos en 2003. Empecé a trabajar con Michel Campillo, un investigador francés, con quien elaboré desarrollos matemáticos que muestran que las propiedades difusivas del ruido, bajo ciertas circunstancias, permiten encontrar la respuesta impulsiva del sistema de una manera muy sencilla, cosa que con otros métodos es muy complicada”.

Si se conoce la distribución de propiedades de los suelos con la profundidad es posible calcular con métodos directos distintos escenarios de las amplificaciones y los efectos que se tendrían en caso de terremoto en un sitio particular. De ahí el interés en el RSA pues con mediciones muy económicas se pueden conocer los periodos dominantes de las ondas, la profundidad y propiedades del suelo. Se puede hacer prevención o pronóstico de los movimientos esperados para un sitio, y a partir de ello definir el uso de suelo y diseñar códigos de construcción.

“La información que obtienen los sismómetros se procesan en computadoras, de ahí se obtienen los espectros, los cuales se estudian matemáticamente para extraer lo que las señales que vienen de dos puntos tienen en común”, indicó Sánchez Sesma, quien colabora con colegas de la Universidad de Grenoble, del Instituto de Geofísica de París en la Universidad Pierre y Marie Curie, Francia; de la Universidad de Almería, España, y trabaja con Richard Weaver, de la Universidad de Illinois, Estados Unidos.

Usos en México. Las vibraciones del RSA registradas en las estaciones de la red sísmica nacional han permitido tomografías del país que arrojan información sobre cómo están distribuidas las capas de la corteza terrestre, así como de su espesor, comentó el ingeniero civil.

“En México se hacen diversas campañas para medir ruido sísmico ambiental. Después del temblor de 1985 se hicieron mapeos de medición de ruido sísmico con la participación de colegas japoneses. Se han hecho también tomografías en campos geotérmicos en Cerro Prieto, Baja California, y en el complejo de volcanes Tres Vírgenes, Baja California Sur”.

El estudio de los sismos es muy relevante debido a la frecuente actividad tectónica del país. Sería deseable, señaló Francisco José Sánchez Sesma, la existencia de más sismólogos e ingenieros mexicanos para consolidar la escuela mexicana de ingeniería sísmica y sismología; así como reforzar las contribuciones mexicanas de sismología teórica para extender los estudios de RSA y explorar nuevas posibilidades como la visualización sísmica con técnicas pasivas.