Tsunami

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Tsunami Esquema.png Un tsunami (津波, del japonés, literalmente gran ola en el puerto) o maremoto es una ola o un grupo de olas de gran energía que se producen cuando algún fenómeno extraordinario desplaza verticalmente una gran masa de agua.

Se calcula que el 90% de ellos son provocados por terremotos, en cuyo caso reciben el nombre de tsunamis tectónicos. La energía de un tsunami depende de su altura (amplitud de la onda) y velocidad. La energía total descargada sobre una zona costera también dependerá de la cantidad de picos que lleve el tren de ondas (en el reciente tsunami del índico hubo 7 picos). Este tipo de olas remueven una cantidad de agua muy superior a las olas superficiales producidas por el viento. Un tsunami tectónico producido en un fondo oceánico de 5 km de profundidad removerá toda la columna de agua desde el fondo hasta la superficie. El desplazamiento vertical puede ser tan solo de centímetros pero si se produce a la suficiente profundidad la velocidad será muy alta y la energía transmitida a la onda será enorme. Aun así, en alta mar la ola pasa casi desapercibida ya que queda camuflada entre las olas superficiales. Sin embargo, destacan en la quietud del fondo marino, el cual se agita en toda su profundidad.

Terremoto Sumatra 2004.gif La zona más afectada por este tipo de fenómenos es el Océano Pacífico debido a que en él se encuentra la zona más activa del planeta, el cinturón de fuego. Por ello, es el único océano con un sistema de alertas verdaderamente eficaz.

Históricamente el término tsunami también sirvió para referirse a las olas producidas por huracanes y temporales ("tidal waves") que, como los tsunamis, podían entrar tierra adentro pero estas no dejaban de ser olas superficiales producidas por el viento, aunque un viento excepcionalmente poderoso.

Tampoco se deben confundir con las "olas de marea", pues estas últimas están relacionadas con un desbalance oceánico producido por la atracción gravitacional que ejercen los planetas, especialmente, la Luna y el Sol sobre la Tierra. Este es un fenómeno regular y mucho más lento, aunque en algunos lugares estrechos y de fuerte desnivel se pueden llegar a crear fuertes corrientes.

Física de los tsunamis tectónicos

Los tsunamis son apreciables a partir de sismos de magnitud 6,4 y son realmente destructivos a partir de 7 en la escala de Richter.

La velocidad de las olas puede determinarse por la ecuación:

$v=\sqrt{g\cdot h}$

donde h es la profundidad a la que se produce el sismo y g la gravedad terrestre (9,8 m/s²).

A las profundidades oceánicas típicas de 4-5 km las olas viajarán a velocidades en torno a los 600 km/h o más. Su amplitud superficial o altura de la cresta H puede ser pequeña pero la masa de agua que agitan es enorme y por ello su velocidad es tan grande y, no solo eso, la distancia entre picos también lo es. Es habitual que la longitud de onda de la cadena de maremotos sea de 100 km, 200 km o más.

El intervalo entre pico y pico (período de la onda) puede durar desde menos de diez minutos hasta media hora o más. Cuando la ola entra en la plataforma continental la disminución drástica de la profundidad hace que su velocidad disminuya y empiece a aumentar su altura. Al llegar a la costa la velocidad habrá decrecido hasta unos 50 km/h mientras que la altura ya será de unos 3 a 30 m dependiendo del tipo de relieve que se encuentre. La distancia entre picos (Longitud de onda L) también se estrechará cerca de la costa.

Debido a que la onda se propaga en toda la columna de agua, desde la superficie hasta el fondo, se puede hacer la aproximación a la teoría lineal de la hidrodinámica. Así, el flujo de energía E se calcula como:

$E= \frac{1}{8} d \cdot g^{\left(3/2\right)} \cdot H^2 \cdot h^{\left(1/2\right)}$

siendo d la densidad del fluido.

La teoría lineal predice que las olas conservarán su energía mientras no rompan en la costa. La disipación de la energía cerca de la costa dependerá, como se ha dicho, de las características del relieve marino. La manera como se disipa dicha energía antes de romper depende de la relación H/h sobre la cual hay varias teorías. Una vez llega a tierra la forma en que la ola rompe depende de la relación H/L. Como L siempre es mucho mayor que H las olas romperán como lo hacen las olas bajas y planas. Esta forma de disipar la energía es poco eficiente y lleva a la ola a adentrarse tierra adentro como una gran marea.

Cuanto más abrupta sea la costa más altura alcanzará pero seguirá teniendo forma de onda plana. Se puede decir que hay un trasvase de energía de velocidad a amplitud. La ola se frena pero gana altura. Pero la amplitud no es suficiente para explicar el poder destructor de la ola. Incluso en un tsunami de menos de 5 m los efectos pueden ser devastadores. La ola es mucho más de lo que se ve. Arrastra una masa de agua mucho mayor que cualquier ola convencional por lo que el primer impacto del frente de la onda viene seguido del empuje del resto de la masa de agua perturbada que presiona haciendo que el mar se adentre más y más en Tierra. Por ello, la mayoría de tsunamis tectónicos son vistos más como una poderosa riada en la cual es el mar el que inunda a la tierra, y lo hace a gran velocidad.

Antes de su llegada normalmente el mar acostumbra a retirarse varios centenares de metros, como una rápida marea baja. Desde entonces hasta que llega la ola principal pueden pasar de 5 a 10 minutos. A veces, antes de llegar la cadena principal de tsunamis, los que realmente arrasarán la zona, pueden aparecer "microtsunamis" de aviso. Así ocurrió el 26 de diciembre del 2004 en las costas de Sri Lanka donde, minutos antes de la llegada de la ola fuerte, pequeños tsunamis entraron unos cincuenta metros playa adentro provocando el desconcierto entre los bañistas antes de que se les echara encima la ola mayor. Según testimonios: se vieron rápidas y sucesivas mareas bajas y altas, luego el mar se retiró por completo y solo se sintió el estruendo atronador de la gran ola que venía.

Debido a que la energía de los tsunamis tectónicos es casi constante pueden llegar a cruzar océanos y afectar a costas muy alejadas del lugar del suceso. La trayectoria de las ondas puede modificarse por las variaciones del relieve abisal, fenómeno que no ocurre con las olas superficiales. Los tsunamis tectónicos, al producirlos el desplazamiento vertical de una falla la onda que generan suele ser un tanto especial. Su frente de onda es recto en casi toda su extensión. Solo en los extremos se va diluyendo la energía al curvarse. La energía se concentra, pues, en un frente de onda recto lo que hace que las zonas situadas justo en la dirección de la falla se vean relativamente poco afectadas, en contraste con las zonas que quedan barridas de lleno por la ola, aunque estas se sitúen mucho más lejos. El peculiar frente de onda es lo que hace que la ola no pierda energía por simple dispersión geométrica¹ sobre todo en su zona más central. El fenómeno es parecido a una onda encajonada en un canal o río. La onda al no poder dispersarse mantiene constante su energía. En un tsunami sí existe, de hecho, cierta dispersión pero, sobre todo, se concentra en las zonas más alejadas del centro del frente de onda recto.

En la imagen animada del tsunami del índico (Diagrama de la onda) se puede observar cómo la onda se curva por los extremos y cómo Bangladesh, al estar situado justo en la dirección de la falla fracturada, apenas sufre sus efectos, mientras que Somalia, a pesar de encontrarse mucho más lejos, cae justo en la dirección de la zona central de la ola que es donde la energía es mayor y se conserva mejor.

¹Dispersión de la energía debido al alargamiento del frente de onda.

Sostiene el profesor Manuel García Velarde que los tsunamis son ejemplos paradigmáticos de este tipo especial de ondas no lineales conocidas como solitones (u ondas solitarias). El concepto de solitón fue introducido por los físicos N. Zabusky y M. Krustal en 1965, aunque ya habían sido estudiados anteriormente, entre otros, por D. Korteweg y G. de Vries, a finales del siglo XIX.

El fenómeno físico (y concepto matemático) solitón fue descrito, en el siglo XIX, por J. S. Russell en canales de agua de poca profundidad, y son observables también en otros lugares. Manuel García Velarde dice:

En ríos (de varios metros de altura: mascaret del río Sena o bore del río Severn) y en estrechos (como en la pycnoclina del estrecho de Gibraltar donde pueden alcanzar hasta cien metros de amplitud aunque sean apenas perceptibles en la superficie del mar) o en el océano (tsunami es una ola gigantesca en un puerto que ocurre como etapa final de una onda solitaria que ha recorrido de tres a cuatro mil kilómetros a unos ochocientos kilómetros por hora, por ejemplo de Alaska a Hawai)". ^*

Otros tipos de tsunamis

Existen otros mecanismos generadores menos corrientes que también pueden producirlos como erupciones volcánicas, deslizamientos de tierra, meteoritos o explosiones submarinas. Estos fenómenos pueden producir olas enormes, mucho más altas que las de los tsunamis corrientes. Ese tipo de tsunamis son los llamados Megatsunamis aunque este término no es científico, puede usarse de forma poco rigurosa para referirse a los tsunamis generados por causas no tectónicas. De todas estas causas alternativas la más común es la de los deslizamientos de tierra producidos por erupciones volcánicas explosivas que pueden hundir islas o montañas enteras en el mar en cuestión de segundos. También existe la posibilidad de desprendimientos naturales tanto en superficie como bajo ella. Este tipo de tsunamis tiene diferencias bastante drásticas con los tsunamis tectónicos.

En primer lugar la cantidad de energía que interviene. Está el terremoto del Océano Índico de 2004 con una energía desarrollada de unos 32.000 MT. Solo una pequeña fracción de ésta se traspasará al tsunami. Por el contrario, un ejemplo clásico de megatsunami sería la explosión del volcán Krakatoa cuya erupción generó una energía de 300 MT. Sin embargo, se midió una altitud en las olas de hasta 50 m muy superior a la de las medidas por los tsunamis del Océano Índico. La razón de estas diferencias estriba en varios factores. Por una parte el mayor rendimiento en la generación de las olas por parte de este tipo de fenómenos, menos energéticos pero que transmiten gran parte de su energía al mar. En un seísmo la mayor parte de la energía se invierte en mover las placas. Pero aun así, la energía de los tsunamis tectónicos sigue siendo mucho mayor que la de los megatsunamis. Otra de las causas es el hecho de que un tsunami tectónico distribuye su energía a lo largo de una superficie de agua mucho mayor mientras que los megatsunamis parten de un suceso muy puntual y localizado. En muchos casos, los megatsunamis también sufren una mayor dispersión geométrica debido justamente a la extrema localización del fenómeno. Además suelen producirse en aguas relativamente poco profundas de la plataforma continental. El resultado, es una ola con mucha energía en amplitud superficial pero de poca profundidad y menor velocidad. Este tipo de fenómenos es increíblemente destructivo en las costas cercanas al desastre pero se diluye con rapidez. Esa disipación de la energía no solo se da por una mayor dispersión geométrica sino también porque no suelen ser olas profundas lo cual conlleva turbulencias entre la parte que oscila y la que no. Eso comporta que su energía disminuya bastante durante el trayecto.

El ejemplo típico, y más cinematográfico, de megatsunami es el causado por la caída de un meteorito en el océano. De ocurrir tal cosa se producirían ondas curvas de gran amplitud inicial, bastante superficiales que sí tendrían dispersión geométrica y disipación por turbulencia por lo que a grandes distancias quizá los efectos no fueran tan dañinos. Una vez más los efectos estarían, sobre todo, localizados en las zonas cercanas al impacto. El efecto es exactamente el mismo que el de lanzar una piedra a un estanque. Evidentemente si el meteorito fuera lo suficientemente grande, daría igual cuan alejado se encontrara el continente del impacto, las olas lo arrasarían de todas formas con una energía inimaginable. Tsunamis apocalípticos de esa magnitud debieron producirse hace 65 millones de años cuando un meteorito cayó en la actual península de Yucatán. Este mecanismo generador es, sin duda, el más raro de todos, de hecho, no se tienen registros históricos de ninguna ola causada por un impacto.

Algunos geólogos especulan que un megatsunami podría producirse en un futuro próximo (en términos geológicos) cuando se produzca un deslizamiento en el volcán de la parte inferior de la isla de La Palma, en las Islas Canarias (Cumbre Vieja). Sin embargo, aunque existe esa posibilidad (de hecho algunos valles de Canarias como el de Güímar (Tenerife) o el del Golfo (El Hierro) se formaron por episodios geológicos de este tipo), no parece que eso pueda ocurrir a corto plazo, sino dentro de cientos o miles de años. Esta especulación ha causado una cierta polémica, siendo tema de discusión entre distintos geólogos.

Tsunamis en el pasado

1650 adC - Santorini

Se cree que el mito de la Atlántida está basado en la dramática destrucción de la Civilización Minoica que habitaba en Creta en el siglo XVI adC, las olas que generó la explosión de la isla volcánica de Santorini destruyeron al completo la ciudad de Teras que se situaba en ella y que era el principal puerto comercial de los minoicos. Las olas llegaron a Creta con 100 o 150 m de altura asolando puertos importantes de la costa norte de la isla como los de Knosos. Gran parte de su flota quedó destruida y sus cultivos malogrados por el agua de mar y la nube de cenizas. Los años de hambruna que siguieron debilitaron al gobierno central y la repentina debilidad de los antaño poderosos cretenses los dejó a merced de las invasiones dóricas. La explosión de Santorini se cree que fue muy superior a la del Krakatoa.

1755 - Lisboa

Lissabon-2.jpg de 1755]] 2004-tsunami.jpg en Tailandia.]]

Se conservan muchas descripciones de olas catastróficas en la antigüedad, especialmente en la zona mediterránea. Miles de portugueses que sobrevivieron al gran Terremoto de Lisboa de 1755 murieron en los instantes posteriores debido a un tsunami. Antes de la llegada de la enorme ola las aguas se retiraron hacia el mar, mostrando mercancías y cascos de barcos olvidados que yacían en el lecho del puerto.

1883 - Krakatoa

En 1883 la explosión del Krakatoa produjo una ola que acabó con la vida de más de 35.000 personas. La repentina entrada de agua de mar en la caldera volcánica fue el detonante para que más de media montaña se derrumbara y se volatilizara transmitiendo gran parte de esa energía al mar. Pero no solo las olas mataron ese día. Enormes coladas piroclásticas viajaron incluso sobre el fondo marino y emergieron en las costas más cercanas de Java y Sumatra haciendo hervir el agua y abrasando todo lo que encontraban a su paso. Así mismo, la explosión emitió a la estratosfera gran cantidad de aerosoles que provocaron una bajada global de las temperaturas.

1908 - Messina

El 28 de diciembre de 1908 se produjo un terrible terremoto en las regiones de Sicilia y Calabria en el sur de Italia. Fue acompañado de un maremoto arrasó completamente la ciudad de Messina en Sicilia. La ciudad quedó totalmente destruida y tuvo que ser levantada de nuevo en el mismo lugar. Se calcula que murieron cerca de 70.000 personas en la catástrofe. La ciudad contaba entonces con unos 150.000 habitantes. También la ciudad de Reggio di Calabria situada al otro lado del Estrecho de Messina sufrió importantes consecuencias. Fallecieron unas 15.000 personas sobre una población total de 45.000 habitantes.

1946 - Tsunami del Pacífico

Un terremoto en el Pacífico provocó un tsunami que acabó con 165 vidas en Hawai y Alaska. Este tsunami hizo que los estados del área del pacífico creasen un sistema de alertas que entró en funcionamiento el año 1949.

1960 - Terremoto de Valdivia

El Terremoto de Valdivia (también llamado el Gran Terremoto de Chile), ocurrido el 22 de mayo de 1960 es el sismo de mayor intensidad registrado en la historia. Se produjo a las 19:11 UTC (al comenzar la tarde según la hora local), tuvo una magnitud de 9,5 en la escala de Ritcher y de XI a XII en la escala de Mercalli y afectó al sur de Chile.

Su epicentro se localizó en Valdivia en los 39,5º de latitud sur y a los 74,5º de longitud oeste, el hipocentro se localizó a 60 km de profundidad, aproximadamente 700 km al sur de Santiago. El sismo causó un tsunami que se propagó por el Océano Pacífico y devastó Hilo a 10.000 km del epicentro, como también las regiones costeras de Sudamérica. El número total de víctimas fatales causadas por la combinación de terremoto-tsunami se estima en 3.000.

En los minutos posteriores un Tsunami arrasó lo poco que quedaba en pie. El mar se recogió por algunos minutos y luego una gran ola se levantó destruyendo a su paso casas, animales, puentes, botes y, por supuesto, muchas vidas humanas. Como consecuencia del sismo, se originaron tsunamis que arrasaron las costas de Japón (138 muertes y daños por U$ 50 millones), Hawaii (61 muertes y U$75 millones en daños), Filipinas (32 muertes y desaparecimientos). La Costa Oeste de Estados Unidos también registró un tsunami que provocó daños por más de U$ 500.000

1979 - Tumaco

Un terremoto importante de magnitud 7,9 ocurrió a las 7:59:4,3 (UTC) el 12 de diciembre de 1979 a lo largo de la costa pacífica de Colombia y Ecuador. El terremoto y el tsunami asociado fueron responsables de la destrucción de por lo menos seis aldeas de pesca y de la muerte de centenares de personas en el departamento de Nariño en Colombia. El terremoto fue sentido en Bogotá, Cali, Popayán, Buenaventura y otras ciudades y aldeas importantes en Colombia, y en Guayaquil, Esmeraldas, Quito y otras partes de Ecuador. El tsunami de Tumaco causó al romper contra la costa gran destrucción en la ciudad de Tumaco y las poblaciones de El Charco, San Juan, Mosquera y Salahonda en el Pacífico Colombiano. El número total de víctimas de esta tragedia fue 259 muertos, 798 heridos y 95 desaparecidos.

1993 - Hokkaido

Un tsunami imprevisto ocurrió a lo largo de la costa de Hokkaido en Japón, como consecuencia de un terremoto, el 12 de julio de 1993. Como resultado 202 personas de la pequeña isla de Okushiri perdieron la vida y centenares resultaron heridas.

2004 - Índico

Hasta la fecha, la serie más devastadora de tsunamis ocurrió el 26 de diciembre de 2004 en el Océano Índico, con un número de víctimas directamente atribuidas a la marejada superior a las 250 mil personas. Las zonas más afectadas fueron Indonesia y Tailandia, aunque los efectos devastadores alcanzaron zonas situadas a miles de kilómetros: Bangladesh, India, Sri Lanka, las Maldivas e incluso Somalia, en el Este de África. Esto dio lugar a la mayor catástrofe natural ocurrida desde el Krakatoa, en parte debido a la falta de sistemas de alerta en la zona, quizás como consecuencia de la poca frecuencia de este tipo de sucesos en esta región.

Sistemas de alerta

Muchas ciudades alrededor del Pacífico, sobre todo en Japón, Chile y en Hawai, disponen de sistemas de alarma y planes de evacuación en caso de un tsunami peligroso. Diversos institutos sismológicos de diferentes partes del mundo se dedican a la previsión de tsunamis, y la evolución de estos es monitorizada por satélites. El primer sistema, bastante rudimentario, para alertar de la llegada de un tsunami fue puesto a prueba en Hawai en la década de 1920. Posteriormente se desarrollaron sistemas más avanzados debido a los tsunamis del 1 de abril de 1946 y el 23 de mayo de 1960, que causaron una gran destrucción en Hilo, Hawai. Los Estados Unidos crearon el Centro de Prevención de Tsunamis en el Pacífico (Pacific Tsunami Warning Center) en 1949, que pasó a formar parte de una red mundial de datos y prevención en 1965.

Uno de los sistemas para la prevención de tsunamis es el proyecto CREST (Consolidated Reporting of Earthquakes and Tsunamis), que es utilizado en la costa Oeste estadounidense (Cascadia), Alaska y Hawai por el United States Geological Survey, la National Oceanic and Atmospheric Administration, la red de sismográfica del Nordeste del Pacífico y otras tres redes sísmicas universitarias.

La predicción de tsunamis sigue siendo poco precisa. Aunque se puede calcular el epicentro de un gran terremoto subacuático y el tiempo que puede tardar en llegar un tsunami, es casi imposible saber si ha habido grandes movimientos del suelo marino, que son los que producen tsunamis. Como resultado de todo esto es muy común que se produzcan falsas alarmas. Además, ninguno de estos sistemas sirve de protección contra un tsunami imprevisto.

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