Investigadores de la UNAM usan tecnología de fibra óptica para revelar el papel de las lluvias en los microseismos de la Ciudad de México
Ciudad de México se encuentra encima de una compleja fundación geológica que la hace particularmente vulnerable a la actividad sísmica. La ubicación de la ciudad en un antiguo lago amplifica el movimiento del suelo durante los terremotos, un hecho bien conocido tanto a los residentes como a los científicos. En los últimos años, los investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) han recurrido a una herramienta innovadora para entender mejor las sutiles señales sísmicas que ocurren diariamente debajo de la metrópoli. Su trabajo con la detección acústica distribuida, o DAS, tecnología desplegada en los cables de fibra óptica de telecomunicaciones existentes ha descubierto una sorprendente conexión entre lluvias intensas, cambios en los acuíferos de la ciudad y la generación de micros
DAS trabaja transformando cables de fibra óptica ordinarios en arreglos densos de sensores sísmicos. Un interrogador láser envía pulsos de luz a la fibra y mide pequeños cambios en la luz dispersa causada por vibraciones o tensión en el cable. Esto permite a los científicos registrar ondas sísmicas con resolución espacial en el orden de metros a lo largo de decenas de kilómetros, mucho más densas que las redes sísmicas tradicionales. En Ciudad de México, el equipo de la UNAM aprovechó los segmentos de fibra oscura ya colocados debajo de las calles, convirtiendo la infraestructura que lleva el tráfico de Internet y el teléfono en un poderoso instrumento científico sin interrumpir el servicio.
Ámbito y metodología del estudio
Los científicos conectaron los interrogadores DAS a dos fibras de telecomunicaciones que atravesaban la ciudad y analizaron los datos resultantes para localizar casi 100 eventos microseísmicos locales con precisión sin precedentes.Los microseismos son señales sísmicas de baja amplitud generadas a menudo por procesos naturales como ondas oceánicas, viento o, en este caso, interacciones entre agua y fallas. Al combinar las mediciones de DAS de alta densidad con registros meteorológicos y datos de nivel del acuífero, el equipo identificó patrones claros que vinculan la infiltración de aguas superficiales a la actividad sísmica subterránea.
Paso a paso, el proceso involucró primero calibrar el sistema DAS para convertir los cambios de fase óptica en estimaciones de movimiento del suelo. Los investigadores luego aplicaron técnicas de interferometría sísmica para extraer los cambios de velocidad en la superficie subterránea. Finalmente, cruzaron estas observaciones con los datos de precipitaciones del final de la temporada seca, cuando los niveles del acuífero suelen estar a su nivel más bajo. Este momento se demostró crítico: las lluvias fuertes después de períodos prolongados de sequía parecían desencadenar eventos microseísmicos moderados que a su vez influyeron el deslizamiento lento en los sistemas de falla perpendiculares debajo de la ciudad.
Principales descubrimientos sobre las interacciones hidroseismicas
Los datos revelaron que los eventos de lluvias intensas coinciden con aumentos mensurables en la actividad microsismal.Cuando el agua se infiltra rápidamente en el suelo después de un período seco, aumenta la presión porosa a lo largo de las fallas, lubricándolas de manera efectiva y permitiendo pequeños deslizamientos que generan señales sísmicas detectables.
Los investigadores de la UNAM notaron que el fenómeno es más pronunciado cuando los acuíferos están agotados.El contraste entre las condiciones secas y la repentina precipitación pesada maximiza el cambio de presión, haciendo que el efecto sea más fácil de observar.Este hallazgo añade una nueva dimensión a la comprensión del riesgo sísmico en megacidades donde la extracción de aguas subterráneas y la variabilidad de la precipitación impulsada por el clima son factores significativos.
Implicaciones para la evaluación de riesgos sísmicos
La vigilancia sísmica tradicional en la Ciudad de México se basa en una red de sismómetros convencionales operados por instituciones, incluido el servicio sismológico propio de la UNAM. Si bien es eficaz para eventos más grandes, estas estaciones proporcionan una resolución espacial limitada para microseismos.El enfoque DAS ofrece una visión complementaria y de alta resolución que puede ayudar a refinar modelos de comportamiento de fallas y amplificación del sitio.
Los planificadores urbanos y los gerentes de emergencias pueden eventualmente utilizar estos datos para mejorar los sistemas de alerta temprana o para identificar zonas donde la microseismicidad inducida por las lluvias podría interactuar con eventos tectónicos más grandes.
Conexiones a la gestión del acuífero y la planificación urbana
Más allá de la seismología, la investigación destaca la interacción entre los recursos hídricos y los procesos sísmicos. Ciudad de México ha luchado durante mucho tiempo con el agotamiento de las aguas subterráneas debido a la sobreextracción para su creciente población. Los hallazgos de la UNAM sugieren que la gestión de la recarga del acuífero y la infiltración de precipitaciones podrían tener beneficios secundarios para la estabilidad sísmica.
Los espacios verdes urbanos, los caminos permeables y los sistemas mejorados de aguas tormentosas podrían ayudar a moderar los rápidos cambios de presión que parecen desencadenar microseismos.Integrar la monitorización sísmica con datos hidrológicos podría informar enfoques más holísticos para el desarrollo urbano sostenible en regiones sísmicamente activas.
Contexto más amplio de la tecnología DAS en México y más allá
DAS está ganando tracción a nivel mundial para aplicaciones que van desde la detección de terremotos hasta el monitoreo de infraestructuras. En México, el trabajo de UNAM se basa en experimentos anteriores que demostraron el potencial de la tecnología en entornos urbanos.
Proyectos similares en otros países han demostrado que el DAS puede monitorear el ruido del tráfico, las olas oceánicas e incluso los cambios en el permafrost.El éxito del equipo de la UNAM en vincular las variables meteorológicas e hidrológicas a las señales sísmicas abre posibilidades para sistemas de monitoreo de múltiples peligros que sirven tanto a objetivos científicos como de seguridad pública.
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Perspectivas futuras y posibles aplicaciones
Mirando hacia adelante, la expansión de la red DAS a través de más rutas de fibra en la Ciudad de México podría proporcionar datos aún más finos.La integración con algoritmos de aprendizaje automático podría permitir la detección y caracterización en tiempo real de eventos microseísmicos, mejorando la velocidad y la precisión de las evaluaciones de peligro.
Investigadores de instituciones de Estados Unidos y Europa ya han colaborado en proyectos DAS, y las universidades mexicanas están bien posicionadas para liderar esfuerzos similares en América Latina.La continua inversión en infraestructura de detección de fibra óptica promete mejorar tanto la comprensión científica como la resiliencia práctica en una de las ciudades más grandes y seísmicamente complejas del mundo.
Conclusión
El estudio sísmico de fibra óptica de la UNAM representa un paso importante hacia adelante en la comprensión de las conexiones sutiles pero importantes entre el clima, las aguas subterráneas y la actividad sísmica en la Ciudad de México.Al aprovechar la infraestructura de telecomunicaciones diaria, los investigadores han demostrado un método poderoso y escalable para monitorear los microsesismos y sus factores ambientales.A medida que los patrones climáticos cambian y las poblaciones urbanas crecen, tales enfoques innovadores se volverán cada vez más valiosos para proteger a las comunidades y gestionar los recursos de manera sostenible.