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Expertos Profesionales


Oscar Villar Serrano


Capitanía Marítima de Torrevieja
Ministerio de Fomento. Dirección General de la Marina Mercante

Tsunamis: efectos sobre las costas y puertos del Mediterráneo occidental


Alarma, predicción y reacciones ante los tsunamis: Efectos sobre las costas y puertos del Mediterráneo occidental

En este artículo se exponen y determinan cuáles son las condiciones necesarias para que se produjesen tsunamis en el Mediterráneo occidental (MEDOC), así como las áreas más propicias que se pudieran ver afectadas por este tipo de fenómenos, e incluso sus posibles efectos. También se analizan los sistemas de alarma, detección, predicción y reacciones que serían necesarios instalar en el área considerada en este estudio, para alertar a las autoridades y a la población caso de producirse, y también si un sistema de alerta adecuado podría ser determinante a la hora de minimizar los daños personales y materiales sobre los puertos y costas donde podrían dejar sus efectos.

El presente trabajo se efectuó como continuación de uno anterior "Estudio de los efectos en las costas y puertos del Distrito Marítimo de Torrevieja del tsunami producido como consecuencia del terremoto de Argelia de 21 de mayo de 2003", publicado en el número 72 de MARINA CIVIL.

Si bien el artículo anterior se centra en estudiar los efectos de dicho fenómeno en particular, consecuencia del hundimiento del lecho marino, producido por un terremoto de 6,8 grados de magnitud en la escala Richter, que tuvo lugar a las 20.44 (hora local, GMT+2), del día 21 de mayo de 2003, en situación P.A.: 1:36º-54´N-L: 003º-42´E (costa argelina-proximidades de la ciudad de Argel), a 10 kilómetros bajo la superficie terrestre, y los efectos de los trenes de olas, producidos como consecuencia del movimiento vertical, cuyos efectos de proyectaron, entre otras costas, sobre las del Distrito Marítimo de Torrevieja (Alicante).

Foto:www.Revista Marina Civil/76


La Figura 1 nos muestra la simulación de las características de las olas producidas por el tsunami de Argelia de 2003 (Borrero, J. C., 2003), empleando el método MOST.

Zonas de mayor riesgo

En este estudio, por el contrario, se trata de determinar cuáles serían las condiciones necesarias para que se produjesen tsunamis en el Mediterráneo occidental (MEDOC), así como cuáles serían las áreas más propicias que se pudieran ver afectadas por este tipo de fenómenos, e incluso sus posibles efectos.

Se considerarán tanto los principales mecanismos generadores de tsunamis, como las características físicas necesarias para que se produzcan. Se tratará de evaluar el impacto de estos fenómenos en función de su intensidad, estableciendo un sistema de clasificación de los mismos, de acuerdo con diferentes "grados de intensidad".

Foto:www.Revista Marina Civil/76


Será también un objetivo de este trabajo determinar cuáles serían los sistemas de alarma y, en su caso, de detección y predicción, que sería necesario instalar en el área considerada en este estudio, para alertar a las autoridades competentes caso de producirse estos fenómenos, considerando si la alerta previa confiere la posibilidad de minimizar sus efectos en el área estudiada, y también, si un sistema de alerta adecuado podría ser determinante a la hora de minimizar los daños personales y materiales sobre los puertos y costas donde podrían dejar sentir sus efectos estos fenómenos en el MEDOC.

Dado que los objetivos del presente trabajo son más extensos, trataré de limitarlo en cuanto a su extensión en el espacio "Delimitación espacial", al área del Mediterráneo que tiene influencia sobre la costa española, consciente de las posibilidades existentes en cuanto a la disponibilidad de medios personales y materiales, de la dificultad que supone afrontar un estudio que se desvela complejo, y para el que se cuenta con poca información y bibliografía específica previa.

El área dibujada en la Figura 2, sobre una imagen procedente de un programa cartográfico para la navegación marítima (C-Map World), es el área objeto de este estudio, considerando las subdivisiones siguientes nombradas de Oeste a Este:

- Mar de Alborán.
- Mar Balear.
- Hoya Argelina.
- Placer Abisal Sardo Balear.
- Mar de Liguria.
- Mar Tirreno.
- Canal de Sicilia.

El presente trabajo también pretende hacer una aproximación a las zonas de mayor riesgo de generar tsunamis en el área estudiada, considerando que existen otras áreas de la península Ibérica situadas fuera del área de estudio, que son potencialmente susceptibles de sufrir sus efectos, caso de que se originen los fenómenos que los producen, en particular la bahía de Cádiz y Huelva, y sus zonas anexas intermareales, que por sus características físicas y geológicas son aplaceradas y han sido anteriormente devastadas por sus efectos en el pasado.

Causas

En la Figura 3 se puede apreciar una representación esquemática del choque de la placa tectónica denominada "Euroasiática" (mayoritariamente sumergida en la costa argelina), con la placa tectónica denominada "Africana" (emergida); dicho choque es susceptible de provocar tsunamis como el que se produjo el 21 de mayo de 2003 en las proximidades de Argel (Argelia), y que fue documentado en el estudio anterior.

¿Qué son los tsunamis?
A efectos de definición del fenómeno estudiado, tsunamis (del japonés tsu: puerto, bahía; nami: ola) lo entenderemos como una ola o series de olas que se producen en la masa de agua al ser empujada violentamente por una fuerza que se desplaza verticalmente (término adoptado en el congreso de 1963 sobre estos fenómenos, UNESCO / OIT).

Los tsunamis no deben ser confundidos por lo tanto, con marejadas, maremotos, ondas sísmicas u otros términos que han quedado obsoletos, y que no definen adecuadamente el fenómeno estudiado. El primero de estos términos implica un movimiento de marea, que es un movimiento diferente en relación con el desbalance oceánico provocado por la atracción gravitacional sobre las aguas ejercida por los planetas, el Sol y especialmente la Luna. Estos movimientos de aguas por causas gravitacionales, no son apreciables de forma considerable en el Mediterráneo.

Los otros dos término "maremotos" y "ondas sísmicas", implican un terremoto previo, que como veremos, no es la causa excluyente para provocar un tsunami, aunque a su vez sea la causa que porcentualmente es responsable de la mayoría de ellos.

Consideraremos que para que se produzca un tsunami a partir de un terremoto, dicho movimiento ha de tener unas características sísmicas determinadas, siendo de gran importancia la posición y profundidad del epicentro, el grado de magnitud en la escala Richter del seísmo, y la geomorfología de las costas potencialmente afectadas, además de otros factores también determinantes, que especificaremos más adelante


Foto:www.Revista Marina Civil/76


Para que se origine un tsunami, el fondo marino ha de ser movido violentamente en sentido vertical, como he adelantado, de tal modo que la masa de agua sea impulsada fuera del equilibrio normal, por lo que al tratar de recuperar el equilibrio se generarán olas que serán de una amplitud proporcional a las fuerzas verticales que provocaron el desequilibrio; por lo tanto, no todos los terremotos son capaces de provocar tsunamis, sino sólo aquellos de una magnitud y profundidad determinadas, como seguidamente detallaré.

Además, como veremos, no sólo los terremotos son capaces de generar estos fenómenos, sino que tenemos que estudiar varios mecanismos generadores:

- Dislocaciones del fondo marino poco profundas, producidas por un terremoto u otras causas, siempre que la magnitud del mismo sea superior a 6,4 grados en la escala de Richter, como se puede apreciar en el gráfico de la Figura 4. Los hundimientos o levantamientos de extensas áreas del fondo marino son capaces de provocar desequilibrios de la columna de agua superior. Este fenómeno supone más del 90 por 100 de las causas responsables generadoras de tsunamis. Póngase especial atención en el cuadro de la Figura 4 (http://www.puc.cl/sw educ/geo mar/html/h716.html), y la relación de la profundidad del epicentro con la magnitud del terremoto en la escala Richter, necesaria para generar un tsunami.

- Erupciones volcánicas submarinas, dependiendo del desequilibrio vertical que se imprima a la de la masa de agua situada sobre su radio de acción. Esta causa generadora representa aproximadamente un 7 por 100 de la ocurrencia de tsunamis.

- Desplazamiento del talud continental, desprendimiento violento de secciones costeras que caen al mar, desprendimiento de grandes masas glaciares de hielo, flujo hacia el mar de una corriente de lava resultado de erupciones o explosiones volcánicas, detonaciones de fuerte magnitud en el lecho marino o a profundidad variable, incluidas las detonaciones nucleares; no obstante, todas estas causas sólo se pueden considerar responsable de la ocurrencia de aproximadamente un 3 por 100 de los tsunamis estudiados.

El deslizamiento de las placas tectónicas submarinas colindantes puede dar lugar a fallas en el fondo marino, y por ende, los tsunamis y sus efectos.

Tiempo de reacción

Como se adelantó en el estudio anterior (Villar, Ó., 2003), las olas que se generan por causa de los tsunamis nada tienen que ver con las generadas por la acción del viento sobre la superficie del mar (con un período máximo de 20 segundos en los temporales más duros).

Foto:www.Revista Marina Civil/76


Por el contrario, las olas generadas por los tsunamis, determinan, en los modelos estudiados hasta la fecha, una longitud de onda, período y velocidad de propagación absolutamente diferentes.

La velocidad de propagación de las olas generadas en un tsunami depende de la profundidad oceánica del área afectada (Mediterráneo en nuestro estudio), y puede ser calculada aproximadamente en función de la raíz cuadrada del producto resultante de multiplicar la aceleración de la gravedad (9,81 m/seg2), por la profundidad del fondo marino de la zona por donde se propagan los trenes de olas generadas por este efecto, lo que se podría resumir en la Tabla 1.

Foto:www.Revista Marina Civil/76


Dada que la profundidad promedio en el MEDOC puede considerarse de unos 1.500 m, con máximos de 2.850 m, podemos considerar una velocidad media de propagación teórica de este tipo de olas en la zona estudiada de 121,5 m/s, es decir 432 km/h, no obstante, dicha velocidad de propagación se vería afectada por la disminución de sonda al aproximarse a la costa como aparece en la Figura 5, y entonces su velocidad de propagación se calcula en función de otra fórmula distinta, siendo además ligeramente diferente para cada área afectada en concreto, de acuerdo fundamentalmente con la pendiente y morfología del terreno.

En mares profundos la propagación horizontal de este tipo de ondas puede pasar inadvertida, ya que sólo tienen amplitudes de alrededor de un metro; sin embargo, al llegar a la costa pueden excepcionalmente alcanzar hasta los 30 metros de altura.

Foto:www.Revista Marina Civil/76


En la práctica, en el estudio anterior (Villar, Ó., 2003), se documentó, en relación con el denominado tsunami argelino del pasado 21 de mayo de 2003, un movimiento ondulatorio horizontal, que se propagó entre las costas argelinas y las del Mediterráneo español, a una velocidad de 313,3 km/h, con una longitud de onda de 62.640 m, tardando en recorrer las 220 millas naúticas que separan las proximidades del epicentro y los puertos del Distrito Marítimo de Torrevieja (Alicante) 1 hora y 18 minutos.

Por lo tanto, consideraremos la velocidad de 313 km/h como la adecuada para los cálculos de tiempo de reacción ante estos fenómenos en el MEDOC, especialmente en relación con la propagación horizontal de olas generados por estos fenómenos entre las costas norteafricanas de Argelia y el sudeste español, principalmente desde el cabo de Gata hasta cabo de la Nao, incluyendo las islas Baleares; por ende, el tiempo de reacción máximo en dicha zona ante tales fenómenos lo consideraremos de 1 hora y 15 minutos. No obstante, como hemos anticipado, dicho tiempo de reacción se puede ver afectado por varios factores, especialmente la morfología costera del área afectada.

Capacidad de destrucción

La destrucción de los tsunamis en áreas costeras depende de la combinación adecuada de numerosos factores, entre ellos:

- Magnitud y profundidad del foco que lo genera (caso de un terremoto, el grado en la escala Ritcher, y profundidad del epicentro bajo el lecho marino).

- Influencia de la geomorfología y topografía del subsuelo marino en su propagación.

- Distancia desde el epicentro, o foco donde se produce el desequilibrio vertical, a la costa afectada.

- Configuración del nivel del mar sobre la línea de costa.

- Orientación del eje mediatriz de una bahía en la dirección del epicentro o foco productor del fenómeno (características direccionales del área afectada).

- Presencia o ausencia de barreras naturales o artificiales (rompeolas), y el estado del viento y la corriente a la llegada de los efectos del tsunami al área costera afectada (en el Mediterráneo se desconsidera el estado de la marea).

- Las características, topografía y morfología en superficie de la banda costera lindante con la línea de pleamar escorada, incluyendo pendiente, construcciones, rugosidad del terreno, plantaciones de árboles y otros obstáculos terrestres.

Foto:www.Revista Marina Civil/76


Indicaciones de alerta previa

La llegada de los efectos de un tsunami a un área costera concreta se manifiesta por un cambio brusco y anómalo del nivel del mar. Generalmente se presenta como un recogimiento previo de las aguas que alcanzaría un nivel muy por debajo del habitual al de la bajamar escorada. Dicho efecto debería ser considerado la primera señal de alerta de la presencia de los efectos de estos fenómenos, y como tal, ha de ser incluida como señal de alerta en los planes de emergencias territoriales.

Insistiendo en este fenómeno, se pudo comprobar en el tsunami estudiado anteriormente (Villar, Ó., 2003), que los barcos en los puertos (en función de la sonda carta) eran capaces de tocar fondo con sus quillas, incluso de alcanzar grandes escoras aproximadamente unos 15 minutos antes de que se comenzara a notar el efecto contrario, es decir, la subida del nivel del mar por encima de la sonda carta, llegando a alcanzar unos niveles inapropiados, y en ocasiones (según el grado del tsunami), muy superiores a los considerados como normales para un momento y lugar determinados durante la pleamar escorada.

En la Figura 7 (U.S. Geological Survey-Open File Report 80-624) se puede apreciar cómo empleando la teledetección y el auxilio de ordenadores es posible explorar continuamente perfiles costeros previamente determinados de la plataforma continental (en la figura, líneas de entre los 140km de la línea 14 y los 313km de la línea 16, correspondientes a la plataforma continental del norte del Cañón de Baltimore, Long Island y Carolina, en los EE.UU). La exploración continuada de estos perfiles, a través del sistema satelitario (GOES), dará lugar a la determinación de variaciones de estos perfiles, con el propósito de detectar movimientos sísmicos, e incluso se puede emplear para medir variaciones poco frecuentes en la línea de bajamar escorada.

Tras el recogimiento inicial de las aguas, que suele dejar al descubierto grandes extensiones del fondo marino, y que como sabemos advierte de los inminentes efectos del tsunami, posteriormente se produce una sucesión rápida de ascensos y descensos del nivel de las aguas, cuya altura generalmente puede variar entre 1 y 4 metros (grados 0 y 1 del tsunami); sin embargo, en el océano Pacífico e Índico se han registrado variaciones superiores a los 30 metros.

Efectos sobre la costa

Las olas procedentes de los efectos de un tsunami pueden acumular una gran cantidad de energía cinética, avanzando sobre tierra y alcanzando alturas máximas de inundación (R), en función de diversos factores, especificados anteriormente. Al encontrar obstáculos terrestres, la ola y el flujo que le sigue descarga su energía impactando con gran fuerza sobre los mismos. La dinámica y los efectos de los tsunamis en tierra son muy complejos, y por ende, difícilmente predecibles, dado que entre otros habría que considerar los siguientes factores:

- El período, altura, longitud de onda y velocidad de propagación de la ola.

- La morfología y topografía submarina de la zona conexa.

- La morfología y topografía de la zona terrestre potencialmente afectada.

- Las construcciones en el área potencialmente afectada y sus características físicas.

Foto:www.Revista Marina Civil/76


En la Figura 8 se esquematiza la acción de la mar de viento, en relación con la inundación provocada por la acción de las ondas generadas por un tsunami sobre una costa.

Foto:www.Revista Marina Civil/76


Las olas que llegan a la costa con un corto período, refractadas por el fondo marino, producen un fuerte impacto y van acompañadas de una violenta corriente; por el contrario, las que tienen un período largo, al llegar a la costa provocan una inundación lenta, acompañada de una menor corriente.

Por lo tanto, cuanto mayor sea la altura de la ola generada, mayor será también la energía acumulada, y dependiendo diversos factores (entre ellos, de la pendiente y geomorfología del terreno), mayor será la extensión del área inundada. La experiencia en este tipo de catástrofes ha demostrado que, cuanto mayor sea la relación entre la longitud de onda y altura de la ola (pendiente de la ola), mayor será la inundación generada en la costa afectada.

En este aspecto, la mejor situación posible para hacer perder progresivamente la energía acumulada en las olas generadas por la acción de un tsunami se dará en una costa provista de una plataforma continental con sucesivos cambios de pendiente (costa en peldaños), que hará que la onda pierda gradualmente su energía cinética, como consecuencia de los sucesivos choques de la masa de agua en movimiento con los diferentes veriles correspondientes a los sucesivos cambios de profundidad de la plataforma continental.

Por el contrario, una costa formada por suaves pendientes (costa en rampa), en la que la plataforma continental penetra lentamente en la mar, permitirá que la energía cinética generada por las ondas del tsunami se transmitan en su totalidad sobre la costa; en este caso, la pérdida de energía consiste exclusivamente en el roce, lo que incrementa el poder destructivo de las ondas del tsunami sobre la costa afectada.

Una ola a 500 kilómetros por hora

En la Figura 9 se puede apreciar la acción de una supuesta ola generada por un tsunami desplazándose por la superficie del mar a 500 kilómetros/hora, en la que la disposición en rampa de la plataforma continental permite la transmisión de toda su energía cinética a la costa, así como la formación final de destructivas rompientes al disminuir la velocidad de propagación de los trenes de olas por efecto de la disminución de la profundidad al acercarse a la costa.

Foto:www.Revista Marina Civil/76


En el caso de bahías cerradas puede darse el fenómeno denominado resonancia, que se produce cuando el período de la ola es igual o múltiplo entero del tiempo que tarda en recorrer la bahía, por lo que al llegar la segunda ola puede reforzar el remanente de la primera, aumentando su energía mientras la primera ola discurre por el interior de la bahía afectada, ampliando la altura que es capaz de alcanzar en el interior de la misma. Este efecto se puede dar particularmente en bahías cerradas en forma de "U", con una longitud aproximada de 25 metros.

Metodología de la investigación en colaboración con el Departamento de Ciencias Técnicas de la Navegación, Máquinas y Motores Térmicos, Teoría de la Señal y Comunicación de la Universidad de Cádiz (UCA)


I
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Fuente: Revista Marina Civil/76
Fecha: 2005

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