Un estudio liderado por GEO3BCN del CSIC identifica las ondas sísmicas provocadas por eventos meteorológicos y por la actividad humana. Una de las observaciones más notables del trabajo es el registro de las vibraciones generadas por el paso de un helicóptero y un avión, a lo largo de más de 200 km.

 El ruido de fondo registrado por las estaciones sísmicas permite detectar fenómenos como el paso de aeronaves, el tránsito de vehículos, explosiones en canteras, ráfagas de viento, intervalos de lluvia intensa o vibraciones generadas por los truenos durante las tormentas. El análisis de los datos permite obtener un grado de precisión asombroso, permitiendo incluso deducir la velocidad de circulación de vehículos por autopistas. Así lo muestra un trabajo liderado por Geociencias Barcelona (GEO3BCN-CSIC), que identifica y diferencia las vibraciones que están provocadas por eventos meteorológicos de las que están causadas por la actividad humana. El trabajo muestra que el ruido de fondo sísmico puede ser de gran utilidad para el seguimiento de la meteorología o para monitorizar la actividad humana.

Para este trabajo, el equipo dirigido por el investigador del CSIC Jordi Díaz, ha usado los datos de un perfil adquiridos en julio de 2019 usando cerca de un millar de estaciones sísmicas, en el marco del proyecto CIMDEF. El proyecto tenía como objetivo estudiar las características geológicas del subsuelo mediante la modelización de ondas sísmicas. Las estaciones se desplegaron entonces a lo largo de una línea que atravesaba el Sistema Central, entre el sur de Astorga (provincia de León) y el límite entre las provincias de Ciudad Real, Toledo y Cáceres. El modelo obtenido está pendiente de publicación en la revista “Tectonics”.

Ahora, los científicos han retomado esos registros y han podido identificar, más allá de las ondas utilizadas para elaborar el modelo geológico, las señales generadas por fuentes antropogénicas (paso de aeronaves, tráfico de carretera y explosiones en canteras) y las generadas por fuentes naturales (lluvia, truenos, viento y turbinas eólicas).

“Los datos adquiridos durante experimentos sísmicos de fuente artificial pueden ser una valiosa herramienta para monitorizar este tipo de procesos, sobre todo cuando se registran con un amplio número de estaciones de registro”, señala Jordi Díaz, investigador de GEO3BCN-CSIC y autor principal de este trabajo publicado en la revista Scientific reports.

Si bien hay un número importante de trabajos que usan datos de estaciones sísmicas permanentes para analizar el ruido sísmico, este estudio muestra que los datos registrados en experimentos temporales de fuente artificial pueden ser también útiles para este fin.

Los datos sísmicos como herramienta multidisciplinar

El análisis del ruido sísmico de fondo es una poderosa herramienta, no solo para adquirir nuevos detalles sobre la estructura de la corteza, sino también para hacer un seguimiento de los diferentes procesos naturales y antropogénicos.

“Creemos que este estudio muestra que los datos sísmicos pueden ser de gran interés para la meteorología, ya que proporcionan información sobre la evolución temporal y espacial de lluvia, viento y rayos con una resolución muy alta, incrementando notablemente las informaciones derivadas de redes de estaciones y radares meteorológicos”, explican en el estudio.

Seguimiento de dos aeronaves a lo largo de más de 200 km

Una de las observaciones más notables es el registro de las vibraciones generadas por el paso de un helicóptero y un avión que sobrevolaron la zona siguiendo trayectorias subparalelas a la del perfil sísmico. El estudio ha detectado el efecto de las ondas acústicas generadas por cada aeronave a lo largo de más de 200 km, permitiendo evaluar su velocidad y analizar las diferencias entre cada tipo de señal. Si bien el registro sísmico del paso de aeronaves es relativamente usual, el seguimiento de trayectorias tan largas es “sin duda excepcional”, destacan los autores del estudio.

Asimismo, los datos sísmicos permiten identificar el paso de vehículos en carreteras y autopistas con un grado elevado de precisión. En este sentido, los autores subrayan que, en ciertas estaciones localizadas cerca de autopistas, el espectrograma de los datos símicos permite deducir incluso la velocidad de los vehículos.

“Aunque las señales asociadas con coches individuales son difíciles de diferenciar en el sismograma, pueden identificarse en el espectrograma, donde aparecen variaciones de frecuencia que permiten deducir la velocidad de circulación basándose en el efecto Doppler, de forma similar a como se hace en los radares de tráfico”, apuntan.

En esta publicación también han contribuido Mario Ruiz y Ramon Carbonell, de GEO3BCN-CSIC, Juvenal Andrés, del Instituto Cartográfico y Geológico de Cataluña, e Irene DeFelipe, y Puy Ayarza, de la Universidad de Salamanca.

Díaz, I. DeFelipe , M. Ruiz , J. Andrés, P. Ayarza & R. Carbonell, Identification of natural and anthropogenic signals in controlled source seismic experiments. Scientific Reports. https://doi.org/10.1038/s41598-022-07028-3

Instituto de Análisis Económico (IAE)

Ejemplos de vibraciones generadas por actividad humana y fenómenos meteorológicos. Panel izquierdo: registro sísmico del paso de vehículos por la autopista A52. El análisis del espectrograma permite determinar la velocidad de circulación. Panel derecho: Registro de las vibraciones generadas por un trueno, detectado a lo largo de más de 45 km.