Indagando en la prehistoria de los tsunamis

A partir del estudio de la forma de bloques de cantos rodados ubicados en las costas de Chile, investigación en la FaCIC – UCN permitiría estimar la magnitud de maremotos en el pasado.

Mejorar las ecuaciones predictivas utilizadas en el transporte de bloques costeros de cantos rodados por flujos extremos como tsunamis y tormentas, es el objetivo central de una investigación que lidera el Dr. Joaquín Moris Barra, secretario de Investigación de la Facultad de Ciencias de Ingeniería y Construcción (FaCIC) de la Universidad Católica del Norte (UCN). La mejora de estas ecuaciones predictivas podría eventualmente permitir que sean aplicadas para estimar la magnitud de eventos extremos ocurridos antes de que existieran registros instrumentales o históricos.

Este proyecto, iniciado en abril de este año, corresponde a un Fondecyt de Iniciación 2025, el cual es financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID). Los resultados podrían ser usados por futuros investigadores para contribuir en el diseño de estrategias más eficaces de mitigación de riesgos, tales como planes de emergencia, evacuación y planificación territorial, con el fin de proteger a la población y reducir los daños a las infraestructuras.

CANTOS RODADOS

Los cantos rodados costeros son rocas o bloques de gran tamaño que suelen encontrarse en algunas zonas cercanas a la costa. De acuerdo con lo explicado por el Dr. Joaquín Moris, existen distintos sitios donde se encuentran estos bloques. Uno de ellos es Bahía Cisnes, cerca de Bahía Inglesa, en la región de Atacama. En dicha zona hay una planicie ubicada después de la playa y tras un acantilado. En esa planicie hay un depósito de bloques de canto rodado, los cuales han sido estudiados por otros investigadores, quienes determinaron que su composición corresponde a material fosilizado que fue transportado por un tsunami hace unos 600 años. “Se sabe que esos bloques se desplazaron inicialmente desde el acantilado que estaba justo frente a la playa. Los bloques están actualmente mucho más adentro de la zona que donde originalmente se formaron, donde algunos llegan a pesar aproximadamente unas 40 toneladas. Entonces, la única explicación lógica que existe para que esos bloques hayan sido transportados, es que haya ocurrido un gran tsunami hace unos 600 años”, señala el científico de la UCN.

IMPACTO

La propuesta del Dr. Moris aborda la influencia significativa, pero a menudo ignorada, de la forma de los cantos rodados en el transporte costero de cantos rodados inducido por fenómenos de inundación como tsunamis y tormentas. Aunque la investigación existente reconoce la importancia de la forma de los cantos rodados, normalmente las ecuaciones utilizadas los trata como prismas rectangulares homogéneos, ignorando la complejidad de las formas del mundo real.

La falta de investigación sobre la importancia de la forma de los cantos rodados se debe principalmente a la dificultad de investigar este proceso en el que intervienen diversas variables, como la hidrodinámica del flujo, el tamaño, la densidad y la forma de los cantos rodados, batimetrías y topografías complejas, coeficientes de fricción del fondo desconocidos, la interacción entre los cantos rodados, la densidad no homogénea de los cantos rodados y la inmersión inicial de los cantos rodados.

Al incorporar explícitamente la forma de los cantos rodados en las ecuaciones de movimiento y transporte incipiente de cantos rodados, esta propuesta pretende mejorar las ecuaciones predictivas existentes. Estas ecuaciones mejoradas pueden aplicarse para analizar depósitos de cantos rodados costeros en Chile y otras regiones del mundo, permitiendo estimaciones más precisas de la magnitud de tsunamis pasados en ausencia de datos registrados. El conocimiento de tsunamis pasados podría ayudar a desarrollar planes de emergencia y evacuación más eficaces, así como a actualizar los actuales planes de planificación urbana, lo que en última instancia puede salvar vidas y reducir los daños a las infraestructuras.

METODOLOGÍA

Mediante experimentos de laboratorio y simulaciones numéricas, el estudio proporcionará información valiosa sobre las complejas interacciones entre la forma del canto rodado, la dinámica del flujo y los mecanismos de transporte de cantos rodados.

Según explica el científico, se hace el experimento de laboratorio, “porque las simulaciones son más cuestionables, ya que están basadas en modelos que son representaciones de la realidad, a menudo simplificadas, y no siempre se pueden incluir todas las variables. Entonces, el laboratorio, si bien es más difícil probar distintas configuraciones, nos entrega resultados que son prácticamente indiscutibles. Las simulaciones nos permiten probar distintas geometrías, probar distintos tamaños de bloques, por ejemplo, pero está la incertidumbre de qué tan representativo es”, asegura el Dr. Moris, quien agrega que si las simulaciones computacionales dan resultados parecidos a los experimentos de laboratorio, se podría tener una menor incertidumbre con respecto a que el modelo esté representando la realidad.

“Es relativamente sencillo cambiar condiciones geométricas en el computador, simular una ola en un software, pues se hace con un clic, pero modificar las condiciones de los experimentos físicos es más tedioso, pues imprimir los bloques en 3D, rellenarlos, instrumentarlos, tener a alguien en el laboratorio que esté a cargo de realizar cada experimento, toma tiempo y además es costoso. En el laboratorio hay que mover toda el agua con una bomba, utilizar compuertas, liberar el agua, tener todos los instrumentos de medición y luego procesar esos datos. Es mucho más engorroso, pero son resultados de la física propiamente tal”, enfatiza el académico.

Finalmente, Joaquín Moris explica que su investigación servirá para, en un siguiente proyecto, relacionar qué tan grande tuvo que haber sido un terremoto para que generara un tsunami, y que ese tsunami tuviese tales condiciones para producir el transporte de cantos rodados. “Es como ir a la prehistoria del tsunami. En este proyecto estudiamos el fenómeno físico del transporte y, en particular, cómo la forma afecta el transporte. Es una especie de engranaje en medio de toda una cadena de eventos para partir del origen hasta el resultado del impacto de un tsunami. En este engranaje de procesos, uno de ellos es cómo la forma del canto rodado afecta en su transporte. Si no se tienen ecuaciones predictivas de ello, es difícil llegar a una buena predicción”, puntualiza.