Cuando una red sísmica falló, la ciencia ciudadana intervino

En la tarde del 12 de enero de 2010, un terremoto de magnitud 7,0 sacudió unos 16 kilómetros al oeste de Puerto Príncipe, la capital de Haití. Entre las catástrofes sísmicas más importantes registradas, más de 100.000 personas perdieron la vida. Los daños, que costaron miles de millones de dólares, dejaron a más de un millón de personas sin hogar y destruyeron gran parte de las infraestructuras de la región. La tierra se desgarró a una profundidad relativamente escasa de unos 13 kilómetros, derribando edificios mal construidos.

Cuando una red sísmica falló, la ciencia ciudadana intervino

En ese momento, Haití no contaba con una red sísmica nacional. Después del devastador evento, los científicos instalaron costosas estaciones sísmicas en todo el país, pero esa instrumentación requiere financiación, cuidado y experiencia; hoy, esas estaciones ya no son funcionales. En 2019, los sismólogos optaron por probar algo diferente y mucho menos costoso: la sismología ciudadana a través de Raspberry Shakes.

En la mañana del 14 de agosto de 2021, en medio de un verano de cierres de COVID-19 y disturbios políticos, se produjo otro terremoto, lo que brindó la oportunidad de probar lo útiles que podrían ser estos dispositivos alimentados por Raspberry-pi. En un artículo publicado el jueves en Science, los investigadores describen el uso de los datos de la Raspberry Shake para demostrar que esta red de ciencia ciudadana monitorizó con éxito tanto la sacudida principal como las réplicas posteriores y proporcionó datos fundamentales para desentrañar lo que resultó ser un desgarro de la tierra.

Un terremoto más poderoso

El evento de agosto de 2021 tuvo una magnitud de 7,2-40 por ciento más potente que su predecesor de 2010. Se rompió a lo largo de la misma zona de falla, pero en una región más rural, lo que provocó comparativamente menos pérdidas. Sin embargo, unas 2.500 personas perdieron la vida, 13.000 resultaron heridas y al menos 140.000 casas fueron destruidas o dañadas.

Uno de los Raspberry Shakes instalados en 2019 resultó estar situado a unos 21 kilómetros del epicentro, con otras dos estaciones ciudadanas lo suficientemente cerca como para detectar el terremoto. Junto con otras dos estaciones sísmicas en Puerto Príncipe -una en la embajada de Estados Unidos y otro instrumento educativo en una escuela secundaria local- la notificación de Raspberry Shake llegó un minuto después del terremoto, dijo Eric Calais. (Calais fue uno de los científicos que dirigió la respuesta internacional tras los terremotos de 2010 y 2021, y un líder de la iniciativa de ciencia ciudadana). Otras dos Raspberry Shakes cercanas al epicentro, que no estaban disponibles durante la sacudida principal por problemas de conectividad a Internet, fueron reconectadas por sus anfitriones en dos horas.

Una red poco útil

Para detectar cualquier ruido en el suelo -incluidos los terremotos- se necesita una estación sísmica repleta de sensores, un medio para registrar los datos, un lugar para almacenar esa información y energía para hacer funcionar todo el artilugio. Los sismólogos suelen recurrir a costosas estaciones sísmicas que deben instalarse cuidadosamente para minimizar las vibraciones de fondo causadas por las personas, el viento e incluso los cambios de presión atmosférica. Para informar de los datos en tiempo real, las estaciones necesitan una comunicación constante a través de redes celulares o enlaces por satélite. Estas estaciones deben ser mantenidas por especialistas formados específicamente para ello.

Cuando una red sísmica falló, la ciencia ciudadana intervino

Tras el terremoto de 2010, la recién instalada red sísmica convencional debía ser mantenida por la Oficina de Minas y Energía de Haití. En 2018, cuando un terremoto de magnitud 5,9 mató a 17 personas, ninguna de estas estaciones estaba en funcionamiento, lo que obligó a la población de Haití a depender de la información recogida a distancia por el Servicio Geológico de Estados Unidos.

Según el coautor y sismólogo Anthony Lomax, la impresión que tiene de los científicos haitianos es que uno de los principales impedimentos para la creación de una red sísmica estable es la anarquía general, que va desde el robo de equipos hasta el secuestro por rescate.

"Las tres carreteras principales que salen de Puerto Príncipe hacia las provincias están controladas por las bandas", coincidió Calais. "El gobierno tuvo que pagarles para que dejaran de disparar y robar para que la ayuda humanitaria pudiera pasar después del terremoto".

Raspberry Shake al rescate

Las Raspberry Shakes, estaciones sísmicas baratas y fáciles de usar que requieren poco mantenimiento, pueden evitar muchos de los problemas que afectan a la red sísmica convencional. Respaldados por un ordenador Raspberry Pi que gestiona la carga de datos a los servidores, los Raspberry Shakes necesitan una conexión a Internet y un enchufe de pared para proporcionar almacenamiento de datos y energía, respectivamente. Mientras que las estaciones sísmicas convencionales pueden costar más de 10.000 dólares cada una, estos instrumentos cuestan una fracción de eso: unos 400 dólares.

Aunque existen múltiples modelos que pueden medir diferentes cosas (como esta Raspberry Shake and Boom, que también incluye un detector de infrasonidos), los científicos responsables de desplegar la red de ciencia ciudadana de Haití optaron por la Raspberry Shake 4D, que incluye un detector de velocidad vertical y acelerómetros que miden el movimiento en dos direcciones horizontales, así como de arriba abajo. La financiación de este proyecto procede principalmente de dos institutos franceses, explica la coautora Françoise Courboulex. La red Raspberry Shake fue instalada en su mayor parte en Haití por Steeve Symithe y Calais.

Symithe, Calais y sus compañeros científicos ciudadanos colocaron las estaciones en lugares convenientes, como las mencionadas salas de estar, que solían ser lugares bastante ruidosos. Las vibraciones ambientales captadas por estas estaciones suelen ser mucho más altas que las de una estación sísmica convencional, que está protegida de los temblores de la vida cotidiana por bóvedas especialmente diseñadas. A pesar del ruido, estas Raspberry Shakes siguen proporcionando información valiosa en un país que carece de otros instrumentos sísmicos.

Actualmente, muchas estaciones proporcionan datos en tiempo real, disponibles en la plataforma ayiti-seismes. Esta red puede detectar terremotos de magnitudes mucho menores en Haití que otras redes regionales del Caribe, con las últimas localizaciones y magnitudes disponibles en el sitio web.

Prueba de la sacudida

La estación Raspberry Shake más cercana al terremoto, R50D4, proporcionó una información inestimable tanto durante como después del terremoto. En primer lugar, el pico de aceleración del suelo -la máxima aceleración que experimentó el suelo durante un terremoto en la ubicación de esa estación sísmica- fue ligeramente superior al esperado. El valor esperado se incluyó en los códigos de construcción publicados en 2012. La aceleración y las sacudidas, afirmó Lomax, suelen ser mayores en los pisos más altos. Esto implica que los edificios más nuevos, de varios pisos, no fueron diseñados para soportar el evento de 2021.

Cuando una red sísmica falló, la ciencia ciudadana intervino

En cualquier caso, sólo menos del 10% de los edificios haitianos están diseñados y verificados por ingenieros, dijo Calais. "Depende de los ingenieros seguir o no el código", explicó. "No hay responsabilidad".

La única estación bien situada, R50D4, también proporcionó a los sismólogos la oportunidad de probar si podían utilizar el aprendizaje automático para identificar réplicas utilizando sólo una estación sísmica. Entrenaron el algoritmo para detectar terremotos de magnitud superior a 3,0 utilizando bases de datos de terremotos y ruido. Este procedimiento de aprendizaje automático aplicado a la estación R50D4 dio la hora y la magnitud aproximada de cualquier réplica posterior cerca de la estación, aseguró Lomax.

El catálogo resultante se comparó increíblemente bien con el catálogo de réplicas producido por toda la red sísmica ciudadana. "La IA es bastante potente a la hora de encontrar señales ocultas en el ruido, siempre que el algoritmo haya sido entrenado adecuadamente para reconocer los terremotos", aseguró Calais.

Este estudio destaca la importancia de las observaciones cerca del lugar de la ruptura, dijo el sismólogo Wenyuan Fan, que no participó en este estudio. "Incluso las observaciones escasas, de bajo coste y relativamente ruidosas podrían ayudar a la mitigación del peligro y a la gestión del riesgo".

Laura Andrade

Laura Andrade

Laura Andrade es una periodista freelance especializada en la investigación de la electrónica de consumo, especialmente de smartphones, tabletas y ordenadores. Actualmente participa en varios proyectos en los que se ha encargado de escribir sobre lanzamientos de nuevos productos digitales, aplicaciones, sitios y servicios para publicaciones impresas o en línea. Está constantemente estudiando las últimas tecnologías para estar siempre al día.

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