El vínculo entre terremotos y lagos

Cuando te detienes a imaginar un terremoto, tu mente puede evocar edificios destruidos y calles devastadas, como el escenario de una película de desastres. Sin embargo, algo que no viene a la mente de inmediato es cómo los terremotos pueden afectar los lagos de agua dulce o, a la inversa, cómo el enorme peso y el desplazamiento del agua en los lagos pueden causar terremotos. Investigaciones recientes en los Grandes Lagos están reescribiendo esta visión. Los sismólogos que estudian los patrones debajo del lago Erie están tratando de determinar si las fluctuaciones en los niveles del lago, especialmente durante períodos de niveles de agua récord, pueden inducir un movimiento débil de la corteza terrestre, lo que podría influir en la frecuencia e intensidad de los terremotos. Sumérgete bajo la superficie y aprende más sobre el vínculo entre los terremotos y los lagos.

La mecánica de la perturbación sísmica de los lagos

El vínculo entre lagos y terremotos es una historia de transferencia de energía. Cuando las placas tectónicas se desplazan o las fallas se fracturan, acumulan enormes cantidades de energía que se irradian hacia afuera en forma de ondas sísmicas. Estas ondas no sólo perturban el suelo sólido: también viajan con facilidad a través del agua y pueden moverse a una velocidad de hasta 1.500 metros por segundo. Cuando las ondas sísmicas pasan sobre la cuenca de un lago, causan variaciones de presión y aceleración vertical que perturban cada capa de un lago estratificado, incluso causando deslizamientos de tierra submarinos o desplazamientos de agua que podrían causar efectos similares a los de los tsunamis en las comunidades costeras.

Seiches: la respuesta del lago a los temblores

Una ola que salpica el lago Michigan vista desde la costa sur de Chicago.

Quizás los efectos lacustres más típicos de los terremotos sean la producción de seiches: ondas estacionarias que chapotean hacia adelante y hacia atrás sobre la cuenca de un lago, de manera muy similar al agua en una bañera. Si bien el viento también produce seiches, los producidos por terremotos son particularmente grandes y peligrosos.

Las grandes olas del lago Erie, Ontario.

El terremoto de Alaska de 1964, con una magnitud de 9,2, produjo seiches en cientos de embalses y lagos de América del Norte, y los cambios más lejanos en el nivel del agua se registraron en la costa del Golfo. En algunas masas de agua a miles de kilómetros del epicentro del terremoto se produjeron cambios de más de dos metros.

Fluctuaciones del nivel del agua e interconexión de las aguas subterráneas

Acuífero como capas de agua subterránea confinadas y no confinadas en un diagrama de esquema geológico.

Además de las ondas superficiales, se ha descubierto que los terremotos causan alteraciones permanentes o temporales en los niveles de los lagos al afectar la geología subyacente. En algunos casos, se han observado fluctuaciones extremas del nivel del agua después de un terremoto cuando el acuífero conectado al sistema se ve directamente afectado. La descompresión del lecho de roca puede aumentar el caudal de un manantial natural, alterando drásticamente los niveles del lago.

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Por ejemplo, después del terremoto de Kaikōura en Nueva Zelanda de 2016, los científicos de WSP documentaron un aumento sostenido en el volumen de agua que alimenta los lagos cercanos que duró meses en un estudio de respuesta regulatoria que detalla los efectos en los recursos hídricos.

Perturbación ecológica y calidad del agua

Floración de algas.

Los impactos ecológicos de los terremotos en los lagos se extienden mucho más allá del movimiento físico. El movimiento sísmico puede desencadenar la liberación de sedimentos, nutrientes y metales pesados ​​que se han acumulado en el lecho del lago durante décadas.

Después del terremoto del Maule en Chile en 2010, los investigadores Alberto de la Fuente y Carolina Meruane midieron la proliferación generalizada de algas provocadas por la liberación de nutrientes, que hicieron que el agua que alguna vez fue clara se volviera brevemente turbia y pobre en oxígeno. De manera similar, si las capas estratificadas de un lago se desestabilizan repentinamente, las concentraciones de oxígeno caen en picado en toda la columna de agua, poniendo en peligro la vida acuática.

La conexión de los Grandes Lagos: cuando los lagos provocan terremotos

Una floración de algas en el lago Erie.

En la región de los Grandes Lagos, particularmente en el lago Erie, los científicos han comenzado a investigar una dramática reversión de ese fenómeno: cómo los propios lagos pueden influir en la actividad sísmica.

Ohio ha experimentado más de 200 terremotos desde 1776, la mayoría de ellos ocurridos en las cercanías del lago Erie. La mayoría son menores, pero algunos otros han tenido una magnitud superior a 4,0, incluido el terremoto del lago Erie de 1986 (magnitud 4,9) y el terremoto de 2019 (magnitud 4,2) que provocó decenas de réplicas.

Según un estudio dirigido por el científico Yihe Huang de la Universidad de Michigan, estos eventos pueden estar relacionados, al menos en parte, con las fluctuaciones del nivel del agua en los lagos. La hipótesis es que a medida que aumenta el nivel del agua en el lago Erie, el aumento de la presión y el peso sobre la corteza del planeta pueden tensar silenciosamente las fallas ocultas enterradas profundamente bajo la roca sedimentaria.

Lago Erie en Ontario.

En un informe de 2022 revisado por pares titulado “Sismicidad alrededor del sur del lago Erie durante 2013-2020 en relación con el nivel del agua del lago” en Seismological Research Letters, Huang et al. Catalogamos más de 400 pequeños terremotos. Los compararon con las variaciones en el nivel del agua del lago, pero la relación aún está bajo investigación.

Los niveles récord de agua del lago Erie en 2019, por ejemplo, se superpusieron con uno de los terremotos más grandes de la región en décadas. Dado que se prevé que el cambio climático aumentará los niveles de los lagos en casi 30 centímetros para 2050, los científicos indican que detectar esta sinergia será cada vez más crítico.

La Universidad de Michigan y el Departamento de Recursos Naturales de Ohio están implementando sistemas de monitoreo sísmico, agregando más sensores y utilizando cables de fibra óptica para detectar patrones sutiles de movimiento en el lago Ontario y el lago Erie. La investigación conjunta es una nueva frontera en geofísica: no sólo cómo la Tierra da forma a nuestros lagos, sino también cómo los lagos pueden moldear silenciosamente la Tierra.

Seguimiento, previsión y gestión de riesgos

Un biólogo está recolectando muestras de agua de un lago para analizarlas en un laboratorio y examinar el ecosistema del lago.

Una mayor conciencia de la relación entre la actividad sísmica y sus efectos en los sistemas lacustres ha creado una mayor necesidad de mejores sistemas de vigilancia y alerta temprana. Las unidades de monitoreo Seiche, los sensores de presión y las boyas etiquetadas con GPS ahora ayudan a monitorear los cambios en el nivel del agua que podrían indicar un peligro inminente.

También se han modificado los estándares para el diseño de ingeniería: las presas y embalses de las regiones sísmicamente activas deben diseñarse para resistir la tensión tectónica y el movimiento dinámico de los lagos. Continúan los trabajos de modernización para proteger la infraestructura de terremotos directos y también de sacudidas hidrológicas secundarias.

Por qué es importante el vínculo entre los terremotos y los lagos

Para las poblaciones que dependen de sistemas lacustres en regiones sísmicamente activas o hidrológicamente fluctuantes, la conexión entre lagos y terremotos es más que una curiosidad intelectual: es una cuestión de supervivencia. Debajo de la superficie, las fallas tectónicas responden a presiones cambiantes, los canales de agua subterránea se abren y cierran, y los sedimentos registran cada vibración como el diario oculto del planeta.

A medida que los investigadores continúan estudiando los Grandes Lagos, aprenden cómo incluso pequeños cambios en los niveles del agua pueden influir en la actividad sísmica. Comprender más acerca de estos procesos puede hacer que las técnicas de predicción de terremotos y resiliencia climática sean más efectivas. El diálogo entre la tierra y el agua es continuo y cada onda contribuye a la comprensión de cómo los lagos y los terremotos están interconectados.