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Investigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del CSIC (ICTJA-CSIC) han analizado las señales sísmicas que generan los incrementos del caudal del río Aragón (Huesca) debidos a la fusión de la nieve acumulada en su cuenca superior. En un estudio publicado recientemente en la revista PLOS ONE, los investigadores describen como han identificado los episodios de deshielo a partir de los patrones temporales de variación de los datos sísmicos.

Los autores del estudio han utilizado los datos registrados durante un periodo de 6 años (2011-2016) por el sismómetro instalado en el interior del Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC), situado a unos 400 metros del cauce del río Aragón, en el Pirineo aragonés.

A partir de las señales registradas por el sensor, los investigadores generaron una serie de espectrogramas diarios, una forma gráfica de representar la energía de la señal en función de la frecuencia con una resolución de minutos.

“Durante los episodios de deshielo hemos podido identificar señales sísmicas con unos espectrogramas característicos que permiten diferenciarlas de otras fuentes de vibraciones presentes en el fondo de la señal”, indica Jordi Díaz, investigador del ICTJA-CSIC y primer autor de un estudio en el que han participado también Mario Ruiz y Pilar Sánchez Sánchez-Pastor.

Posteriormente diseñaron un algoritmo para clasificar de forma jerárquica los espectros de la señal obtenidos y poder hallar así patrones comunes. De este modo pudieron identificar los días en los que se producían episodios de deshielo así como los diferentes grados de intensidad de estos procesos.

Con el análisis de los espectrogramas los investigadores pudieron observar que, de forma general, los episodios de deshielo se concentran durante los meses de abril y mayo. En algunos casos, como en el año 2013, los investigadores llegaron a identificar en la señal crecidas derivadas de la fusión de la nieve a principios del mes de julio.

"Los resultados muestran una gran variabilidad entre los diferentes años analizados, producto en última instancia de las variaciones de los parámetros atmosféricos cómo la temperatura, la insolación y la precipitación”, comenta Díaz.

Los autores han mostrado que los datos sísmicos pueden utilizarse para estimar de forma automatizada el grado diario de intensidad del deshielo. El incremento de caudal en el río debido al deshielo tiene un ciclo diario que empieza a primeras horas de la tarde, una vez han transcurrido unas horas de insolación. Según el estudio, cuando la intensidad de la fusión de la nieve es entre moderada y débil, la crecida del río experimenta una disminución notable hacia las últimas horas de la noche. En los episodios de deshielo más intensos, el incremento del caudal del río se mantiene a lo largo de todo el día, aunque continua siendo más intenso por la tarde.

"Bajo buenas circunstancias, es decir, con un bajo nivel del ruido provocado por las actividades humanas, la sísmica puede ser una herramienta útil para estudiar y monitorizar este tipo de fenómenos hidrológicos a largo plazo y contribuir, por ejemplo, al estudio de los efectos del cambio climático", concluye Jordi Díaz.

Los sismómetros son aparatos muy sensibles que detectan las vibraciones del suelo, ya sean debidas a fuentes naturales (como terremotos o el viento y la lluvia) como relacionadas con la actividad humana (tráfico, movimiento de gente, trenes, etc.). Unas vibraciones que son, en la mayoría de los casos, imperceptibles para los seres humanos.

Artículo de referencia

Díaz, J., Sánchez-Pastor, P., Ruiz, M. (2019) Hierarchical classification of snowmelt episodes in the Pyrenees using seismic data. PLOS ONE. 14(10):e0223644. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223644

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