Observación Espacial de Fenómenos Naturales y sus Consecuencias

Roberto Conte Galván

Fecha: 2013-12-01


Desastres de Origen Natural en la Tierra
 
Hay procesos naturales que ocurren continuamente en nuestro planeta, tanto en los océanos como en la atmósfera y la superficie, con efectos de diversos grados de intensidad en la vida diaria de la humanidad.  Los cambios en el subsuelo terrestre suelen presentarse en ciertas zonas de mayor actividad del mismo, que afectan con menor frecuencia que los atmosféricos, pero con mucha mayor intensidad.  Los mayores ejemplos de desastres naturales debido a cambios en el interior de la Tierra son los terremotos o sismos, los maremotos o tsunamis, y las erupciones volcánicas.  De igual manera, se tienen cambios en la atmósfera de todo el mundo debido a cambios en la actividad solar, que afectan al clima mundial de manera diferente, dependiendo de la época y estación del año, durante el viaje anual de la Tierra alrededor del Sol.  Los mayores ejemplos de estos procesos son los huracanes, las tormentas atmosféricas y las sequías, que también nos afectan, pero de manera diferente, ya que ocasionan plagas, hambrunas y falta de alimentos en la población.
 
Los desastres ocurren debido a fenómenos naturales o meteorológicos de magnitud extrema, fuera de lo normal, o incluso fuera de toda lógica para los seres humanos, que los eventualmente los debemos sortear [1].  Cada año suceden eventos de origen natural que tienen profundos efectos en la vida diaria de la población de cada país, con consecuencias económicas, materiales y de vidas humanas pueden tener un gran impacto en la vida de quienes están expuestos a ellos, a veces sin siquiera saber qué esta pasando, qué se puede hacer, o cómo se originan. 
 
México no es inmune a estos desastres, como lo demostraron recientemente los huracanes Ingrid y Manuel (Septiembre 2013) y que brevemente acentuó Raymond (Octubre 2013), según se observó mediante las imágenes satelitales que se muestran más adelante.  Además de estos fenómenos naturales recientes, es importante conocer cuáles otros procesos naturales causan estragos en la sociedad, y que son cada vez más fáciles de detectar gracias a la tecnología espacial, como aquí se mostrará.
 
Erupciones volcánicas.-  Los volcanes son aberturas o grietas en la corteza terrestre, por donde sale el contenido del interior de la Tierra a muy alta temperatura en forma de lava o gases, llegando incluso a arrojar tierra y rocas a gran altura si éstas se encuentran en su camino ascendente.  La corteza terrestre es la capa sólida y fría que cubre a nuestro planeta, sobre la cual vivimos todos los seres vivos, y está cubierta por piedras, tierra, agua, nieve y aire.  Debajo de la corteza sólida de nuestro planeta, bajo las placas tectónicas, se encuentra una masa líquida a muy alta temperatura que está en continuo movimiento y que sale a la superficie a lo largo de los bordes de las placas cuando la fuerza de la presión interna subterránea es mayor que la resistencia de la corteza terrestre en ese sitio, causando una erupción volcánica.  Dependiendo de la cantidad de material acumulado a expulsar, y del tamaño de la grieta o abertura en la corteza terrestre, se puede tener muchas erupciones frecuentes de baja intensidad, o pocas erupciones explosivas de muy alta intensidad.  Una erupción gigante puede cambiar la geografía de un lugar o incluso alterar el clima global durante años.  Un volcán activo puede ser monitoreado mediante satélites de percepción remota, conocer su peligrosidad relativa para la población cercana, y en menor manera, prever su posible comportamiento y efectos importantes al hacer erupción. La Figura 1 muestra el volcán Popocatépetl durante su erupción de 2001, con la ciudad de México en la parte superior derecha de la fotografía, y la ciudad de Puebla en su parte inferior izquierda.  Esta misma fotografía también permite ver parte del proceso de deforestación que sufren ambas entidades, que en el futuro pudiera tener serias consecuencias para la población, como acaba de suceder con las fuertes lluvias en el Estado de Guerrero debido a fenómenos atmosféricos fuera de lo normal.

 

 

Sismos y Terremotos.-

Los sismos o terremotos son efectos del movimiento brusco y pasajero en la corteza terrestre que se sienten a través de una o varias sacudidas del subsuelo, particularmente en los bordes de la corteza terrestre conocidos como Placas tectónicas.  La corteza terrestre está conformada por bloques de rocas y piedra sólida en muchas partes de su superficie.  También se puede encontrar otras áreas cubiertas por tierra y arena sobre la piedra sólida, que son las planicies y los arenales en los desiertos. En otras partes se puede encontrar vegetación, que es tan solo la existencia de plantas, árboles y arbustos sobre la tierra, como las praderas, bosques, selvas y todo tipo de sembradíos para la Agricultura y que son tan solo la vegetación del planeta. Finalmente, la corteza terrestre está cubierta por agua y nieve en la mayoría de las partes de la Tierra.  Como los terremotos y sismos son resultado del movimiento de las placas de la corteza terrestre, éstos pueden causar enormes daños en una población urbana, particularmente si se tienen construcciones mal diseñadas o construidas con materiales de baja calidad, aunque un terremoto fuerte puede acabar incluso con construcciones muy bien hechas.  Un terremoto no puede ser observado desde el espacio, pero sus efectos si, y esto ayuda a planear acciones de rescate en ese momento y después para prevención futura.
 
Maremotos y Tsunamis.-  

Cuando un terremoto se presenta baja superficie del mar, y además tiene un gran desplazamiento vertical en la orilla de la fractura de la corteza terrestre submarina, se tiene el desplazamiento de una columna de agua que intenta llenar el hueco dejado por el desplazamiento de la corteza terrestre. Aunque también ha habido tsunamis generados por derrumbamiento de montañas sobre el mar, éstos son menos frecuentes.  En ambos casos, por el mismo efecto que sucede entre dos vasos comunicados llenos de líquido al tener diferente altura uno del otro, la gravedad de la Tierra hace que se tienda a igualar el nivel del agua del mar en ambos extremos.  Esto genera el desplazamiento de agua en una dirección a gran velocidad, inicialmente hacia el área de menos altura, pero seguida por un contraflujo posterior en la dirección contraria, hasta que se llega a igualar el nivel del agua en su nuevo perfil.  Cuando esto sucede directamente frente a la costa de un lugar habitado, ya sea una ciudad, playa o puerto, se conoce como Maremoto (terremoto en el mar), o también Tsunami, como lo llamaron los japoneses que primero los describieron hace siglos, y puede llegar a causar grandes daños en ciudades, puertos, casas y propiedades de la gente afectada, llegando incluso a cobrar cientos o miles vidas humanas en algunos casos.  Igual que los terremotos, un Tsunami no puede ser observado desde el espacio, pero sus efectos si, y también ayuda a planear acciones de rescate y de prevención para los demás casos futuros.
 
Desastres de Origen Hidrológico y Meteorológico
 
En México tenemos algunos desastres hidrológicos que han sido observados desde el Espacio, como el que causó serios daños a la población mexicana a lo largo del Río Grijalva durante la inundación de 2007 en Tabasco y Chiapas, que se muestra en la Figura 2, problema empeorado por la deforestación de la cuenca del Grijalva.  Este tipo de imágenes satelitales debería servirnos como advertencia de lo que puede pasar cuando la naturaleza ataca con furia un lugar que hemos debilitado en sus defensas naturales con prácticas depredadoras extremas.  Aunque han existido lluvias abundantes en la cuenca del Grijalva en el pasado, éstas eran rápidamente absorbidas por el terreno y compensadas por la vegetación existente logrando un balance ecológico natural, que ahora es cada vez más precario.

 

 

Inundaciones por lluvias y ríos.- Una inundación es un fenómeno natural causado por la acumulación de agua en un lugar en particular, debido a una gran cantidad de lluvia continua, al desbordamiento de ríos, o a la destrucción de una represa natural o artificial. Las inundaciones pueden tener un costo elevado en términos materiales y económicos, además de la vida animal y hasta humana, por lo que es importante conocer sus causas, su magnitud y, de ser posible, su comportamiento histórico cuando esto sucede. Cuando se estudia a nivel de tierra y desde el espacio el origen y desarrollo de una inundación pasada, se puede tomar las precauciones necesarias para que en el futuro no se tengan que volver a lamentar costos en tiempo, esfuerzo, propiedades y vidas de humanos y animales en una población o región determinada. La inundación de Tabasco y Chiapas de 2007 ha sido uno de los desastres naturales más costosos en la historia de México, donde las fotografías satelitales en la Figura 3 muestran la deforestación alrededor del Río Grijalva, que empeoró la situación. En el pasado esta área tenía abundantes bosques que compactaban el suelo actuando como protección contra inundaciones y que ahora han sido eliminados para dar lugar a la agricultura, facilitando futuras inundaciones como la del 2007. Los satélites son excelentes aliados para vigilar el comportamiento de los suelos en el caso de inundaciones debido a lluvias extremas, y monitorear el drenado de los ríos que permita regresar a la normalidad una vez pasado el evento.

 

 

Huracanes y Ciclones.-  Los huracanes son procesos atmosféricos naturales que contienen grandes cantidades de vapor de agua, que recogen de la superficie del mar tropical cerca del ecuador por una diferencia de temperaturas entre la temperatura del mar y la del vapor del agua sobre éste.  El vapor ascendente genera una tormenta de circulación cerrada, con una fuerza tangencial perpendicular que puede llegar a empujar grandes masas de aire en forma centrífuga alrededor del ojo del huracán, generando fuertes vientos y abundante lluvia en un área de cientos de kilómetros cuadrados bajo el huracán.  Los huracanes extraen su energía de la condensación de aire húmedo produciendo vientos a muy alta velocidad, alimentados por la diferencia de temperatura entre el agua de mar y el vapor de la atmósfera, generando una gran cantidad de nubes que llevan un inmenso volumen de agua, y que se presenta en forma de fuertes lluvias y tormentas.  Los huracanes son conocidos como Ciclones en el Suroeste del Océano Pacífico y el Sudeste del Índico, como Huracanes en el Océano Atlántico y el Norte del Pacífico, y como Tifones en el Pacífico Noroeste y Sudoeste.  Antes del uso de satélites había muchas dudas sobre los huracanes, pero desde que se usan satélites de percepción remota se ha avanzado mucho en la predicción, estudio y seguimiento de los huracanes y sus efectos en los lugares que golpea, así como sus daños y población afectada.
 
Incendios Forestales.-  Los incendios forestales de origen natural suelen producirse por relámpagos, o incluso por negligencia sin ser provocados, pero que pueden causar daños y grandes pérdidas en vegetación, vida salvaje e incluso humana, con destrucción de bosques, praderas, cultivos y propiedades urbanas, suburbanas y rurales, sin consideración de ningún tipo.  Los incendios forestales provocados o accidentales son causa de grandes pérdidas económicas y ecológicas, por lo que son fuertemente vigilados mediante tecnología espacial.  Los efectos de incendios forestales, naturales o provocados, pueden observarse desde el espacio mediante el uso de satélites de percepción remota orientados hacia zonas boscosas, rurales y urbanas, que permiten llevar una serie de observaciones en distintas épocas del año, durante varios años, para conocer y dimensionar sus efectos en la población y ecología de un país.
 
Movimientos de masas de tierra
 
Deslizamientos y Derrumbes.-  Los derrumbes y deslizamientos son material y mezcla de tierra, roca, suelo, hielo y/o vegetación, que caen de las laderas de montes y montañas, generados por sismos, lluvias o tsunamis.  En el caso de México y otros lugares, la creciente deforestación de bosques y selvas está reduciendo la capacidad de árboles, raíces y matorrales que permitan mantener la tierra compactada, creando cada vez más deslizamientos de lodo y rocas en las laderas de montes y cerros, causando a veces la pérdida de vidas humanas en zonas densamente pobladas.  Los deslizamientos y derrumbes de gran tamaño se pueden observar fácilmente desde el espacio, igual que los asentamiento humanos que pueden afectar.
 
Aludes y Avalanchas.-  Las avalanchas suelen ser deslizamientos de tierra, lodo o nieve, que bajan por las laderas de montes y montañas durante la erupción de volcanes, una  lluvia o durante una fuerte nevada en invierno.  En todos los casos esto sucede cuando disminuye la fricción entre el material existente en la superficie de la colina o montaña, con respecto al material del que está formada su base.  Los aludes y avalanchas pueden recorrer kilómetros ladera abajo en unos cuantos instantes, son imposibles de detener una vez que han iniciado su descenso, y destruyen todo aquello que encuentren a su paso, hasta encontrar reposo en su nuevo sitio de equilibrio.  Los satélites de percepción remota han demostrado frecuentemente la capacidad de detectar y evaluar efectos de aludes y avalanchas no sólo en la Tierra, sino también en la superficie de Marte, lo que sugiere movimientos tectónicos y una leve atmósfera.
 
Observación de la Tierra desde el Espacio
 
Satélites de observación terrestre.-  Desde los inicios de la carrera espacial a mediados de 1950, se han usado globos atmosféricos y luego satélites de percepción remota para conocer el comportamiento de muestra atmósfera.  Estos satélites cuentan con cámaras fotográficas de mucha calidad que obtienen información del clima, ya sea mediante la nubosidad de la atmósfera gracias a la observación visible directa desde el satélite, o por la observación indirecta de la temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento y olas marinas.  Para lograr esto observan otros parámetros, particularmente los obtenidos mediante sensores de energía infrarroja, ultravioleta y radar que llevan a bordo del satélite [3].  La Figura 4 muestra la imagen satelital de México el pasado mes de Septiembre de 2013, donde se tuvo el raro caso de la tormenta tropical Manuel y el Huracán Ingrid coincidiendo de manera natural sobre nuestro país.  La cantidad de agua vertida sobre un gran segmento de la población causó uno de los mayores desastres de origen natural en la historia reciente de México.

 

 

Tanto los Estados Unidos, como Europa, Rusia, China, la India y Japón, cuentan con satélites de percepción remota que les permiten estudiar sus respectivos territorios, colaborando con otras instituciones meteorológicas para beneficio de la comunidad internacional.  Las imágenes de luz visible obtenidas por los satélites permiten identificar distintos tipos de nubes, tormentas tropicales y de nieve, ciclones y huracanes, erupciones volcánicas, humo de incendios, polvo, smog y contaminación atmosférica.  El análisis detallado de fotografías en series de tiempo permite inferir fácilmente la dirección y velocidad del viento y patrones de nubes para predecir el clima con cierta precisión.  Las imágenes de radar, infrarrojas y térmicas de estos satélites, por otro lado, permiten conocer la altura y tipos de nubes, así como calcular la temperatura del aire, tierra y mares, e incluso identificar características del fondo submarino   Finalmente, mediante la observación de estelas de vapor y humo se puede observar la contaminación urbana, presencia de incendios, lluvia y relámpagos, así como el crecimiento poblacional de pueblos y ciudades, ya sea de día (fotografía de zonas urbanas) como de noche (iluminación de zonas habitadas), y su impacto en aspectos que afectan a todos como la sobrepoblación o el cambio global [3, 4]. 
 
Las imágenes de la Tierra que nos presentan los satélites de percepción remota han permitido a los seres humanos avances increíbles en el conocimiento de nuestro mundo, en el manejo que hacemos de sus recursos, así como del cuidado, o descuido, que hacemos de sus riquezas, pero también de la fuerza de la Naturaleza y de sus peligros.  Con los avances en Tecnología espacial, en la Geología y en la Meteorología, así como en la Física, la Astronomía y otras ciencias espaciales, tenemos ahora la oportunidad de observar no sólo nuestro planeta, sino también de ver cómo son y cómo están hechos el Sol, los otros planetas y sus lunas, e incluso atisbar a los confines del Universo, para darnos cuenta del precioso planeta que tenemos a nuestro cuidado, e iniciar los cambios que sean necesarios para mantener su estado natural lo mejor posible, antes de que sea demasiado tarde.
 
Meteorología, Desastres de Origen Natural y Observación de la Atmósfera en México
 
El estudio y observación de desastres de origen natural en México es una tarea que cae dentro de los objetivos de varias entidades del Gobierno Federal, Estatal y, en algunos casos, Municipal.  El Servicio Meteorológico Nacional (SMN), el Servicio Sismológico Nacional, la Comisión General de Protección Civil, y el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED) son las dependencias de la Secretaría de Gobernación encargadas de alertar a la población sobre erupciones volcánicas, huracanes, lluvias e inundaciones, sismos, incendios, heladas y tsunamis, antes, durante y después de que se presente el fenómeno natural.  Por su parte, las Secretarías de la Defensa Nacional (SEDENA) y de Comunicaciones y Transportes (SCT) tienen elaborados planes de respuesta rápida y apoyo a la población en caso de emergencias y desastres naturales, provocados y accidentales que pongan en peligro a la población civil.  La Secretaría de Marina / Armada de México es la encargada de vigilar los mares y costas de México, y de reportar el comportamiento diario del océano y sus efectos en la población.
 
Es importante que México forme parte de las naciones que realizan actividades en el estudio de nuestro planeta, su conformación, su comportamiento y sus características, y colaborar con las acciones que otros países y otras agencias espaciales están realizando al respecto.  Para lograr esto, es necesario formar grupos de trabajo en las áreas de las Ciencias de la Tierra, de la Atmósfera y del Océano, tales como Geofísica, Geología, Sismología, Oceanología y Oceanografía, Ecología ambiental, marina y terrestre, Física de la Atmósfera, y Meteorología, entre otras.  Por otro lado, también se requiere formar grupos de trabajo, investigación e innovación en las áreas de Tecnologías de Percepción Remota, Cámaras y Sensores de imagen en los espectros del Visible, Infrarrojo, Ultravioleta y Radar para su uso en monitores geológicos, ambientales, marinos, climáticos y atmosféricos, para su uso en tierra, mar, aire y el espacio.  A la fecha, hay varios de estos grupos en el país, pero con serias carencias en su equipamiento, recursos humanos y distribución geográfica en México. 
 
En la actualidad existen instituciones académicas y de educación superior en México que ofrecen programas de estudios, capacitación y posgrados en las áreas de Ciencias de la Tierra, del Mar o de la Atmósfera, así como Ingeniería Ambiental, Gestión Ambiental, Tecnologías Espaciales y de Percepción Remota, principalmente en la UNAM, el IPN, el CINVESTAV, la UAM, la UVM, ITESM y el CICESE.  También hay oferta de estudios universitarios y posgrados en las universidades Autónoma de Nuevo León, Autónoma de Baja California, de Guanajuato, Veracruzana, Juárez Autónoma de Tabasco, Autónoma de Tlaxcala, y la Armada de México, así como las universidades Asia Pacífico en Culiacán, de la Sierra Juárez en Oaxaca, y del Mar (UMAR), y finalmente el instituto Tecnológico de Sonora, en Cd. Obregón, Sonora, entre otros.
 
Sin embargo, es necesario crear más grupos de trabajo y de investigación en estas áreas, que son también del interés de la Agencia Espacial Mexicana.  Es importante que dentro de las futuras generaciones de científicos y tecnólogos mexicanos, se cuente con cada vez más personas trabajando en las áreas de Ciencias de la Tierra, del Mar, de la Atmósfera, de Tecnologías de Percepción Remota y del Espacio, colaborando con profesionistas, empresas, grupos industriales, instituciones académicas y agencias gubernamentales y espaciales de México y de otros países.  En este sentido, decir que todos salimos ganando tiene no sólo un profundo sentido humano, sino también planetario y universal.



Referencias:

[1] Wikipedia, Desastre natural, http://es.wikipedia.org/wiki/Desastres_naturales [2] Wikipedia, inundación de Tabasco y Chiapas de 2007, http://es.wikipedia.org/wiki/Inundación_de_Tabasco_y_Chiapas_de_2007 [3] Wikipedia, Satélite meteorológico, http://es.wikipedia.org/wiki/Satélite_meteorológico [4] Wikipedia, Satélites de observación terrestre, http://es.wikipedia.org/wiki/Satélites_de_observación_terrestre



Etiquetas: Observación,Espacial,Satélites,desarrollo,científicos,tecnólogos

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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