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PAZ Ciencia - El uso de datos científicos de PAZ para comprender los desplazamientos del terreno y sus características geológicas
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El día 26 de enero de 2021 el Instituto Geográfico Nacional (IGN) registró tres terremotos en la provincia de Granada, con una magnitud superior Mw a 4, el dos primeros con magnitud Mw de 4,2 a las 22:36 y a las 22:44 y el tercero con una magnitud Mw de 4,5 a las 22: 54. Afortunadamente estos terremotos no provocaron pérdidas personales ni importantes daños estructurales, aunque los habitantes de la zona han vivido en un estado de nervios e incertidumbre durante más de una semana, llegándose a detectar 740 seísmos entre el 23 y el 30 de enero.

El acercamiento de la placa africana a la europea es el origen de los terremotos en el sur de la península ibérica. Esto hace que más de 14 millones de españoles vivan en una zona definida de riesgo sísmico. De manera global, zonas como Sumatra en Indonesia, Filipinas, Nueva Zelanda, México, Chile, California o Japón se consideran zonas de alto riesgo sísmico.

Cuando ocurre un evento sísmico siempre nos efrentamos a dos importantes cuestiones, la primera es lograr identificar rápidamente los daños provocados por el evento y posteriormente nos planteamos el porqué no se había podido predecir.

Ante esta problemática, en PAZ-Ciencia no podemos dejar de preguntarnos, qué puede aportar la observación de la tierra SAR a la predicción y evaluación de daños sísmica. Dentro del marco del primer anuncio de oportunidad de uso de productos PAZ para objetivos científicos, varios de los trabajos científicos en vigor tratan de obtener medidas de desplazamientos del terreno a partir de los datos de PAZ.

Hoy nos gustaría presentaros los primeros resultados que se están obteniendo en el marco de uno de estos trabajos, el proyecto AO-001-013, cuyo investigador principal es Kazuya Ishitsuka (profesor en la Universidad de Kyoto) y que tiene por título: “A combination of multiple SAR mission based on PAZ for understanding detailed surface displacements with their geological characteristics”.

Bajo la premisa de los daños personales y económicos que causan terremotos y erupciones volcánicas, el proyecto trata de ahondar en los estudios en los que se emplean datos de una misión SAR para derivar desplazamientos superficiales locales, con el objetivo de desarrollar un método en el que se combinen múltiples misiones SAR, tales como PAZ, ALOS-2 y Sentinel-1. De este modo, el objetivo científico buscado es el de mejorar la capacidad para comprender y cartografiar los detalles de los desplazamientos en superficie y sus características geológicas.

El primer informe de progreso del proyecto, proporcionado en el mes de enero de este año, comienza a revelar los primeros resultados del proyecto. Los trabajos se han realizado empleando adquisiciones de imagen PAZ en modo Stripmap y polarización horizontal en el área de Osaka.

La base del proyecto es que el análisis de series temporales de datos Interferométricos SAR (InSAR), tales como el método de Persistent Scatterer Interferometry (PSI) es un método excelente para capturar desplazamientos superficiales. Los desplazamientos superficiales alrededor de fallas activas brindan una información vital sobre la acumulación de esfuerzo y los cambios en el nivel del agua subterránea.

En 2014, se midió y verificó el desplazamiento de la superficie alrededor de la cuenca de Kioto y la llanura de Osaka, en el oeste de Japón, utilizando datos de ALOS / PALSAR adquiridos entre 2006 y 2010. Los resultados demostraron la existencia de una subsidencia de aproximadamente 5 mm por año en un área de 16 km x 1 km a lo largo del lado norte de la Línea Tectónica Arima-Takatsuki (ATTL), la zona objetivo de estudio del proyecto, una de las zonas de fallas activas den el oeste de Japón.

El desplazamiento de la superficie generalmente progresa gradualmente debido a una acumulación constante de tensión, mientras que un terremoto a menudo causa cambios sustanciales en el patrón de desplazamiento de la superficie. Es por ello importante comprender los patrones recientes de desplazamiento de la superficie alrededor de la Línea Tectónica Arima-Takatsuki.

En el proyecto, los investigadores han estimado el desplazamiento de la superficie utilizando el análisis PSI de los datos de PAZ y Sentinel-1 alrededor de la cuenca de Kyoto y la llanura de Osaka, incluido el ATTL. Posteriormente, se han interpretado las causas de los desplazamientos superficiales, comparándolas con datos geológicos e hidrológicos. Asimismo, los desplazamientos de superficie estimados utilizando los datos de PAZ se comparan con los datos de Sentinel-1 SAR adquiridos en un período similar.

En la fase inicial del estudio se han empleado 5 productos PAZ adquiridos desde el 24 de septiembre de 2019 al 1 de mayo de 2020, en órbita ascendente. Por lo que se han obtenido 4 pares interferométricos tomando como imagen de referencia la adquirida el 24 de septiembre de 2019.

 

PAZ_013_20210205_00_bPar interferométrico del área de estudio

 

Los resultados del análisis muestran que en la parte sur de la Cuenca de Kioto, se obtienen desplazamientos superficiales en la dirección de hacia el satélite entre el 24 de septiembre de 2019 y el 7 de noviembre de 2019, de hasta unos 20 mm. Después del período, el desplazamiento de la superficie decayó gradualmente y el desplazamiento de la superficie cambió en la dirección que se aleja del satélite.

PAZ_013_20210205_3_bDesplazamiento superficial del 24.09.2019 al 7.11.2019 obtenido por análisis de PSI

En la llanura de Osaka cerca de la parte noroeste de la falla de Ikoma, desde el 24 de septiembre de 2019 hasta el 7 de noviembre de 2019, se deriva un desplazamiento de la superficie en la dirección que se aleja del satélite cerca del río. Los resultados del equipo científico también muestran que al principio del periodo casi no hay desplazamiento de la superficie alrededor del área montañosa, pero a medida que pasa el tiempo, se encuentran desplazamientos de la superficie en la dirección hacia el satélite alrededor del área montañosa. Además, se encuentran desplazamientos en la dirección que se aleja del satélite alrededor de la zona de falla Arima-Takatsuki.

Los desplazamientos superficiales generales en los períodos anteriores (de 1992 a 2014) en el área objetivo han sido documentados por Hashimoto (2016) mediante análisis InSAR. Según el estudio anterior, la elevación comenzó de 2003 a 2004 en la parte sur de la cuenca de Kioto. El desplazamiento se ha interpretado como resultado de la reducción de las aguas subterráneas hacia el año 2000. Por otro lado, se ha informado que el bombeo se detuvo en 2000, lo que resultó en la recuperación del nivel freático. Con base en los estudios anteriores, el equipo científico especula que puede haber una correlación entre los desplazamientos superficiales y los cambios en el nivel del agua subterránea.

Asimismo se han comparado los desplazamientos superficiales estimados con los datos de precipitación en la cuenca de Kioto durante el período de análisis; las precipitaciones aumentaron en julio-agosto de 2019 y disminuyeron en septiembre-octubre. Según Ishitsuka, en el área de Kumamoto en Japón, existe una correlación entre la precipitación y los desplazamientos superficiales con un retraso de aproximadamente 2 a 3 meses. Dado que el período analizado cubre aproximadamente medio año, es importante que los investigadores continuen monitorizando el desplazamiento en la superficie para confirmar la correlación entre el desplazamiento en la superficie y la precipitación en esta área.

Con el trabajo realizado hasta el momento, los resultados muestran que existe una correlación entre la precipitación y los desplazamientos superficiales en la cuenca de Kioto, y que hay desplazamientos en la dirección de elevación probablemente causados ​​por los aumentos del nivel del agua subterránea en la parte noreste de la llanura de Osaka. No han existido fenómenos sísmicos relevantes, por lo que no se han podido hacer investigaciones a este respecto.

Para los próximos meses de investigación, el equipo planea examinar la precisión de nuestros resultados de análisis utilizando datos GNSS y ALOS-2. Además, los desplazamientos en la superficie de los datos de PAZ y Sentinel-1 se compararán utilizando datos de ALOS-2 del mismo período. Esperamos que estos trabajos futuros aclaren las características de los datos de cada satélite y el patrón de desplazamiento de la superficie en nuestra área objetivo. Podrás tener más información de los resultados obtenidos por este y otros proyectos en la página web de PAZ Ciencia.

 

María José