Cómo las ciclogénesis explosivas (o bombas meteorológicas) nos ayudan a entender las profundidades de la Tierra

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Image caption Las ciclogénesis explosivas pueden provocar inundaciones repentinas y erosión.

Con su ubicación en el litoral del Atlántico de América del Norte, Maine, en Estados Unidos, está acostumbrado a las tormentas estacionales.

He experimentado múltiples huracanes y una histórica tormenta helada que paralizó mi estado durante semanas.

En noviembre, sin embargo, unos 48.000 residentes de Maine —casi dos terceras partes del estado— quedaron en la oscuridad cuando una súbita y feroz tormenta destruyó el suministro eléctrico durante más de una semana en algunas áreas.

La mayoría de los habitantes no estábamos preparados ya que hubo pocas advertencias de lo que se acercaba. No era una tormenta ordinaria.

Maine fue azotado por una bomba meteorológica, un término portentoso para un sistema climático que los meteorólogos llaman "ciclogénesis explosiva" o, en momentos menos hiperbólicos, desarrollo rápido e intenso de baja presión.

Las ráfagas con velocidad de huracán que estos sistemas generan pueden arrancar árboles y dañar los cables de luz.

También pueden provocar inundaciones repentinas y erosión. Son tan poderosas que un equipo de investigadores en Japón recientemente descubrió que las olas del océano azotadas por ciclogénesis explosiva pueden encender el interior de la Tierra con energía sísmica.

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Image caption Los sistemas climáticos que los meteorólogos llaman "ciclogénesis explosiva" no son tormentas ordinarias.

El monitoreo de estas señales sísmicas ahora ofrece a los geólogos nuevas herramientas para ayudarlos a explorar la estructura interna de la Tierra.

Chris Legro, principal meteorólogo del Servicio Nacional del Clima en Gray, Maine, afirma que los fuertes vientos generados por ciclogénesis explosivas crean enormes ondas oceánicas, a menudo de entre 7,6 y 10,7 metros.

Cuando estas olas enormes interactúan con el lecho oceánico pueden generar temblores sutiles que pueden medirse en los sismógrafos alrededor del mundo.

"Estas (olas sísmicas) viajan a través del interior de la Tierra para llegar hasta el otro lado del globo, y nos ofrecen información sobre el tipo de material por el que viajaron", explica Legro.

Temblores de tierra profunda

Al combinar los datos de una red de más de 200 sensores sísmicos operados por el Instituto Nacional de Investigación de Ciencias de la Tierra y Prevención de Desastres, los investigadores Kiwamu Nishida y Ryota Takagi observaron un raro y sutil tipo de temblor de tierra profunda, conocido como microsismo de onda S, el cual atribuyeron a una ciclogénesis explosiva del Atlántico Norte cerca de la costa de Groenlandia en diciembre de 2014.

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Image caption Una ciclogénesis explosiva azotó a Maine derribando árboles y destruyendo cables eléctricos en noviembre de 2017.

Es la primera vez que científicos observan este tipo particular de temblor en el lecho oceánico.

Previamente, los expertos solo habían detectado ondas P (temblores que los animales pueden sentir antes de que ocurra un terremoto), pero no habían sido capaces de detectar las elusivas ondas S (temblores que los humanos sienten durante los terremotos).

"Creo que la importancia de este descubrimiento es una mejora progresiva sobre cómo podemos investigar la estructura del interior de la Tierra", afirma Chris Goldfinger, director del Laboratorio de Mapeo Tectónico y de Lecho Oceánico del Colegio de Ciencias de la Tierra, Océano y Atmósfera de la Universidad Estatal de Oregon.

"El uso de microsismos generados por tormentas convierte lo que era 'ruido' en una señal potencial, así que esto es muy ingenioso y es algo que previamente habíamos dejado pasar o ignorado".

Ondas sísmicas

Mucho de lo que sabemos sobre la estructura interna de la Tierra lo hemos aprendido con el uso de ondas sísmicas, a menudo de terremotos que ocurren de forma natural, aunque a veces de grandes explosiones y otras fuentes.

Al examinar la velocidad en que viajan estas ondas a través de la Tierra, podemos obtener detalles sobre la composición de las rocas debajo de la corteza terrestre.

Los reflejos causados por los tipos cambiantes de roca y entre los materiales sólidos y líquidos también puede causar que las ondas sísmicas reboten y revelen aún más información.

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Image caption Las ondas oceánicas grandes producen temblores en el lecho oceánico que pueden ser recogidas por sismógrafos alrededor del mundo.

"Los eventos climáticos no solían hacer esto en absoluto, así que eso es lo singular sobre este descubrimiento", dice Goldfinger.

"Aunque los terremotos seguirán siendo la principal herramienta, los eventos climáticos ofrecen una nueva fuente de ondas sísmicas que pueden ser usadas para observar el interior de la Tierra", agrega.

Pero según Peter Bromirski y Peter Gerstoft, investigadores del Instituto Scripps de Oceanografía en California, los microsismos funcionan mejor que los terremotos, que ocurren esporádicamente y están agrupados en los límites de las placas.

Los microsismos, por el contrario, están siempre presentes y parecen surgir de todas direcciones.

Y mientras todos los sistemas de tormentas generan microsismos de varios tipos, algunos son más útiles para estudiar el interior de la Tierra que otros.

"Las ciclogénesis explosivas generalmente tienen una extensión espacial más pequeña que las típicas ciclogénesis extratropicales, así que el área de origen de las señales que generan puede potencialmente ser restringida", afirma Gerstoft.

Imagina una manguera de jardín que sacudes de arriba abajo con fuerza. Las ondas S causan que el material ondee de forma similarmente explosiva, pero confinada.

Las ondas P comprimen o estiran la tierra, igual que cuando colocas un Slinky (el juguete que era un muelle espiral de acero) estirado en el suelo y una de sus orillas avanza rápidamente hacia el frente.

Linternas sísmicas

Los investigadores japoneses detectaron que dos tipos de ondas S fueron producidos por la ciclogénesis explosiva que estudiaron: ondas SV que tienen un movimiento elíptico y pueden convertirse en ondas P, y ondas SH que mueven material de forma horizontal.

Cada tipo de onda ilumina una parte distinta del interior de la Tierra debido a las velocidades de trayecto y las características individuales, dice Goldfinger.

"Es como si tuvieras una caja de herramientas con diferentes linternas y cada linterna puede iluminar una parte diferente del interior", asegura. "Los nuevos hallazgos ahora añaden una linterna más, que ilumina una porción previamente oscura y que quizás iluminará algo nuevo sobre lo que hay allí".

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Image caption Un cambio rápido en la presión del centro de la Tierra puede causar fuertes vientos en la superficie.

Pero ¿qué es lo que da a una ciclogénesis explosiva la potencia para producir estas sutiles ondas S en el fondo del océano?

La causa principal es la forma explosiva como se desarrollan, dice Legro.

"La definición meteorológica típica de ciclogénesis explosiva es que la presión central cae 24 milibarias (mb) en 24 horas", apunta, "es ese cambio rápido en la presión el que puede causar fuertes vientos en la superficie, ya que el aire se precipita hacia el centro para llenar el vacío".

En promedio, esto ocurre unas 40 veces al año entre septiembre y abril en el hemisferio norte. Estas tormentas casi siempre se desarrollan en el noroeste del Atlántico y el noroeste del Pacífico.

Localmente, el noreste de Estados Unidos puede esperar unas pocas de estas bombas meteorológicas cada invierno.

Algunas pasan de forma relativamente inocua hacia el mar, pero otras, como la que Maine experimentó a principios de mes, pueden continuar su recorrido hacia el noreste.

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Image caption El Slinky (el juguete que es un muelle espiral de acero) puede utilizarse para demostrar dos tipos diferentes de ondas sísmicas, las onsas S (izq) y las P (der).

Aunque los residentes de Maine tenían muchas otras cosas en la mente, como levantar árboles caídos o levantar escombros después de la ciclogénesis explosiva de noviembre, los sismólogos estaban pensando en que tenían una oportunidad valiosa.

Desafortunadamente para los científicos japoneses, sus monitores estaban colocados en una "zona en la sombra" de cualquier onda sísmica que pasaba a través del interior de la Tierra desde Maine.

El núcleo líquido del planeta desvía y absorbe la energía sísmica, lo que significa que los sismógrafos que están siendo utilizados por Nishida y su equipo en Japón no pudieron recoger los temblores generados por la tormenta.

"La ciclogénesis explosiva fue devastadora, pero la excitación sísmica no fue extraordinaria", afirma Nishida.

El científico espera poder encontrar señales que puedan ser recogidas en otras partes del mundo, pero aún tienen que obtener los datos de esta tormenta.

Así, igual que los residentes de Maine, los geólogos también sienten que la tormenta los dejó en la oscuridad, aunque sea solo temporalmente.

Lee la historia original en inglés en BBC Future

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