TSUNAMIS

Nosotros, científicos, manteniendo en nuestro plano moral la actitud de general simpatía, dolor y ayuda provocado por el reciente tsunami en el Océano Índico, no podemos dejar de preguntarnos el por qué del fenómeno y cuantificarlo.

En realidad, el tsunami obedece alas mismas leyes que las olas ordinarias del mar, pero a una escala energética infinitamente más elevada, ya que el volumen de agua involucrado es también mayor. De hecho, el movimiento sísmico original, localizado en las profundidades marinas, pone en movimiento vibratorio toda la masa de agua situada por encima.

Las olas ordinarias del mar, generadas por el viento, son movimientos ondulatorios de las partículas del agua en dos direcciones perpendiculares. A diferencia de una onda simple de agua en la que cada partícula describe un movimiento vibratorio armónico, en una ola ordinaria mantiene dos movimientos simultáneos en planos perpendiculares.

No entraremos en las ecuaciones matemáticas que determinan el comportamiento de una ola, que son de naturaleza bastante compleja. Digamos sólo que el principio que las gobierna es el de conservación de la energía. Una ola está formada por una serie de partículas que oscilan en movimientos vibratorios aproximadamente armónicos (sinusoidales), tanto en horizontal como en vertical. El examen matemático de este tipo de movimiento revela que el perfil ordinario de las olas se asemeja a una trocoide, es decir, una cicloide acortada invertida. Las partículas que oscilan en vertical necesitan como mínimo de un fondo marino de un orden igual al de su propia amplitud de oscilación. Por eso, cuando la ola se acerca a la playa, dicho fondo se reduce y la onda “rompe”, produciendo esos perfiles tan apreciados por los amantes del surf.

La expresión general de la ecuación de onda es en realidad de una gran complejidad, y las ecuaciones diferenciales de su planteamiento tienen distintas soluciones, siempre aproximadas, según las magnitudes relativas del fondo (H), del período (T) y de la amplitud máxima de oscilación, o sea altura, de la ola (h).

Para el caso de una onda aislada con un gran período (T = ∞) se llega a la expresión que la rige. El perfil de la superficie libre es:

Siendo la celeridad c:

Como ejemplo, éste es el perfil de una ola solitaria similar a la del tsunami de Sumatra, con 2 m de amplitud (distancia en km), y un fondo de 4000 m:

La velocidad con que se desplaza es de 198 m/s = 713 km/h.

A la vista de este gráfico es posible comprender la fuerza devastadora del tsunami. Observemos que la amplitud (altura) de la ola no hace falta que sea muy grande. De hecho puede ser imperceptible para una embarcación por debajo de la cual pase. Sin embargo, su longitud de onda puede ser del orden de centenares de kilómetros. Cuando la ola llega a la playa “rompe”, y, como una ola cualquiera, provoca primero una depresión en la superficie del agua inmediata al litoral, cuyo fondo pasa a ser visible hasta distancias no usuales, como vemos en la dramática fotografía adjunta de satélite (Sri Lanka, playa de Kalutara)).

Pero inmediatamente, tras este reflujo, comienza el flujo, que en principio puede no ser de una gran altura, pero es muy sostenido. En vez de retirarse y avanzar como una onda ordinaria, la gran masa de agua en movimiento (centenares de km de longitud, lo que puede suponer millones de metros cúbicos de agua por unidad de ancho de litoral) sigue llegando sin retroceder, inundándolo todo hasta muy tierra adentro. Por ello la invasión de las zonas costeras es irresistible y catastrófica.

Los esquemas publicados en las revistas dan idea de la violencia del fenómeno.

Pueden hallarse más detalles sobre la física de los tsunamis en:

http://www.geophys.washington.edu/tsunami/general/physics/physics.html

Puede verse una animación en:

http://www.geophys.washington.edu/tsunami/general/physics/characteristics.html

JMAiO, BCN, ene 05