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El castillo de Kumamoto, tras el terremoto de 2016

Terremotos en Japón: mediciones y prevención

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Japón es un país donde los terremotos son parte de la vida diaria de sus habitantes. Algunos tienen un gran poder destructivo —como el que afectó a Kumamoto en abril de 2016 o el terremoto de Tohoku en marzo de 2011— pero no todos son así. Algunos, incluso como el terremoto de magnitud 7,4 de noviembre de 2016, tuvo pocos efectos y no causó ninguna víctima mortal. De hecho estamos hablando de un país que experimenta unos 1500 terremotos al año.

Y sin embargo, a pesar de lo comunes que son los terremotos allí, la información que nos llega sobre su magnitud está plagada de inexactitudes. En esta entrada queremos contaros en profundidad y con detenimiento todo lo que necesitáis para conocer más sobre los terremotos en Japón y cómo se miden, además de hablaros de prevención y ciertas inexactitudes.

Efectos del terremoto de 2016 en el castillo de Kumamoto
Efectos del terremoto de 2016 en el castillo de Kumamoto

Según World Earthquakes Live, Japón es el país con mayor riesgo de terremotos de magnitud superior a 6.5, con un Global Seismic Risk de 6.7404. Y no es de extrañar si pensamos que el país se encuentra en la confluencia de cuatro placas tectónicas. Esto es lo que hace que la actividad sísmica y volcánica de Japón sea tan intensa.

Pero, también, hace que los japoneses estén posiblemente más preparados que nadie para enfrentarse a los terremotos. De hecho, tienen hasta un día dedicado a la prevención de desastres, el 1 de septiembre (防災の日, bousai no hi). ¿Por qué este día y no otro? Porque el 1 de septiembre es el aniversario del Gran Terremoto de Kanto de 1923 que mató a más de 100 000 personas en Tokio y alrededores.

Diferentes tipos de ondas sísmicas

Existen varios tipos de ondas sísmicas que son recogidas por los sismógrafos y nos permiten conocer en mayor profundidad cómo son los terremotos y sus efectos. Las principales ondas de las que habremos escuchado hablar son las ondas de cuerpo (o internas) que se transmiten a través de los materiales, aunque también existen las ondas superficiales.

Entre las ondas de cuerpo encontramos las ondas p o primarias. Estas son ondas compresivas que se transmiten de forma paralela a la dirección de propagación del terremoto. Son, por tanto, las ondas más rápidas y las que primero llegan al sismógrafo. Estas ondas no son destructivas y, por su velocidad, se utilizan para detectar los terremotos y es que se detectan antes de que lleguen los efectos destructivos.

Luego tenemos las ondas s o secundarias, ondas de corte o de cizalla, que se transmiten de forma perpendicular y por tanto son más lentas. Éstas sólo se propagan en sólidos y sí son destructivas aunque no tanto como las ondas superficiales.

Dónde ocurre el terremoto

Seguramente también habréis oído hablar de términos como hipocentro y epicentro cuando hablamos de terremotos. El hipocentro es el punto donde se origina el terremoto, es decir, el lugar donde se rompe la falla y donde se libera la energía.

Muros exteriores del castillo de Kumamoto afectados por el terremoto de abril de 2016
Muros exteriores del castillo de Kumamoto afectados por el terremoto de abril de 2016

Por el contrario, el epicentro es el punto en la superficie de la tierra que se encuentra directamente sobre el hipocentro. Suele ser, además, el punto más castigado por la energía liberada en el terremoto, aunque si estos son grandes, los efectos se reparten por toda la zona de ruptura.

Magnitud e intensidad de un terremoto

También habremos escuchado los términos magnitud e intensidad al escuchar noticias tras un terremoto en Japón o en cualquier otra parte del mundo. Y generalmente, se utilizan de forma indistinta, lo que es un gran error, puesto que miden cosas diferentes.

Y es que la magnitud mide la energía sísmica liberada cuando se rompe la falla. Existen varias escalas, de las que os hablaremos en un momento, pero la magnitud es un valor intrínseco del terremoto. Da lo mismo dónde lo midamos, la magnitud siempre va a ser la misma.

Templo Tenrikyo en Kumamoto tras el terremoto de 2016
Templo Tenrikyo en Kumamoto tras el terremoto de 2016

La intensidad, sin embargo, mide los efectos del seísmo. Por eso, puede variar muchísimo en función de la distancia que haya desde donde medimos al punto donde se origina el terremoto. Así, el terremoto de Tohoku en 2011 tuvo una magnitud 9.0 en la escala de momento sísmico, independientemente de que se midiera en la propia región de Tohoku o en Tokio. Pero la intensidad del mismo fue muy diferente en ambas zonas, puesto que en Tohoku causó una gran destrucción mientras que en Tokio no hubo que lamentar catástrofes ni pérdida de vidas, aunque los edificios se movieron muchísimo y muchos objetos cayeron al suelo.

Escalas de medición

Hoy en día se utiliza una escala logarítmica de medición de la magnitud de los terremotos. Al ser logarítmica esto indica que cada unidad supone multiplicar por 10 la magnitud del terremoto. La primera escala de magnitud se definió en 1935 para poder medir los terremotos de California y se conoce como escala de Richter. Pero ya no se usa y, sin embargo, en muchos medios seguimos leyendo que «el terremoto ha tenido una magnitud de 6 en la escala de Richter». No hagáis caso a estas noticias, porque no saben de qué están hablando.

Hoy en día conocemos mucho más de los terremotos y tenemos mejores instrumentos de medida. Así, sabemos que un terremoto de magnitud 4.0 libera 32 veces más energía que uno de magnitud 3.0. Y basándose en lo que se sabe de la física de los terremotos, los sismólogos prefieren utilizar la escala de momento de magnitud sobre ninguna otra, sobre todo para terremotos grandes (donde la escala de Richter falla).

Sin embargo, existe otra escala, la de Mercalli modificada que mide la intensidad. La Agencia Meteorológica de Japón utiliza una variante de esta, llamada Escala de Intensidad Sísmica que mide en unidades de shindo (震度) o grado de agitación.

Por eso, cuando se informa de un terremoto en Japón se suelen dar los dos valores. El primero, el de la magnitud, es igual independientemente de dónde estemos, mientras que la intensidad, el valor shindo, hace referencia a un punto concreto (generalmente el epicentro del terremoto). Pero este valor varía en función de la distancia al epicentro y por eso habrá diferentes valores en esta escala para diferentes ciudades.

Escala Shindo, de la JMA y traducido al español
Escala Shindo, de la JMA y traducido al español por el gobierno de la prefectura de Mie

Así que si veis que alguien habla sólo de intensidad de terremotos, lo está haciendo mal, porque también hay que hablar de la magnitud. O mezclar los conceptos y hablar de intensidad cuando se quiere hablar de magnitud. Muchos medios de comunicación y medios de comunicación poco rigurosos suelen cometer estos errores, así que es fácil caer en la trampa.

Prevención de terremotos

Como hemos dicho, para intentar prevenir los terremotos en un país tan propenso a tenerlos como Japón, lo que se hace es colocar sismógrafos por todo el país. Estos sismógrafos recogen las ondas p o primarias, que son las más rápidas y nos alertan de que ha ocurrido un terremoto.

Desgraciadamente, el tiempo que hay para prepararse no siempre es suficiente, porque el tiempo transcurrido desde que se detectan las ondas p hasta que llegan las ondas destructivas puede ser de un minuto o más cuando el terremoto es profundo y distante, pero puede ser de sólo unos pocos segundos en el lugar más cercano al epicentro.

Además, la vida moderna genera vibraciones que los sistemas de medición tienen que ser capaces de descartar, porque sino estaríamos hablando de falsos positivos. Y dar la alarma demasiado a menudo sembraría un caos innecesario.

Terremotos y trenes: el sistema UrEDAS y el FREQL

UrEDAS es un acrónimo de Urgent Earthquake Detection and Alarm System y es la base, junto con el sistema Compact UrEDAS, de los sistemas de alerta temprana utilizados en los ferrocarriles japoneses. En realidad, el nombre se escogió porque en japonés se pronuncia yuredasu, es decir, «comienza la vibración», y se buscó luego un acrónimo que encajara.

Distribución del sistema antisísmico ferroviario UrEDAS
Distribución del sistema antisísmico ferroviario UrEDAS

Ya en 1964, después del terremoto de magnitud 7,5 que azotó Niigata, se empezó a debatir sobre la necesidad de un sistema de alerta para el shinkansen, cuya primera línea estaba a punto de ser inaugurada (os hablamos más a fondo de la línea Tokaido Shinkansen en Japonismo). Un año después, en abril de 1965, hubo un terremoto en la prefectura de Shizuoka que afectó a algunas estructuras de esta misma línea. Por eso se decidió entonces construir un sistema de alerta con sismómetros cada 20-25 kilómetros a lo largo de la línea.

Tras esto, en 1982, cuando se completó la línea Tohoku Shinkansen, se implantó el primer sistema de detección en la costa del mundo. Pero cuando ya han llegado las ondas s, suele ser tarde porque todo el poder destructivo ya se ha desatado. Por eso, lo que se hizo en Japón fue desarrollar un sistema que permitiera detectar las ondas p, algo totalmente necesario para la operación segura de un sistema ferroviario de alta velocidad. Así, el sistema UrEDAS, que comenzó a probarse en 1984, podía enviar una alarma sólo 3 segundos después de detectar una onda primaria. Para las líneas de shinkansen, el sistema se empezó a utilizar en pruebas en 1990 y en 1992 se instaló en 14 puntos de la línea Tokaido.

Pero con el terremoto de Kobe, que ocurrió muy cerca de la ciudad, se vio que se necesitaba una alerta incluso más temprana. Así se desarrollo el sistema Compact UrEDAS, que permite enviar una alarma tan sólo un segundo después de la llegada de las ondas primarias. Este sistema empezó a funcionar en 1998.

Los dos sistemas no miden lo mismo, ya que el UrEDAS nos da una estimación de la magnitud y localización del terremoto, mientras que el Compact UrEDAS estima la destrucción que causará el terremoto, pero basándose en parámetros diferentes.

Así, el UrEDAS envía una alarma a las zonas donde habrá posibles daños basándose en la localización y magnitud estimada del terremoto detectado, con un alcance de unos 200 km alrededor de la localización de la estación. Por otra parte, el Compact UrEDAS manda una alerta temprana a la zona cercana a donde está la estación de medición basándose en el riesgo del movimiento del terremoto detectado, con un alcance de 20 km. Así, para maximizar la eficacia se utiliza el primero para responder a grandes terremotos lejanos y el segundo para responder a terremotos cercanos.

FREQL medición de terremotos en Japón
Sistema FREQL

El siguiente paso en la prevención de terremotos pensando en la operación sin problemas de líneas de tren fue la combinación de ambos sistemas. Esto se completó en 2005 y recibió el nombre de FREQL o Fast Response Equipment against Quake Load. Y como en el caso anterior, el nombre se escogió porque en japonés se pronuncia como furekkuru que podríamos traducir como «viene la onda».

El sistema FREQL mejoró los tiempos de alarma, pudiendo avisar en un segundo en función de los parámetros estimados del terremoto frente a los tres segundos del UrEDAS. Y en cuanto a la capacidad destructiva del terremoto, puede avisar en 0,1 segundos en lugar de en un segundo, como hacía el Compact UrEDAS. De esta forma, este sistema resulta de vital importancia para una operación ferroviaria que minimice los riesgos incluso cuando hay trenes circulando cerca del epicentro del terremoto.

Hoy en día el sistema está instalado en 97 lugares y, básicamente, su funcionamiento es sencillo, ya que cuando se detecta el terremoto y se considera que es lo bastante fuerte, se lanza una alarma que llega a las subestaciones eléctricas y corta el suministro eléctrico. Los shinkansen, al detectar el corte de suministro, activan los frenos y, además, el conductor recibe una alarma en el panel de control para que active los frenos de emergencia. Esto consigue que, idealmente, los trenes estén detenidos antes de que las ondas destructivas lleguen, minimizando así los riesgos.

Por eso, además, es tan importante que los shinkansen dispongan de un sistema de frenado que los detenga totalmente en pocos segundos incluso circulando a altas velocidades. Y uno de los motivos por los que JR East no se decidió a utilizar velocidades de 360 km/h para su shinkansen E5, además de por el ruido al circular a esa velocidad, fue por la excesiva distancia de frenado.

Algunos trenes bala, como el moderno N700S, disponen de baterías que le permiten circular a baja velocidad incluso sin suministro eléctrico externo. De esta forma, el tren puede salir de túneles o moverse desde donde se quedara para llegar a la estación más cercana para que los pasajeros puedan salir del tren.

Además de estos sistemas propios en las líneas ferroviarias, Japón introdujo un nuevo sistema de alerta temprana el 1 de noviembre de 2017. Este sistema, con sismógrafos bajo el suelo marino, busca prevenir de forma mejorada un posible terremoto que se origine en la fosa de Nankai. Esta fosa corre paralela a la costa del Pacífico japonesa y la probabilidad de que haya un gran terremoto en los próximos 30 años es grande.

Con este sistema ahora funcionando, las tres grandes compañías del grupo JR (JR East, JR Central y JR West) son capaces de frenar sus trenes bala en caso de un terremoto de forma más efectiva. Así, JR East puede frenar sus shinkansen 20 segundos antes que con los sistemas actuales, JR Central puede hacerlo 30 segundos antes y JR West, 10 segundos antes. Puede parecer poco, pero en una circunstancia así, esos segundos extra son vitales.

Terremotos en las líneas de shinkansen

El 23 de octubre de 2004 tuvo lugar el terremoto de Chuetsu, en la prefectura de Niigata, de magnitud 6,8. El hipocentro de este terremoto estaba prácticamente debajo de las vías del shinkansen de la línea Joetsu (Tokio-Niigata). Esto hizo que hubiera muy poco tiempo para activar la alerta antes de que llegaran los efectos destructivos.

Descarrilamiento del Joetsu Shinkansen en el terremoto de Chuetsu
Descarrilamiento del Joetsu Shinkansen en el terremoto de Chuetsu. Imagen de Wikipedia

De hecho, fue el terremoto que causó más daños estructurales a las líneas de JR East hasta ese momento, con 86 localizaciones afectadas en cinco líneas diferentes. Y además, el servicio Toki 325 de la línea Joetsu Shinkansen descarriló, siendo la primera vez en la historia que descarrilaba un tren bala.

El sensor de ondas primarias cortó el suministro eléctrico 3,9 segundos después de que comenzara la ruptura de la falla, lo que hizo que los frenos se activaran automáticamente. El propio conductor activó el freno de emergencia al ver la alarma del sistema Compact UrEDAS.

La onda secundaria golpeó el tren 2,5 segundos después de que se activara la alarma y un segundo después, todo comenzó a vibrar y continuó así durante 5 segundos. Por suerte, el tren circulaba a 75 km/h porque estaba frenando de forma natural al acercarse a una estación y esto hizo que el resultado no fuera catastrófico. De hecho, no hubo ninguna víctima.

Posteriormente, y debido al terremoto en la zona de Kumamoto en abril de 2016, el servicio en la línea Kyushu Shinkansen se suspendió temporalmente ya que hubo otro descarrilamiento. En este caso, un tren de la serie 800 que circulaba sin pasajeros se salió de los raíles. El tren había salido de la estación de Kumamoto y se dirigía a un depósito, así que entre la poca velocidad y la activación de los frenos de emergencia, no hubo que lamentar víctimas.

El 16 de marzo de 2022 hubo un fuerte terremoto en el noreste de Japón, frente a la costa de la prefectura de Fukushima, de magnitud 7.4. En este caso, un shinkansen de la línea Tohoku descarriló entre las estaciones de Fukushima y Shiroishi-Zaō.

El servicio Yamabiko 223 estaba compuesto por una unidad de 10 coches de la serie H5 y otra de 7 coches de la serie E6. De los 17 coches, 16 quedaron afectados, desalineados y parcialmente fuera de los raíles.

Parte del servicio Yamabiko 223 descarrilado en el terremoto de Fukushima 2022
Parte del servicio Yamabiko 223 descarrilado en el terremoto de Fukushima 2022

Los pasajeros que iban a bordo contaron que recibieron la alerta de terremoto en sus teléfonos e, inmediatamente, el tren frenó de emergencia justo antes de que se notaran los efectos. Así, no hubo ningún herido entre los 78 pasajeros y tripulantes que iban a bordo.

Sin embargo, como ocurre cada vez que hay un terremoto y causa daños, esto genera mucho debate. En este caso, el terremoto de Fukushima 2022 causó daños en 1000 lugares diferentes de la línea Tohoku. Esto incluyó raíles deformados y rotura de catenarias, entre otras cosas. De hecho, llevó unos dos meses recuperar el servicio normal en la línea, que es algo clave.

Por eso, desde el gobierno se va a estudiar si se puede hacer algo más y a adelantar las obras de refuerzo y de preparación antiterremotos planificadas.

Bibliografía

Doi, K. (2009). «The operation and performance of Earthquake Early Warnings by the Japan Meteorological Agency» en Soil Dynamics and Earthquake Engineering 31, pp. 119–126.

Edwards, F., et al. (2015). Great East Japan Earthquake, JR East Mitigation Successes, and Lessons for California High-Speed Rail. Mineta Transportation Institute.

Nakamura, Y. (2004). «UrEDAs, Urgent Earthquake Detection System, Now and Future» en 13th World Conference on Earthquake Engineering.

Nakamura, Y. y Saita, J. (2007). «UrEDAS, the Earthquake Warning System: Today and Tomorrow» en Workshop on Seismic Early Warning for European Cities.

Nakamura, Y., Saita, J. y Sato, T. (2009). «On an earthquake early warning system (EEW) and its applications» en Soil Dynamics and Earthquake Engineering 31, pp. 127–136.

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Luis
Luis

Luis es ingeniero de telecomunicación y máster en Estudios de China y Japón: Mundo Contemporáneo. Ha trabajado en grandes empresas como Vodafone y Google (en Londres), y también en agencias de comunicación. Puedes encontrarle en el blog Profundidad de Campo.

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