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La sequía y el diluvio convirtieron un deslizamiento de tierras estables en un desastre

El derrumbe de Mud Creek en imágenes fotográficas y de radar. El mapa de velocidad del radar muestra la extensión del área de deslizamiento antes del colapso (línea continua) y post-colapso (línea discontinua), con velocidades de deslizamiento más rápidas antes del colapso en tonos más oscuros de rojo. Las velocidades más altas fueron de alrededor de 16 pulgadas (40 centímetros) por año

Créditos: Google / SIO / NOAA / U.S. Marina / NGA / GEBCO / Landsat / Copernicus

El “deslizamiento de tierras estables” suena como una contradicción, pero de hecho hay lugares en el Planeta donde la tierra se ha ido arrastrando cuesta abajo de forma lenta, estable e inofensiva durante un siglo. Pero la estabilidad no necesariamente dura para siempre. Por primera vez, los investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y las instituciones colaboradoras han documentado la transición de un deslizamiento de tierra estable y lento hacia un colapso catastrófico, mostrando cómo la sequía y las lluvias extremas probablemente desestabilizaron el deslizamiento.

El deslizamiento de tierra de Mud Creek cerca de Big South, California, arrojó aproximadamente 5 millones de metros cúbicos de roca y escombros a lo largo de la carretera 1 de California el 20 de mayo de 2017. El daño tomó más de un año y $ 54 millones para repararse. No se documentó ningún movimiento a largo plazo en Mud Creek antes de este evento, pero los trabajadores del departamento de transporte del estado notaron pequeños aludes en las semanas previas al colapso y cerraron la carretera como medida de precaución.

El equipo liderado por JPL identificó a Mud Creek como un deslizamiento de tierra estable utilizando un conjunto de datos de ocho años de un instrumento JPL aerotransportado llamado Radar de Apitencia Sintética para Vehículos Aéreos Deshabitados, procesado con una técnica llamada procesamiento de radar de apertura sintética interferométrica (InSAR). Calcularon que Mud Creek había estado deslizándose a una velocidad promedio de aproximadamente 7 pulgadas (17 centímetros) por año por lo menos desde 2009. Usaron los datos satelitales de la Agencia Espacial Europea Sentinel-1A / B para documentar cómo cambió el comportamiento del área de deslizamiento.

Sin embargo, la medida de los datos en el aire y en el satélite cambia solo en la superficie del suelo. “A partir de eso, tratamos de inferir lo que pudo haber ocurrido con la superficie del deslizamiento de tierra, y lo que sucedió decenas de metros bajo tierra, que permitió que el Mud Creek pasara de estable a inestable”, dijo el autor principal del estudio, Alexander Handwerger, becario postdoctoral de la NASA. haciendo investigación en JPL.

Cambios de velocidad en el área de la diapositiva, marzo de 2015 a mayo de 2017

La velocidad cambia en el área de deslizamiento, de marzo de 2015 a mayo de 2017. En el invierno de 2015-16, las velocidades de deslizamiento aumentaron con las lluvias de invierno y luego disminuyeron de manera constante hasta el invierno siguiente. En el invierno de 2016-17, las fuertes lluvias hicieron que el deslizamiento se acelerara dos veces, primero en diciembre de 2016 y luego nuevamente en marzo de 2017. Los científicos creen que la doble aceleración puede haber sido una señal del inminente colapso en mayo.

Créditos: NASA Earth Observatory

El colapso ocurrió después de varios días de fuertes lluvias durante uno de los años más húmedos en más de un siglo en esta área. Antes de 2017, una sequía de cinco años había producido varios de los años más calurosos y secos de California. Usando un modelo de computadora de cómo el agua afecta el suelo, los investigadores estudiaron lo que sucedería cuando las lluvias intensas saturaran el suelo reseco. El agua reemplazaría el aire en los pequeños espacios entre las partículas del suelo, lo que aumentaría considerablemente la presión sobre las partículas. Este cambio de presión podría haber desestabilizado las superficies deslizantes subterráneas y haber provocado el colapso.

Solo California tiene más de 650 derrumbes estables conocidos. Si uno comenzara a perder estabilidad en el futuro, ¿podrían los datos de InSAR revelar el cambio? Para responder a esa pregunta, el equipo comparó las imágenes de Mud Creek con imágenes de otros dos deslizamientos de tierra estables en tipos similares de suelo y roca.

Paul’s Slide, a solo 13 millas (21 kilómetros) al norte de Mud Creek, atravesó las mismas condiciones climáticas y, sin embargo, no fracasó catastróficamente. Un deslizamiento de tierra en el norte de California recibió más de 3 pies (1 metro) de lluvia más que Mud Creek sin fallas catastróficas. “Pensamos que si comparamos estos dos casos que no fallaron con el que sí lo hicimos, podríamos encontrar algún patrón de velocidad característico que sería una advertencia de que una diapositiva iba a fallar de manera catastrófica”, dijo Handwerger.

La idea dio sus frutos. Handwerger descubrió que las tres diapositivas estables se aceleraron ligeramente después de que comenzó la temporada de lluvias del invierno y luego, a medida que la temporada continuó, se desaceleró nuevamente y se estabilizó. Este es su patrón anual habitual. Pero después de las lluvias de final de temporada, Mud Creek aceleró nuevamente, aumentando su velocidad hasta su máximo colapso. Las otras diapositivas no lo hicieron.

“Creemos que la segunda aceleración puede ser una señal de interés, pero solo tenemos este caso”, dijo Handwerger. “Como ahora sabemos que los deslizamientos de tierra estable en esta región pueden fallar catastróficamente y tenemos una buena cobertura de datos aquí, nuestro plan es monitorear todo este tramo de la autopista de la costa del Pacífico y buscar estos cambios de velocidad inusuales. Si obtenemos suficientes ejemplos, se pueden comenzar a descubrir realmente los mecanismos que controlan este comportamiento “.

El documento sobre la investigación, titulado “Un cambio de la sequía a la lluvia extrema conduce a un deslizamiento de tierra estable a un fallo catastrófico”, se publicó hoy en Scientific Reports. Los coautores representan a JPL; la Universidad de Maryland en College Park; Universidad Estatal de Portland en Oregon; y la Universidad de California, Berkeley.

Esprit Smith
Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California
818-354-4269
Esprit.Smith@jpl.nasa.gov

Artículo original (en inglés) Escrito por Carol Rasmussen
Equipo de Noticias de Ciencias de la Tierra de la NASA

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