Hiroo Kanamori, el científico japonés que creó la escala que reemplazó a la de Richter (y por qué es mejor para medir terremotos de gran magnitud)

¿Cómo se llegó a la escala para medir terremotos? ¿Y por qué Kanamori decidió dedicar gran parte de su vida a intentar reducir su impacto en las personas?

Cuando se dice, por ejemplo, que el terremoto de este viernes en Panamá es de 7,7, la escala utilizada es la de magnitud de momento.

La escala fue definida en 1977 en un estudio pionero de Kanamori. Dos años después, el científico amplió ese primer estudio en otro publicado junto al sismólogo estadounidense Thomas Hanks, quien falleció en 2024.

La escala de Kanamori sustituyó, particularmente para terremotos mayores, a las escalas utilizadas previamente, incluyendo la escala de Richter.

Esta última había sido creada en 1935 por los sismólogos estadounidenses Charles Richter y Beno Gutenberg, ambos científicos de Caltech.

La escala de Richter sigue siendo utilizada en el caso de sismos pequeños.

Poder cuantificar la dimensión de un sismo en un número único, que además pudiera ser calculado y comunicado con rapidez, fue un anhelo de los científicos durante décadas.

El gran desafío era resumir en una sola cifra algo tan complejo como un terremoto.

Antes de la escala de Richter los científicos utilizaban sobre todo el concepto de “intensidad” de los sismos, explica el profesor Rivera.

Mientras la magnitud busca cuantificar el tamaño de un sismo, la intensidad mide qué tan fuerte se sintió en un lugar determinado.

Si estamos cerca del epicentro se va a sentir fuerte, si estamos lejos se va a sentir menos fuerte, aún cuando la magnitud del sismo sea la misma.

“Se medían las intensidades sísmicas en muchos lugares, pero había muchos números para un mismo terremoto”, agrega.

Richter estaba en un sitio con terremotos frecuentes, el sur de California, “donde tenían una red de instrumentos que les permitían localizar esos terremotos de manera rutinaria y saber en qué lugar estaba la fuente”.

La red de instrumentos usada por Richter consistía de aparatos idénticos, los llamados sismógrafos Wood Anderson.

De toda la información contenida en la traza o dibujo en los simogramas, Richter decidió enfocarse en un aspecto: la amplitud máxima de las ondas sísmicas.

Pero había una dificultad. La amplitud registrada varía según la distancia, ya que es más grande o más pequeña según cuán lejos está el aparato del epicentro.

Richter y Gutenberg idearon entonces una fórmula para corregir las diferencias según la distancia y llegar a un promedio general para cada terremoto.

“Esa fue el gran avance en ese momento”, señala Rivera.

“Ya se tenía un solo número”.

La escala de Richter funcionaba bien para sismos de hasta magnitud 6,5 o 7. Pero ni esta escala, ni otras posteriores, medían correctamente la magnitud de los terremotos más potentes, en los que las ondas son diferentes.

“En los terremotos grandes son más importantes las ondas que tienen períodos largos (el tiempo que tarda la onda en completar una oscilación) o frecuencias bajas (menos oscilaciones por segundo)”.

El sismógrafo Wood Anderson, explica Rivera, es sensible solo a las frecuencias altas.

“Y esas frecuencias altas, a medida que el terremoto es más grande, empiezan a ser menos importantes y son las otras las que cuentan, pero este aparato no las ve”.

Los científicos percibieron que terremotos muy diferentes en cuanto a daños causados tenían un mismo número en la escala de Richter.

El terremoto de 1960 en Valdivia, en Chile, por ejemplo, solo pudo ser medido correctamente con la escala diseñada por Kanamori, según la cual tuvo una magnitud de 9,5, la mayor jamás registrada.

La escala de magnitud de momento “es una medida útil de los terremotos, especialmente para los eventos de gran magnitud”, dice el profesor Kanamori a BBC Mundo.

“Es importante que puede determinarse de manera rápida y precisa mediante la metodología más moderna (generalmente menos de una hora después del evento)”.

“Y es útil para comprender la actividad sísmica global, como el movimiento de placas”.

La escala se basa en la medición de lo que se conoce como “momento sísmico”, un concepto que ya había sido definido en la década del 60 por el sismólogo japonés Keiiti Aki.

A diferencia de la escala de Richter, ya no se trata de comparar solo amplitudes registradas por un aparato. El momento sísmico busca reflejar qué sucede realmente en el terreno.

Rivera explica que el momento sísmico se obtiene multiplicando tres valores: la superficie de la ruptura en la falla, qué tanto se movió un bloque respecto a otro, y la rigidez de la roca que se rompió.

“El primero es qué tan grande es la superficie afectada en la falla, puede ser 200km por 100km, por ejemplo. Lo segundo es la dislocación o desplazamiento de tantos metros de un bloque respecto a otro. Y lo tercero es la naturaleza de la roca que se movió, si fue una roca muy rígida o algo muy blando que se puede romper fácilmente”.

El producto de esos tres números, que da un solo número, es el momento sísmico. Y da una idea de qué tan importante fue el terremoto.

“Entonces la idea de Hiroo fue tomar ese momento sísmico, que era un número utilizado solo por los sismólogos en sus estudios, y decir, de ahí podemos ser capaces de obtener una magnitud”.

Las fórmulas y algoritmos ideados por Kanamori permiten calcular la magnitud de momento (Mw), que sí captura los períodos largos en las ondas de terremotos más potentes.

Al igual que la escala de Richter, la escala de magnitud de momento es logarítmica, lo que significa que pequeños incrementos numéricos representan enormes saltos en el poder destructivo de un sismo.

Un terremoto de magnitud 7, por ejemplo, no es solo un poco más fuerte que uno de magnitud 6, sino que libera más de 30 veces más energía.

Creciendo en Japón, Kanamori se familiarizó con los temblores desde su niñez.

“Por supuesto experimenté muchos, pero ninguno de ellos puso en peligro mi vida”, dice a BBC Mundo.

También se encontraba en Tokyo durante el sismo de 2011, el mayor registrado en Japón. Sintió el temblor aunque la capital nipona estaba a más de 300 km del epicentro.

Fue el interés de Kanamori en el impacto humano de los terremotos lo que llevó al sismólogo a dar un giro a su carrera.

En un texto de 2014 titulado “Enamorándome de las ondas”, Kanamori relata que al inicio de su carrera su atención se centraba en “comprender los procesos naturales y las ondas”.

Pero con los años, y “tras leer sobre tantos eventos trágicos y ser testigo de ellos”, también surgió en él otro interés: que sus investigaciones contribuyeran a mitigar el riesgo para las personas.

Kanamori colaboró en la década del 80 con expertos del Servicio Geológico de Estados Unidos, USGS por sus siglas en inglés, en diseñar un sistema de alerta a partir de los primeros segundos de datos de un terremoto.

“Hiroo intervino no solo en las discusiones, sino en escribir los programas, los algoritmos, realmente metió la mano en la masa como diríamos, y trabajó para generar una estimación de magnitud rápida, a algunos segundos”, señala Rivera.

Uno de los algoritmos de Kanamori es usado actualmente en el sistema de alerta temprana de California.

Estos sistemas, en los que Caltech y el USGS fueron pioneros, permiten que datos captados en los primeros segundos se distribuyan rápidamente a la población y a las autoridades.

“La gente que está un poco alejada va a recibir la información antes de que llegue el terremoto. Y eso hoy por hoy funciona muy bien en varios países como Japón y México, por ejemplo”, dice Rivera.

“Los médicos que están operando y a punto de cortar una retina pueden levantar el brazo y no ser afectados por el movimiento que vendrá cinco segundos más tarde”.

“Y pienso que tal vez uno de los impactos mayores es que no hay pánico. En Japón llega la alerta por el teléfono y le va diciendo a uno 10, 9, 8,7. porque calculan en qué momento le va a llegar a usted la onda”.

Kanamori cree que a nivel global deben usarse más sistemas automatizados. En Japón ya hay ejemplos, con trenes que ante una alerta de sismo automáticamente bajan su velocidad o se detienen, o ascensores que paran al llegar al piso más próximo.

En una de sus muchas colaboraciones, Rivera y Kanamori desarrollaron un algoritmo para calcular rápidamente y con precisión la magnitud de un terremoto a partir de un tipo de ondas inusuales que fueron identificadas en un sismo en Nicaragua en el 92.

El algoritmo creado por los dos científicos fue adoptado por el USGS y por el Centro de Alerta de Tsunamis del Pacífico, el Pacific Tsunami Warning Center.

Rivera señala que los sistemas de alerta temprana vienen de alguna forma a reemplazar “otro sueño que existió siempre”: el de predecir terremotos, algo que aún no es posible.

Kanamori explica a BBC Mundo que “básicamente, el proceso sísmico es un proceso estocástico (es decir, estadístico) típico, en el que intervienen numerosos factores que desencadenan y propagan una ruptura”.

Ese proceso puede comenzar con un evento pequeño y detenerse ahí, agrega. Pero si las condiciones del medio circundante son críticas, la ruptura puede evolucionar hasta convertirse en un evento mayor. Sin conocer hasta el último detalle las condiciones del medio no se puede determinar cuánto crecerá la ruptura.

Kanamori usa el simil de una colisión entre autos en una carretera. Puede ser menor. O acabar convirtiéndose en un choque en cadena, dependiendo de múltiples variables como el tráfico y los conductores cercanos.

Aunque no sea posible predecir terremotos, hay mucho que las autoridades de países golpeados por sismos deben hacer.

Kanamori aconseja los siguientes pasos:

En su labor como profesor, Kanamori afirma que “lo más importante es ofrecer a los estudiantes (incluidos los jóvenes investigadores) un entorno de investigación adecuado, donde dispongan de tiempo suficiente para pensar e interactuar”.

Además de enseñar, el científico continúa investigando y publicando estudios.

“Desde hace 20 años él es mi principal colaborador. Muy a menudo intercambiamos mensajes varias veces al día”, relata Rivera.

¿Qué gran enigma sobre los terremotos le gustaría resolver a Kanamori en el futuro?

“Mi ciencia consiste en aprender de la naturaleza”, dice el sismólogo japonés a BBC Mundo.

“Y en ese sentido está dictada a menudo por lo que ocurre, como los terremotos, y por tanto, es impredecible”.

“En cualquier caso, mi verdadero deseo es minimizar todo lo posible el sufrimiento causado por terremotos”.

Rivera señala que siempre que trabaja con Kanamori en algún problema o analizan algún sismograma, “Hiroo viene con una idea original, por lo general sencilla y sobre todo, profundamente anclada en la física. Él ayudó a que la sismología sea una ciencia robusta anclada en principios físicos y en matemáticas”.

“Y aunque una observación vaya en contra del sentido común, y uno podría decir que es un problema del instrumento, él tiene un profundo respeto por los datos, siempre y cuando sepa de qué instrumento viene la observación y en qué contexto se hizo”.

La amplitud de conocimiento de Kanamori es inusual, agrega el sismólogo colombiano:

“Hiroo ha contribuido en toda la cadena completa. O sea, él sabe de instrumentos, de tratamiento de datos, ha ayudado a concebir los modelos físicos que hoy nos guían para entender la sismología. Y como decíamos antes le interesa además que todo aquello sirva para la mitigación del riesgo”.

“Es un perfil súperamplio que seguramente no tenemos la gran mayoría de los sismólogos, que somos mucho más especializados en algún aspecto de la disciplina”.

En abril de este año Kanamori presentó uno de sus trabajos en un congreso de sismología.

Luego de su exposición, todos los jóvenes buscaban al sismólogo japonés para hablarle y sacarse una foto con él, según relata Rivera.

“Es una persona humanamente muy sencilla y muy accesible”.

“Con su edad, con toda su experiencia y todas sus contribuciones, Hiroo se ha vuelto una leyenda viviente”.

“Es una inspiración no solo para los sismólogos jóvenes, sino para nosotros los más viejos también”.