Algoritmo de detección de ondas P invariante de escala: Caso de réplicas del sismo del 11 de marzo de 2010

Abstract

Bajo la presión del megaterremoto del Maule en febrero de 2010, los centros de estudio chilenos debieron enfrentar una emergencia adicional, consistente en el procesamiento de terabits de datos tomados con posterioridad al gran evento. Esta masa de información proviene principalmente de las campañas de intervención. Sin embargo, la razón de fondo del número de datos que se logra, son las leyes de escalamiento que dominan la dinámica de la corteza y es que estas dictan qué sucede antes y después de cada evento. Más aún, estas leyes imponen cotas bastante estrictas al volumen de datos que es necesario registrar para identificar los procesos en sí. A pesar de que una teoría completa de la generación de sismicidad es desconocida en la actualidad, es posible comprender sus rasgos principales con una multiplicidad de técnicas, dos de ellas son la similitud y las observaciones directas. El uso de estos métodos, permite identificar algunas simetrías presentes en los fenómenos corticales. Estas simetrías son invarianzas de escala, es decir, la posibilidad de expresar los observables de interés como leyes de potencia del espacio, del tiempo y del tamaño de lo estudiado. Esta invarianza es el motivo tras la geometría fractal de las fallas, la ley de Gutenberg-Richter para los tamaños de los eventos sísmicos, la ley de Omori para los tiempos entre réplicas y otros. Estos elementos, permiten identificar un rasgo combinatorial presente en el proceso de generación de sismicidad, que posibilita la introducción de la entropía de Shannon como uno de los observables relevantes, que en la actualidad, no ha sido explotado exhaustivamente por los geocientistas. La entropía está ligada a la idea de información que es posible conocer y transmitir. La interpretación de la fuente sísmica como una de carácter estocástico cuyas señales viajan a través de un medio ruidoso (la corteza) finalmente registradas en receptores (sismómetros) permite hacer la analogía con un telégrafo y con ello conocer la información que proviene de los terremotos. La noción de entropía se fundamenta sobre unas probabilidades que se han identificado con ayuda del fenómeno conocido como la anomalía del primer dígito, que se reporta presente en la fuente sísmica, hecho debidamente establecido en la primera de las publicaciones que se adjuntan por medio de observaciones y simulación de autómatas celulares. Esta anomalía, se muestra está asociada a una familia de sistemas disipativos de los cuales la corteza es uno. Con ayuda de la teoría de la información se han encontrado criterios básicos de índole geométrico, que han permitido desarrollar los algoritmos de reconocimiento de sismicidad propuestos, que se han probado empíricamente en el caso de una serie de réplicas pertenecientes al sismo de Pichilemu del 11 de marzo del 2010, presentados en detalle en el segundo trabajo adjunto. Se ha probado que estos algoritmos se muestran competitivos y complementarios a los ya usados popularmente, lo que aumenta la capacidad de detección y abre posibilidades de estudio en el problema de alerta temprana. Finalmente se discute la posibilidad de interpretar el proceso de disipación de energía a través de una representación simple, que ligaría información, entropía y geometría.