11.4: Peligros ambientales de la geosfera

Habiendo permanecido inactivo durante casi dos siglos, el volcán Eyjafjallajokull, uno de los más grandes de Islandia, comenzó a rezumar lava el 20 de marzo de 2010, visible como un resplandor rojo sobre el enorme glaciar que cubre el volcán. Inicialmente, la erupción no fue más que una interesante atracción turística y el volcán pareció volver a su estado normal después de unos días. No obstante, el 14 de abril una enorme explosión envió cenizas volcánicas de hasta 11,000 metros seguidos de días en los que el volcán arrojó cenizas altas a la atmósfera. Esto presentó un problema significativo para la aviación comercial ya que la pluma de ceniza volcánica se extendió hacia el este a través de las Islas Británicas y el norte y centro de Europa porque las cenizas volcánicas pueden dañar los motores a reacción e incluso hacer que dejen de funcionar. (En 1982 los cuatro motores de un 747 de British Airways se detuvieron cuando inadvertidamente voló a una nube de cenizas desde el Monte Galunggung de Indonesia y durante varios minutos aterradores lo que de repente se convirtió en el planeador más grande del mundo descendió de 11,000 metros a 4100 metros antes de que los motores se reiniciaran permitiendo una aterrizaje de emergencia en Yakarta.) El resultado de la erupción de Eyjafjallajokull fue que en dos días la mayoría de los principales aeropuertos de Europa se cerraron cancelando miles de vuelos. Debido a los efectos dominó en todo el mundo, este incidente se convirtió en la peor interrupción de los viajes en tiempos de paz en la historia que arrasó a millones de viajeros, muchos de ellos con recursos financieros disminuidos de presupuestos El resultado fue un periodo de muchos días de caos de viajes ya que las reservas de vuelos fueron reprogramadas para eventualmente llevar a los viajeros a sus destinos. Las aerolíneas estimaron pérdidas financieras de alrededor de mil 700 millones de dólares resultantes de la cancelación de más de 100 mil vuelos.

La erupción del volcán de Islandia ha sido un recordatorio de las impresionantes fuerzas potencialmente destructivas que residen en la geosfera y de la vulnerabilidad de la civilización moderna a ellas. Junto con los sismos, los volcanes son fenómenos geosféricos que están más allá del poder de los humanos para prevenir o incluso predecir con precisión. Incluso en estos casos, sin embargo, las actividades humanas pueden influir significativamente en el grado de daño causado. Como ejemplos, las estructuras construidas sobre tierra de relleno mal consolidada son mucho más susceptibles al daño sísmico que las que están firmemente adheridas al lecho rocoso, y la construcción de viviendas en áreas conocidas por estar sujetas a erupciones volcánicas periódicas simplemente significa que flujos de lava imparables y otros volcánicos los efectos serán mucho más dañinos cuando ocurran. Otros fenómenos geosféricos, menos espectaculares, pero muy destructivos, pueden verse muy agravados por las actividades humanas. Los deslizamientos de tierra destructivos y a veces potencialmente mortales, por ejemplo, a menudo resultan de la alteración humana del suelo superficial y la vegetación.

Terremotos

Los sismos consisten en un violento movimiento horizontal y vertical de la superficie terrestre resultante de movimientos relativos de placas tectónicas. Las placas se mueven por las líneas de falla. Enormes masas de roca pueden estar bloqueadas entre sí durante tanto tiempo como siglos, luego de repente se mueven a lo largo de las líneas de falla. Este movimiento y el rebote elástico de las rocas que se produce como consecuencia provoca que la tierra se estreche, muchas veces violentamente y con daños catastróficos.

La historia proporciona muchos ejemplos de terremotos asombrosamente dañinos. Más de 1 millón de vidas (de una población global mucho menor que ahora) se perdieron por un terremoto en Egipto y Siria en 1201 d.C. El terremoto de Tangshan, China, de 1976 mató aproximadamente a 650.000. Durante la última década de 1990 y principios de la década de 2000, una serie de muertes resultaron de terremotos en Turquía, Grecia, Taiwán, Irán, India y China. El 12 de mayo de 2008, terremoto de Wenchuan de magnitud 7.9 en la provincia de Sichuan, China, dejó 80 mil personas muertas o desaparecidas. Los costos financieros de los sismos en áreas altamente desarrolladas son enormes; el terremoto de Loma Prieta de 1989 en California costó alrededor de 7 mil millones de dólares. Los fenómenos causados por los sismos pueden aumentar su destructividad. Además de sus efectos directos de temblor, los sismos pueden hacer que el suelo se rompiera, disminuya o se eleve. La licuefacción de terrenos poco consolidados, especialmente donde los niveles de agua subterránea son poco profundos, ocurre cuando las partículas del suelo perturbadas por un terremoto se separan y se comportan como un líquido, provocando que las estructuras se hundan y colapsen Uno de los efectos más aterradores de los sismos son las olas gigantes del océano llamadas tsunamis que pueden alcanzar alturas de hasta 30 metros. El 26 de diciembre de 2004, un enorme terremoto frente a la costa de Sumatra generó un tsunami de hasta 30 metros de altura, matando a más de 150 mil personas en países alrededor del Océano Índico.

Los sismos han desafiado todos los esfuerzos para predecirlos, hecho que los hace aún más aterradores. Sin embargo, las áreas propensas a terremotos, como el sur de California, son bien conocidas, y la pérdida de vidas y propiedades se puede minimizar tomando las medidas adecuadas. Los edificios se pueden construir para resistir los efectos de los sismos utilizando prácticas que se conocen desde hace algún tiempo. Por ejemplo, algunos edificios en Niigata, Japón, fueron construidos para ser resistentes a los terremotos en la década de 1950. Cuando un terremoto destructivo azotó esa ciudad en 1964, algunos edificios se volcaron sobre el suelo licuado pero ¡permanecieron estructuralmente intactos! (La práctica actual exige la construcción de estructuras más flexibles diseñadas para disipar la energía que les imparte un sismo.) La construcción de edificios, carreteras, ferrocarriles y otras estructuras para resistir los efectos destructivos de los sismos proporciona un excelente ejemplo de diseño de la antrosfera de una manera lo más compatible posible con la geosfera y los peligros naturales que plantea.

Aunque los humanos no pueden hacer nada para prevenir los sismos, hay alguna evidencia de que las actividades antrosféricas han ayudado a causarlos. Algunos sismólogos han sugerido que la presión del agua de los embalses recién construidos en China proporcionó lubricación que permitió el movimiento de la tierra. Al menos un experimento de inyección de agua en formaciones rocosas calientes para producir vapor para la energía tuvo que ser detenido porque provocó una serie de sismos muy pequeños detectados por instrumentos sensibles.

Volcanes

Un volcán resulta debido a la presencia de magma de roca líquida cerca de la superficie. Además de la lava de roca líquida a temperaturas que van de 500° C a 1400° C que fluye de los volcanes, estos fenómenos a menudo muy destructivos se manifiestan por descargas de gases, vapor, cenizas y partículas. Los desastres volcánicos siempre han plagado a la humanidad. La erupción 79 A.D. del Monte Vesubio en la antigua Roma enterró la ciudad de Pompeya en ceniza, preservando una instantánea de la vida en Roma en ese momento. La asombrosamente masiva erupción del volcán Tambora de Indonesia en 1815 fue causada cuando el agua se infiltró en el magma caliente debajo del volcán, lo que resultó en una explosión equivalente a 100 millones de toneladas de explosivo TNT y voló a la atmósfera un estimado de 30 kilómetros cúbicos de material sólido. El 18 de mayo de 1980, la erupción del Monte St. Helens en el estado de Washington sopló alrededor de 1 kilómetro cúbico de material a la atmósfera, mató a 62 personas y causó alrededor de mil millones de dólares en daños.

Figura 11.2. Un volcán en forma de cono clásico producido cuando la lava fundida y la ceniza son expulsadas de una cámara de magma bajo tierra.

Además de sus efectos inmediatos sobre las áreas circundantes, los volcanes pueden afectar la atmósfera y el clima. El volcán Tambora arrojó suficiente materia particulada a la atmósfera para causar un efecto refrescante muy pronunciado. El siguiente “año sin verano” causó fallas de cultivos globales e inanición, y se observó un enfriamiento global perceptible para los siguientes 10 años. Enormes cantidades de vapor de agua, gas de dióxido de carbono denso, monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre y cloruro de hidrógeno pueden emitirse a la atmósfera en erupciones volcánicas. Las personas pueden asfixiarse en el dióxido de carbono o ser envenenadas por el monóxido de carbono tóxico y sulfuro de hidrógeno. El cloruro de hidrógeno junto con el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de azufre oxidado en la atmósfera a ácido sulfúrico pueden contribuir a la precipitación ácida. Las emisiones volcánicas difieren en sus efectos químicos atmosféricos. La erupción de El Chichón de 1982 en México generó poca materia mineral particulada pero grandes cantidades de óxidos de azufre que se oxidaron a ácido sulfúrico en la atmósfera. Las diminutas gotas de ácido sulfúrico suspendidas en la atmósfera reflejaron efectivamente suficiente luz solar para causar un enfriamiento perceptible en el clima.

Erupciones masivas y dañinas atmosféricas de volcanes en la historia registrada han causado fallas catastróficas en las cosechas. Estos volverán a suceder. Y dado que el mundo en su conjunto lleva poco excedente de alimentos de año en año, la certeza de las interrupciones en el suministro de alimentos debido a la actividad volcánica apuntan a la conveniencia de almacenar cantidades sustanciales de alimentos para uso de emergencia.

Efectos de superficie

Aunque menos espectacular que los grandes terremotos o erupciones volcánicas, el movimiento de la tierra en la superficie causa enormes daños y pérdidas significativas de vidas. Además, el movimiento terrestre superficial a menudo está fuertemente influenciado por las actividades humanas. Los fenómenos superficiales son el resultado de la interacción de fuerzas que actúan para empujar la tierra hacia arriba contrarrestadas por procesos de meteorización y erosión (ver Sección 11.2) que tienden a bajar las masas terrestres. Ambos fenómenos están influenciados por la exposición de las masas de tierra al agua, oxígeno, ciclos de congelación-descongelación, saturación alterna con agua y secado, organismos e influencias humanas.

Los deslizamientos de tierra ocurren cuando el material de tierra finamente dividido (no consolidado) se desliza por una pendiente.Los resultados pueden ser devastadores. El deslizamiento de tierra, barro y rocas iniciado por el terremoto de 1970 en las laderas del monte. Huascarán en Perú pudo haber matado a 20 mil personas. Un deslizamiento de tierra de 1963 en ladera que rodeaba un embalse que sostenía la presa Vaiont en Italia llenó repentinamente el embalse provocando que una enorme pared de agua desbordara la presa matando a 2600 personas y destruyendo todo a su paso.

Junto con el clima y el clima, las actividades humanas pueden influir en la probabilidad y destructividad de los deslizamientos de tierra. Las carreteras y estructuras construidas en terrenos inclinados pueden debilitar la integridad del material de tierra o agregarle masa, aumentando su tendencia a deslizarse. En algunos casos, fuertes estructuras radiculares de árboles y arbustos anclan terrenos inclinados en su lugar. Sin embargo, algunas raíces de plantas se desestabilizan y agregan masa al suelo, aumentan la acumulación de agua bajo tierra y hacen que la tierra se deslice. Afortunadamente, predecir una tendencia a que ocurran deslizamientos de tierra es relativamente sencillo basado en la naturaleza y la pendiente de los estratos geológicos, las condiciones climáticas y las observaciones de evidencia de una tendencia hacia deslizamientos de tierra, como el movimiento de la tierra y la evidencia de cimientos agrietados en edificios construidos sobre pendientes. En algunos casos se pueden tomar acciones correctivas, pero más importantes son las indicaciones de que las estructuras no deben construirse en pendientes susceptibles de deslizamiento.

Menos espectacular que los deslizamientos de tierra es la fluencia caracterizada por un movimiento lento y gradual de la tierra. La fluencia es especialmente común en áreas donde las capas superiores de la tierra sufren ciclos de congelación/descongelación. Un desafío especial es el permafrost que ocurre en el norte de Escandinavia, Siberia y Alaska. El permafrost se refiere a una condición en la que el suelo a cierta profundidad nunca se descongela, y la descongelación ocurre solo en una capa superficial relativamente delgada. Las estructuras construidas sobre el permafrost pueden terminar en un charco de lodo saturado de agua que descansa sobre una mezcla de hielo congelado y tierra. Uno de los mayores desafíos que plantea el permafrost en los últimos tiempos ha sido la construcción del oleoducto Trans-Alaska en Alaska sobre una superficie de permafrost. El calentamiento global está causando la descongelación del permafrost en regiones árticas como partes de Siberia y está resultando en daños estructurales significativos.

Las arcillas expansivas que alternativamente se expanden y contraen cuando se saturan con agua, luego se secan, pueden causar enormes daños a las estructuras, haciendo que la construcción de sótanos sea prácticamente imposible en algunas áreas. Los sumideros ocurren en áreas donde las formaciones rocosas se disuelven por la acción química del agua (particularmente el dióxido de carbono disuelto que actúa sobre la piedra caliza). La tierra puede caer en una cavidad generada por este fenómeno provocando enormes agujeros en el suelo que pueden tragarse varias casas a la vez.