IHCantabria propone un nuevo modelado numérico para poder caracterizar mejor los tsunamis generados por deslizamientos de tierra

​​Investigadores del Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria (IHCantabria) han desarrollado un innovador modelado numérico 3D, realizado sobre la plataforma de código libre OpenFOAM, que resulta apto para modelar los procesos de generación de las ondas de tsunamis producidos por deslizamientos de tierra, con buena precisión y bajo coste computacional.

Los autores de este trabajo son Alessandro Romano, Javier Lara, Gabriel Barajas e Íñigo Losada y el estudio ha sido publicado en la revista científica Coastal Engineering. La investigación es el resultado de una colaboración entre IHCantabria y la Università di Roma Tre, de Italia, donde el primer autor es profesor de ingeniería de costas y puertos.

Según explica uno de sus autores, Javier Lara, “el objetivo de este trabajo ha sido generar conocimiento científico y herramientas que nos permitan caracterizar, de una manera más exacta, cómo son esos procesos de transferencia de energía entre el deslizamiento de tierra y la generación de la onda del tsunami”, además, el investigador destaca que uno de los principales logros del proyecto en el que se enmarca este estudio ha sido “la reducción de la incertidumbre, a la hora de caracterizar este tipo de procesos y de agilizar los cálculos, para garantizar una mayor precisión y rapidez en la obtención de los resultados”.

Otro de los autores, Alessandro Romano, explica que “las características que hemos buscado, desarrollando este modelado numérico, son dos: la precisión y una buena eficiencia computacional. Ambas características muy importantes para esta clase de fenómenos que son muy localizados, tanto en el espacio como en el tiempo, en particular en geometrías confinadas, como bahías, embalses e islas”.

Los resultados del mencionado estudio han sido fundamentalmente la verificación de las formulaciones utilizadas, porque sus investigadores fueron capaces de mezclar un modelo del comportamiento de la masa de rocas que cae sobre el agua; con el comportamiento que describe cómo el agua se transforma y se deforma, generando esas ondas de tsunamis, y cómo esas ondas de tsunamis se propagan tanto cerca del área de impacto como alejándose de dicha área, interactuando con la costa.

El nuevo modelado numérico, al que se refiere el precitado estudio, fue validado al comparar varios casos de tsunamis provocados por deslizamientos de tierra hace muchos años. Para validar este modelado se utilizó benchmarks (bases de datos experimentales) que abordan diferentes clases de deslizamiento (2D emergido, 2D sumergido y 3D emergido).

La validación de este modelo demostró una buena concordancia entre los resultados numéricos y experimentales, en cuanto al comportamiento de los materiales granulares durante el deslizamiento e impacto con el agua, así como al caracterizar el comportamiento del fluido y de las olas generadas en el proceso. Esto evidencia que el nuevo modelo es capaz de reproducir, de manera precisa, la transferencia de energía entre las fases granular y fluida, utilizando un modelo de reología simplificado que utiliza menos parámetros, que otros que ocurrieron anteriormente, y permite realizar predicciones con un nivel de incertidumbre menor para este tipo de problemas

El artículo recientemente publicado incluye comparaciones cuantitativas entre los resultados experimentales y numéricos, analizando la evolución de los deslizamientos, las series temporales de elevación de la superficie libre y las series temporales de “runup” (que es como se denomina al alcance máximo del oleaje en la costa). También contempla descripciones cualitativas de los resultados numéricos, abordando el comportamiento de los deslizamientos, las características de generación de ondas de tsunami y el campo de velocidades durante el proceso de generación y propagación.

Este estudio es de gran relevancia, ya que los tsunamis generados por deslizamientos de tierra representan una amenaza significativa, por sus graves consecuencias. La complejidad de los fenómenos relacionados con su generación, propagación e interacción con la costa hacen que el modelado preciso sea crucial para mitigar el riesgo asociado a los tsunamis. De ahí que Javier Lara confíe en que esta investigación abra una puerta para poder caracterizar mejor este tipo de tsunamis, para poder valorar las consecuencias que estos pueden producir en las zonas litorales, tanto de lagos como costeras. “Esta predicción permitirá generar otra serie de medidas que faciliten la adaptación o preparación para la llegada de estos tsunamis, con el fin de preparar las zonas litorales para contener, en la medida de lo posible, o paliar las posibles consecuencias catastróficas que pueda tener el tsunami, cuando alcance la zona”, agrega Lara.

Por tanto, el enfoque desarrollado en este artículo ofrece una herramienta valiosa para la comprensión y predicción de los tsunamis generados por deslizamientos de tierra, además de abrir la puerta a investigaciones futuras sobre procesos físicos y mecanismos complejos relacionados con los tsunamis.

Para más información sobre las características de este estudio, se puede acceder al contenido completo del artículo publicado en la revista Coastal Engineering, bajo el título “Numerical modeling of tsunamis generated by granular landslides in OpenFOAM®: A Coulomb viscoplastic rheology”, a través del siguiente enlace: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378383923001151?via%3Dihub