Aunque los datos sísmicos se han utilizado para estudiar la propagación de ondas desde fuentes sísmicas o para monitorear diferentes fenómenos geológicos, el ruido sísmico ambiental también permite monitorear la movilidad de la población.

Desde 2013, el Centro Sismológico Nacional (CSN) ha desplegado una gran cantidad de estaciones sísmicas en todo Chile, la mayoría de ellas en áreas fuera de las principales ciudades. La red CSN está formada por 120 estaciones multiparamétricas de acelerómetro y banda ancha, desplegadas en la misma ubicación, 300 acelerógrafos con sistemas de disparo y algunos instrumentos de movimiento fuerte de grabación continua. Esta red sísmica nacional brinda la oportunidad de monitorear el ruido sísmico ambiental.

Enfocándose en estaciones ubicadas dentro o cerca de las principales ciudades, los investigadores Javier Ojeda y Sergio Ruiz, del Departamento de Geofísica de la Universidad de Chile, analizaron los datos de 15 estaciones ubicadas en la Región Metropolitana y 5 estaciones desplegadas en otras ciudades dentro de Chile: Iquique, La Serena, Valparaíso, Concepción y Puerto Williams.

La investigación, que se llevó adelante gracias al apoyo de ANID / FONDECYT y el Programa Riesgo Sísmico (PRS), procesó los datos de todas las estaciones seleccionadas durante 11 meses, desde el 1° de diciembre de 2019 hasta el 1° de octubre de 2020. Para dos estaciones de la Región Metropolitana, el análisis se amplió a 3 años de datos, desde el 1° de octubre de 2017 hasta el 1° de octubre de 2020.

Para el análisis, se integraron datos epidemiológicos disponibles en el sitio web del Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación. Se consideró uno de los principales indicadores de la propagación de virus y la dinámica del contagio que es el número reproductivo efectivo (Re) de los casos positivos confirmados de COVID-19, desde la fecha del inicio de los síntomas. El indicador Re se define como el número promedio real de casos secundarios (contagios) generados por un caso primario durante el brote epidémico.

Junto a lo anterior, los datos de movilidad que se analizaron fueron proporcionados por las ubicaciones de teléfonos móviles de Apple en la ciudad de Santiago, que corresponden al porcentaje de cambio en la forma de caminar y conducir del público. Además, se utilizaron las transacciones de transporte público proporcionadas por el Ministerio de Transporte de Chile y el Instituto de Sistemas Complejos de Ingeniería.

A partir del estudio, Ojeda y Ruiz demostraron que es posible analizar la dinámica de la población y la movilidad urbana a través de variaciones del ruido sísmico ambiental. 

Los hallazgos

Entre los resultados alcanzados, los investigadores destacan el efecto sísmico causado por el primer cierre en Santiago (marzo 2020).  Javier Ojeda señala que “observamos una reducción paulatina en las amplitudes de ruido sísmico ambiental en el centro de la ciudad, durante los días laborables, debido al cierre de guarderías, escuelas y universidades cercanas a la estación. También notamos una fuerte reducción los fines de semana, especialmente entre las 11:00 y las 19:00 horas”. 

Como el análisis en la estación del centro de Santiago consideró un período antes del cierre de la ciudad (período del 23 de enero al 25 de marzo de 2020), Ojeda agrega que también pudieron observar “las grandes amplitudes de ruido sísmico ambiental observadas durante las vacaciones, que están asociadas con actividades cercanas tanto en el hipódromo como en el Parque O’Higgins, que sólo persisten los fines de semana de marzo. Después de la implementación del primer cierre de Santiago, las amplitudes de ruido sísmico caen, especialmente los fines de semana. Por otra parte, observamos un comportamiento sistemático de menores amplitudes de ruido sísmico entre las 22:00 y las 05:00 horas, debido al toque de queda nocturno”.

El estudio muestra la distinta variabilidad que se observa en las estaciones sísmicas urbanas versus las rurales. Las primeras (por ejemplo, la estación MT14 en Las Condes) presenta cambios temporales más importantes. Así ocurre durante la temporada de vacaciones de verano (enero-febrero) y en ella son más visibles las medidas de restricción a la movilidad. Por el contrario, la estación MT09 cerca de Talagante, presenta amplitudes de ruido sísmico más bajas, con escasos peaks, debido a las características de la actividad local.

Al analizar el comportamiento de una de las estaciones sísmicas (MT14) del municipio de Las Condes, una comuna donde se implementó una diversidad de políticas públicas para mitigar los efectos de la pandemia, Javier Ojeda advierte que se observa “un patrón de coincidencia entre los cambios temporales en las amplitudes de ruido sísmico y el número reproductivo efectivo (Re), que hace referencia a cuántas personas es capaz de contagiar una persona que tiene la enfermedad. Esta coincidencia se da especialmente de marzo a julio 2020, donde observamos un peak en el número de casos positivos de COVID-19”. 

Recordemos, añade Ojeda, que “a mediados de julio 2020, el gobierno chileno propuso el programa paso a paso para mitigar la propagación del virus, avanzar hacia una reapertura gradual y una mayor movilidad. El programa contempla cinco fases, donde los ciudadanos incrementan progresivamente su movilidad y el avance o retroceso de estas fases está relacionado con la situación epidemiológica de cada municipio. Las Condes fue el primer territorio de la Región Metropolitana en el que el programa pasó de la Fase 1 a las Fases 2 y 3. Estas condiciones de movilidad explican el fuerte aumento de las amplitudes ruido sísmico de alta frecuencia después del 28 de julio (Fase 2) y el 2 de septiembre (Fase 3)”. 

Esta figura muestra la comparación entre la evolución del ruido de la estación MT14 en Las Condes (línea azul) y el factor epidemiológico del número reproductivo efectivo (Re) a lo largo del tiempo (línea naranja) con intervalos de confianza del 95% (líneas naranjas finas). Las líneas verticales negras indican el momento de las restricciones públicas implementadas en Las Condes. El fondo gris entre enero y marzo corresponde a la temporada de vacaciones de verano en Chile.

Aporte a las políticas de salud pública

Luego del estudio, los investigadores Sergio Ruiz y Javier Ojeda sugieren que “las políticas de salud pública implementadas inicialmente y el final temprano del confinamiento, a mediados de abril de 2020 en la Región Metropolitana, provocaron un aumento en la movilidad y transmisión de virus. Allí el peak de ruido sísmico coincide con el peak del número reproductivo efectivo de casos positivos confirmados de COVID-19”. 

De esta manera, agregan, “estos resultados confirman que las redes sísmicas son capaces de registrar la movilidad urbana de la población dentro de las ciudades. Mostramos que el seguimiento continuo del ruido sísmico puede cuantificar la movilidad urbana”. 

A manera de conclusión, sugieren que “los cambios en tiempo real en las amplitudes de ruido sísmico deben ser considerados parte de la política de salud pública en futuros protocolos en Santiago y otras ciudades de alta densidad del mundo, como ha sido útil durante la reciente pandemia”.

Cabe señalar, finalmente, que este estudio está vinculado con el trabajo liderado por el académico del Observatorio Real de Sismología y Gravimetría de Bélgica, Thomas Lecocq, acerca de las consecuencias del confinamiento en la reducción de las vibraciones de alta frecuencia provocadas por la actividad humana. El proyecto, denominado “Silencio global del ruido sísmico de alta frecuencia debido a las medidas de bloqueo de la pandemia COVID-19”, tuvo un carácter colaborativo y contó con la participación de 76 autores, uno de los cuales fue el investigador Javier Ojeda. Este trabajo, publicado por la revista Science, se ubicó entre los artículos de investigadores chilenos de mayor impacto global en el 2020.