Conhecimento: entenda como os terremotos são localizados

Para que os eventos sejam detectados rapidamente, centenas de sismógrafos em todo o mundo são interligados a uma rede mundial chamada GSN - Global Seismographic Network - operada pela organização norte-americana IRIS, que incorpora dezenas de institutos de sismologia em todo o mundo. O GSN, junto à rede global chamada NEIC (National Earthquake Information Center) ou Centro Nacional de Informação de Terremotos, dos EUA, formam a maior rede de detecção de sismos em todo o planeta.

Países desenvolvidos que correm riscos reais de sofrerem terremotos de grande magnitude, como EUA e Japão, mantém milhares de sismógrafos particulares operados por instituições ou universidades próprias que também disponibilizam seus dados em tempo real para a rede GSN-NEIC. Estima-se que somente os EUA tenham cerca de 8 mil sismógrafos instalados em sua área continental.

Detecção
Durante 24 horas, os dados captados por cada instrumento são centralizados no GSN-NEIC e cada instituto de sismologia utiliza os dados de acordo com suas capacidades. Nos grandes centros de pesquisa, como o USGS nos EUA, um supercomputador analisa as componentes harmônicas das ondas registradas. O objetivo é detectar algo que possa fugir ao padrão e intensidade considerados normais para a região onde o instrumento está instalado. Essa análise é feita continuamente para cada um das centenas de sismógrafos que compõe a rede.

Durante 24 horas, os dados captados por cada instrumento são enviados ao GSN-NEIC em tempo real, onde um supercomputador analisa as componentes harmônicas das ondas registradas. O objetivo é detectar algo que possa fugir ao padrão e intensidade considerados normais para a região onde o instrumento está instalado. Essa análise é feita continuamente para cada um das centenas de sismógrafos que compõe a rede.

Quando um tremor acontece, gera ondas sísmicas que se propagam em diversas direções e à medida que se deslocam são registradas pelos sismógrafos, mas em tempos diferentes. O motivo é que sismógrafos localizados próximos ao epicentro do terremoto registrarão as ondas mais rapidamente que aqueles localizados a centenas ou milhares de quilômetros de distância. E é aí está o segredo.

Tempo das ondas
Ao mesmo tempo em que o computador detecta um possível evento registrado por algum instrumento, passa a calcular o tempo que as ondas levam para atingir as outras estações próximas. Uma vez que o tempo de chegada das ondas em cada estação é conhecido, o computador faz um cálculo primário da diferença entre os instantes de chegada em cada estação e estima grosseiramente a distância do epicentro em relação a cada sismógrafo.

A primeira estimativa de localização do epicentro é feita quanto pelo menos três estações detectam a chegada das ondas, pois ao se conhecer a distância do epicentro em relação a cada uma delas já é possível realizar a triangulação e calcular a posição geográfica do tremor.

Apesar de nesse momento já se conhecer a localização geográfica do terremoto, sua profundidade ainda é desconhecida, mas com base em um modelo de terreno o computador "chuta" o que seria a profundidade mais provável para a região, geralmente no limite da astenosfera. Por isso, sempre que ocorre um terremoto a profundidade estimada é quase sempre 30 km quando acontece em áreas continentais ou 10 km quando ocorre em alto mar.

Apesar de apenas três sismógrafos serem capazes de permitirem a localização do evento, os dados das outras estações não param de chegar ao supercomputador e à medida que mais dados são computados, melhor é a estimativa de localização do terremoto.

Método rudimentar
Apesar dos grandes centros sismológicos utilizarem uma vasta rede de instrumentos apoiados em cálculos feitos em supercomputadores, existem métodos manuais para estimar a distância e localização do epicentro, mas que levam mais tempo para serem concluídos e não são tão precisos. Para calcular a distância, apenas um sismógrafo é necessário, mas para calcular a localização são necessários pelo menos três instrumentos.

A Distância
Para calcular a distância é necessário encontrar no sismograma a chegadas das ondas "P" e das ondas "S" e determinar com a melhor precisão possível o tempo de chegada de cada uma delas. No sismograma acima, registrado pelo Apolo11 na cidade de São Paulo após o terremoto ocorrido no Chile em 27 de fevereiro de 2010 é possível ver que ondas de compressão do tipo P chegaram ao centro de São Paulo as 06h39m07s UTC enquanto as ondas do tipo S, por viajarem mais lentamente atingiram a estação 377 segundos depois, as 06h45m24s UTC. A distância entre a estação e o local do epicentro é obtida multiplicando-se a diferença por 8, o que dá cerca 3016 quilômetros.

A Localização
Pelo calculado acima sabemos que o epicentro se encontra em qualquer extremidade de um círculo cujo raio seja de 3016 km, ou seja, uma área bastante grande. No entanto, se tivermos o sismograma de pelo menos três estações que registraram o mesmo evento, poderemos localizar facilmente o local do terremoto. Basta fazer o mesmo cálculo para cada uma das estações e traçar um círculo com a dimensão calculada. O epicentro se localizará na intersecção entre os círculos.

Localizar terremotos usando esse método exige bastante prática na localização das ondas S e P em um sismograma, além de habilidade na determinação dos tempos com bastante precisão, já que um erro de apenas 1 segundo na estimativa da chegada das ondas representa um erro de cerca de 8 km no cálculo da distancia. Mesmo assim, vale a pena praticar. Será um grande aprendizado de como as ondas sísmicas se propagam.

Gráfico: No topo, mapa da rede sismográfica GSN mostra onde estão estão instalados as estaçoes registradoras. Em seguida, registro bruto do megaterremoto que atingiu o Chile em 27 de fevereiro de 2012. A tela foi capturada do sismógrafo do Apolo11-Painel Global instalado no bairro de Vila Mariana, região central de São Paulo. Na sequência, imagens ilustrativas mostram como determinar a localização de um terremoto. Crédito: Apolo11.com/PainelGlobal.com.br.