FACTORES DESENCADENANTES

Los factores desencadenantes de los movimientos analizados en la zona de trabajo son:

las precipitaciones y la temperatura, y la erosión costera y/o torrencial.

Para el estudio de los factores desencadenantes relacionados con el clima, ha sido de gran ayuda los eventos ocurridos durante el periodo húmedo 2008-2010 (ver fichas de cada uno en Anexos), ya que se disponía de datos de fechas exactas de los registros, pudiendo hacer un análisis detallado de las precipitaciones y temperaturas.

En la fig.27 y fig.28 se representan las gráficas que relacionan la precipitación diaria, la lluvia acumulada y las temperaturas mínimas registradas, en los días previos a las roturas de los desprendimientos y deslizamientos respectivamente. Se han tomado como referencia los datos de la estación meteorológica B013-Lluc, situada en el corazón de la sierra, a una altitud de 490 m. Con el objetivo de llevar a cabo un análisis exhaustivo, se han elaborado las tablas resumen (tabla 3 y 4) donde los siguientes parámetros fueron cuantificados, teniendo en cuenta los datos meteorológicos de las estaciones más cercanas al punto de rotura: (1) precipitación máxima en 24 horas registrada durante los 10 días previos a la rotura, (2) temperatura mínima registrada días previos a la rotura;

(3) lluvia acumulada desde el inicio del periodo de lluvias hasta el momento de la rotura; y (4) número de ciclos de hielo-deshielo que tuvo lugar anteriores al movimiento. Para estimar el valor de la temperatura a la altitud donde se generaron los movimientos, se aplicó un gradiente térmico de -6,5ºC por cada 1.000 metros (Bastida, 2005; Mateos et al., 2012a).

Como criterio general, los desprendimientos de rocas de ese periodo tuvieron lugar después de intensas precipitaciones y muy claramente en los períodos más fríos, cuando la temperatura oscilaba en torno a los 0ºC. La coincidencia de lluvias intensas y continuadas en la zona, con bajas temperaturas que pueden producir heladas, parece ser el motor desencadenante de los desprendimientos. Por un lado, la incidencia de las intensas lluvias sobre el macizo rocoso, generando sobrepresiones y saturando las grietas preexistentes. Por otro lado, la acción de las heladas, que contribuye a la apertura de las grietas, como consecuencia de la presión inducida por la formación de cristales de hielo; proceso tanto más efectivo cuanto más fracturada está la roca de partida. Diversos autores han comprobado experimentalmente que este fenómeno de gelifracción se intensifica al aumentar la frecuencia de los cambios térmicos, mientras que el valor absoluto de la oscilación térmica tiene poca influencia (Orozco et al., 2002).

El análisis de los datos meteorológicos pone de manifiesto lo siguiente en relación a los desprendimientos rocosos:

La caída de rocas tuvo lugar después de la ocurrencia de lluvias intensas >90 mm/24h, independientemente de la temperatura. Estas circunstancias se produjeron en los desprendimientos del Puig Tomir y Estellencs1. El suceso se produce por un aumento de la presión del agua en las grietas y fisuras en la roca.

Los desprendimientos de rocas comenzaron en macizos rocosos saturados (lluvias acumuladas >800 mm/3 meses), cuando hubo varios ciclos de hielo-deshielo días previos a la rotura, con independencia de la intensidad de la precipitación máxima diaria (alrededor de 30 mm). Los desprendimientos de rocas tuvieron lugar debido al efecto acumulativo de los ciclos hielo-deshielo, que debilitan y propagan las fisuras de las rocas. El caso de la avalancha de rocas de Son Cocó es única, donde una precipitación muy intensa (150 mm/24h, cuatro días antes de la rotura) coincide con bajas temperaturas y varios ciclos de hielo-deshielo (3). Ambos efectos conjugados desencadenaron un desprendimiento de gran magnitud en el escarpe, generándose una energía potencial tal, que ha determinado una extraordinaria movilidad de los bloques ladera abajo, dando lugar a la avalancha.

Figura 27 Relación entre lluvia diaria, lluvia acumulada y temperaturas mínimas (registradas en la estación meteorológica B013 Luc) y la ocurrencia de desprendimientos en los periodos A) octubre 2008-febrero 2009, B) septiembre 2009-marzo 2010

Tabla 3 Tabla resumen con los valores de datos meteorológicos relacionados con la ocurrencia de los desprendimientos. Para cada caso, se utilizaron las estaciones más cercanas al desprendimiento

Desprendimiento Max. lluvia en 24/h 10 días antes (mm)

Los deslizamientos registrados en este periodo tuvieron lugar después de episodios de lluvias intensas de moderadas a extremas, y con valores elevados de lluvia acumulada (> 850 mm/3 meses). Algunos de los deslizamientos han sido provocados después de lluvias de intensidad moderada, entre 20 y 60 mm/24 h; mientras que otros han tenido lugar después de lluvias intensas >120 mm/24 h, con valores de hasta 190 mm/24 h en el caso del deslizamiento de Sa Calobra. Sin embargo, a diferencia de los desprendimientos, los ciclos de hielo-deshielo no parecen tener relación alguna con los deslizamientos.

Tabla 4 Tabla con los valores de datos meteorológicos relacionados con la ocurrencia de los deslizamientos. Para cada caso, se utilizaron las estaciones más cercanas al punto de rotura

Deslizamiento Max. lluvia en 24 h 10 días antes (mm)

Figura 28 Relación entre los diferentes parámetros meteorológicos: - precipitación diaria, precipitación acumulada y temperaturas mínimas - y la ocurrencia de los deslizamientos, tomando la estación meteorológica B013 Lluc como referencia. Los deslizamientos registrados han tenido lugar después de episodios de lluvias intensas de moderadas a extremas. Con alta precipitación acumulada (>850 mm)

La erosión marina y torrencial es el motor activador de los procesos de expansión lateral, ya que desmantela los materiales de niveles superiores frágiles y exponen los inferiores plásticos, induciendo la inestabilidad. En la Figura 29 se representa un modelo de generación de estos movimientos por la acción marina y se representan los

diagramas de rosas de las direcciones de las principales grietas que, en todos los casos analizados son, o bien paralelas a la costa, o bien paralelas a los cursos torrenciales.

Figura 29 Esquema conceptual (según Gutierrez et al., 2012, modificado) de la expansión lateral que se genera en la vertinte costera de la Serra de Tramuntana, por la disposición de potentes niveles de calizas sobre materiales dúctiles (generalmente las arcillas con yesos del Keuper). La erosión marina y/o torrencial es el motor de esos movimientos. A la derecha se representan los diagramas de rosas de las grietas cartografiadas en 5 zonas analizadas que, en todos los casos, son paralelas a la costa o a la dirección de los torrentes

En la distribución de los movimientos se observa que un porcentaje muy elevado (75%) se localiza a lo largo de la franja costera. La intensa dinámica litoral de la costa norte sin duda alguna es el motor principal de estos movimientos.

BLOQUE II

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE INTERFEROMETRÍA RADAR (DInSAR): ACTIVIDAD DE LOS

DESLIZAMIENTOS

8. INTRODUCCIÓN

El RADAR (Radio Detection And Ranging) es un sistema de teledetección activa que utiliza un sensor a bordo de una plataforma y emite ondas artificiales en la zona del espectro electromagnético correspondiente a las ondas microondas (frecuencia de 1 GHz a 100 GHz, que corresponde con longitudes de onda entre 3 mm y 30 cm).

Los sensores radar tienen tres funciones principales: (1) transmitir pulsos (longitudes de ondas microondas) hacia la superficie terrestre, en una dirección perpendicular a la dirección de vuelo; (2) recibir la parte de la señal transmitida que vuelve en la dirección del sensor, después de haber interactuado con el blanco; (3) medir la intensidad y el tiempo de retardo de la señal que retorna al sistema. Estos sistemas generan imágenes complejas de la superficie del terreno de alta resolución espacial.

Las imágenes pueden ser tomadas en órbita ascendente o descendente, con mirada a la derecha o a la izquierda y con distintos ángulos de inclinación, variando así las condiciones de iluminación (fig.30). Por lo tanto, imágenes de una misma zona pueden ofrecer información muy diferente. Cada píxel de imagen es un número complejo con un valor de amplitud y otro de fase. La amplitud, conocido como dispersión, está relacionada con el coeficiente de respuesta de la superficie del terreno a la señal; la fase contiene información sobre la distancia recorrida por la señal desde el sensor a la terreno (propiedades eléctricas, contenido de humedad, rugosidad, morfología del terreno) y 4) de las interacciones que se producen cuando la señal de microondas llega a la superficie terrestre. Los datos recogidos y almacenados por el sensor son procesados mediante técnicas sofisticadas para enfocar la señal y obtener una resolución adecuada de la imagen SAR.

La utilización de estos sistemas radar tiene varias ventajas: (1) los pulsos emitidos pueden atravesar las nubes; (2) los datos de la superficie se pueden tomar tanto de día como de noche; (3) el sensor es sensible a las características geométricas del terreno, a la rugosidad de la superficie y al contenido de humedad; (4) pueden penetrar parcialmente el suelo y la vegetación, obteniendo información no solo de la superficie sino de algunos cm del subsuelo. Por otro lado, hay que tener en cuenta que la geometría de observación lateral de los sistemas de radar provoca una serie de distorsiones geométricas como son: (1) el desplazamiento del relieve (foreshortening) apariencia de que se comprimen las laderas o pendientes que están inclinadas hacia el radar. Este efecto lleva a un acortamiento de la pendiente observada y a una apariencia

relativamente más brillante en las imágenes; (2) la inversión por relieve (layover) provocando que la energía reflejada por la cima de una elevación se reciba antes que el retorno de su base, por lo cual la cima, está más cerca del radar; (3) las sombras (shadowing) que aparecen en casi todas las imágenes de radar por detrás de los objetos elevados o de laderas muy pronunciadas e indican las zonas de la superficie del terreno que no fueron iluminadas por el radar. Al no generar ninguna señal de retorno, estas zonas aparecen en tonos muy oscuros en las imágenes, realzando artificialmente los accidentes topográficos y el relieve.

Figura 30 Observación del satélite con distintos ángulo de incidencia y cobertura terrestre (ALOS data users hadbook, section 3, marzo 2008)

Existen varios tipos de tratamiento de imágenes SAR para elaborar los interferogramas.

En cualquier caso se requiere un modelo digital de elevación del terreno (MDT) para realizar las correcciones topográficas necesarias. Los métodos de interferometría radar diferencial (DInSAR) comparan la información de fase de dos imágenes SAR adquiridas sobre la misma escena en fechas distintas. Si durante dicho intervalo temporal se producen deformaciones de la superficie del terreno, la diferencia de fase de dos imágenes puede utilizarse para estimar la magnitud de esas deformaciones. La diferencia de fase se llama fase interferométrica o interferometría diferencial, y se descompone en una parte relativa a las deformaciones del terreno y otra parte asociada a distintos errores. Estos errores están relacionados con la órbita de los satélites, la topografía del terreno, y la variabilidad atmosférica (Mora, 2004). Algunos de ellos se

topografía locales, otros son intrínsecos al método existiendo limitaciones que pueden afectar a los resultados.

La calidad conseguida en la estimación de la fase interferométrica depende de los cambios que se producen en la superficie del terreno en el intervalo de tiempo de la adquisición de las dos imágenes radar. Esto es medido por un parámetro llamado coherencia. Así, en aquellas superficies con vegetación abundante, además de que la capacidad de penetración de la señal no es buena, la coherencia es baja debido a que el rebote de la señal radar cambia según la estación del año. En cualquier caso, la precisión del método está limitada por la longitud de onda de la radiación emitida, no pudiendo cuantificar desplazamientos cuyo gradiente de un píxel a otro supere la mitad de un ciclo. Por este motivo el satélite no tiene capacidad de detectar movimientos rápidos ya que está condicionado por la frecuencia de revisado de un mismo punto del terreno.

Figura 31 SAR (Radar de Apertura Sintética): a medida que el satélite continua su movimiento, los ecos del blanco "A" se van almacenando mientras el blanco permanezca iluminado por el radar. La longitud de la antena simulada o sintetizada es B

Los métodos de interferometría avanzada (A-DInSAR) se comenzaron a desarrollar a principios de este milenio (Ferreti et al., 2000) y se fundamentan en la utilización de un gran número de imágenes SAR, lo que permite mejorar la estimación de la deformación y minimizar la parte de error asociada a la variabilidad atmosférica.

El paso fundamental de estos métodos es la selección de aquellos píxeles en los que se va a estimar la deformación. Esta selección puede realizarse mediante análisis de la coherencia (CPT) o de la amplitud (SPN). Una vez seleccionado los píxeles por cualquiera de estos dos métodos se estima la velocidad de deformación de la zona de estudio durante el periodo analizado en la dirección de observación del sensor generador de las imágenes, denominada line of sight (LOS) expresada en mm/año. En este proceso, además de obtener la estimación de la velocidad media, se puede estimar la evolución de la deformación en el tiempo analizando la deformación no lineal. También permite reducir la parte de la fase interferométrica debida a las variaciones atmosféricas y a las demás fuentes de error asociadas.

Al final del proceso A-DInSAR se obtiene como principales resultados: la velocidad media, la evolución temporal de la deformación a lo largo de todo el periodo analizado y una serie de parámetros que permiten evaluar la calidad de los resultados obtenidos para cada píxel. Los datos obtenidos se integran en una aplicación SIG para realizar su interpretación.

Figura 32 Procesado A-DInSAR. Incluye una fase general cuyo objetivo es calcular interferogramas diferenciales a partir de imágenes radar SAR, tomadas por el satélite y una fase específica que tiene por objeto el cálculo de velocidades de deformación e interpretación de resultados

En la fig.32 se esquematiza el procesado A-DInSAR llevado a cabo en el presente trabajo, distinguiendo una fase general donde se generan los interferogramas (trabajo desarrollado por Altamira Information), y una fase específica donde se calculan las velocidades de deformación y se realiza la interpretación de los resultados (Trabajo relaizado por Altamira Information y el IGME).