Desde principios del siglo XVIII existen registros bibliográficos que hacen referencia a la intensa dinámica de laderas que presenta la Serra de Tramuntana de Mallorca. El primer movimiento documentado en la isla fue el deslizamiento de Biniarroi de 1721 que afectó a unos 300.000 m2, modificando totalmente la topografía original de la zona y la red superficial de drenaje. Reactivaciones posteriores (1816, 1857, 1943) determinaron el abandono del núcleo de población y las tierras de cultivo (Mateos y Giménez, 2007). Otro de los deslizamientos históricos a destacar es el deslizamiento de Es Marroigs ocurrido en diciembre de 1924 (Darder, 1925). El movimiento dejó sepultadas varias casas de labranza y unas pérdidas económicas estimadas en 200.000 pesetas de la época, Mateos et al., (2013a).
La tesis de Mateos (2001) "Los movimientos de ladera en la Serra de Tramuntana (Mallorca): Caracterización geomecánica y análisis de la peligrosidad" supone el inicio del estudio de los movimientos de ladera en la Serra de Tramuntana de Mallorca. En este trabajo, Mateos diferencia tres grupos principales de movimientos de ladera, según la clasificación establecida por Cruden y Varnes (1996): (1) movimientos en materiales tipo suelos: flujos y deslizamientos complejos, (2) deslizamientos en materiales rocosos:
rotacionales y traslacionales y (3) desprendimientos rocosos.
Los movimientos más frecuentes en la Serra de Tramuntana son los desprendimientos de roca, debido al claro predominio litológico de las calizas y dolomías liásicas y al escarpado relieve, muy condicionado por la tectónica regional. Las características estratigráficas y tectónicas de la franja costera de la Serra de Tramuntana condicionan también la existencia de movimientos de expansión lateral, identificados en varios puntos a lo largo de la costa (García-Moreno et al., 2015; Mateos y Azañón 2005;
Mateos et al., 2013b).
Durante los años 2008-2010 se sucedieron una serie de inviernos fríos y lluviosos en la isla. Como consecuencia se desencadenaron en la Serra de Tramuntana 34 roturas significativas de diferentes tipologías: 15 deslizamientos, 14 desprendimientos, una avalancha de rocas y 4 colapsos kársticos (Mateos et al., 2012a). Los daños fueron numerosos y cuantiosos afectando a viviendas, edificios, subestaciónes eléctricas y muy especialmente a la red viaria, destacando los numerosos cortes que sufrió la carretera Ma-10, la principal vía de comunicación de la Tramuntana. Las pérdidas económicas, directas e indirectas, se valoraron en unos 11 millones de Euros (Mateos et al., 2013c), aproximadamente el 0,042 del PIB de la Comunidad Autónoma Balear.
La existencia de un inventario previo de movimientos de ladera (Mateos, 2006), y la oportunidad de estudio que ofrecía el evento 2008-2010, determinó que la Serra de Tramuntana fuese elegida como zona piloto dentro del marco del Proyecto Europeo DORIS (2011-2013) y del Proyecto Europeo LAMPRE (2013-2015), ambos del VII Programa Marco de Investigación. Diferentes organismos públicos de investigación y empresas de más de 8 países europeos participaron en ambos proyectos, siendo el Instituto Geológico y Minero de España y la empresa de Altamira Information los
miembros del equipo español. La finalidad de ambos proyectos europeos se focalizó en la investigación, el desarrollo y la aplicación de nuevas técnicas de control remoto, para mejorar el conocimiento de los procesos geológicos activos con el objeto de predecir, prevenir y mitigar los riesgos derivados. El proyecto LAMPRE además incluyó la modelización, mediante métodos numéricos, de la interacción entre los movimientos del terreno y las infraestructuras, así como la propuesta de estándares para la cartografía de riesgos por movimientos del terreno.
La presente tesis doctoral recoge gran parte de los trabajos realizados en el marco de ambos proyectos y se estructura en tres grandes bloques principales:
- BLOQUE I. Se focaliza en la caracterización de los movimientos de ladera en la Serra de Tramuntana y el análisis de los factores condicionantes y desencadenantes de las inestabilidades. Para ello, se ha generado una base de datos (ARCGIS) que incluye numerosos campos, tales como: localización, fecha de ocurrencia, tipo de movimiento, volumen, características geológicas, datos meteorológicos, daños etc. Se han incluido todos los eventos registrados, independientemente de su magnitud, y procedentes de las siguientes fuentes: movimientos inventariados por Mateos (2006), incidencias registradas en la red de carreteras de la Serra por la Dirección Insular de Carreteras del Consell Insular de Mallorca, movimientos reconocidos con fotografía aérea (PNOA 2006, 2010) y todos aquellos eventos desencadenados desde el año 2008 hasta la actualidad, con un reconocimiento exhaustivo en campo. Se ha creado una base de datos con 934 registros (que incluyen diversas tipologías, así como colapsos kársticos y grietas relacionadas con procesos de expansión lateral) desde el siglo XVII hasta el momento actual.
- BLOQUE II. Aplicación de técnicas de Interferometría Radar Avanzadas (DInSAR) con la finalidad de detectar qué movimientos del inventario presentan actividad. Para ello se ha llevado a cabo el procesado de numerosas imágenes radar de varios satélites, en diferentes periodos de tiempo. Los pulsos de microondas empleados por los sensores de los satélites han variado desde los 3 cm de la banda X, mayor resolución, hasta los 24 cm de la banda L, mayor penetración en zonas vegetadas. El espacio temporal entre adquisición de dos imágenes de la misma escena varía de un satélite a otro, entre 8 - 46 días (tabla 1). Los mejores resultados fueron los obtenidos con el satélite ALOS, no solo por la mayor cobertura de tiempo, sino también por la posibilidad de penetrar la vegetación, muy tupida en la Tramuntana (Bianchini et al., 2013a). En la tabla 1 se describen las características principales de los satélites utilizados en la Serra de Tramuntana.
Para el análisis de la actividad de los movimientos de ladera inventariados en la Serra se han utilizando las imágenes adquiridas con el satélite ALOS del periodo 2007-2010.
Para ello, dichas imágenes han sido procesadas por Altamira utilizando la técnica PSI (Persistent Scatterer Interferometry). Posteriormente, el vector de desplazamiento obtenido se ha proyectado en la línea de vista (LOS) del satélite, en función de la geometría del terreno. Finalmente se ha generado el mapa de deslizamientos activos, basado en clusters de PS activos, comparando los datos del satélite con los
Tabla 1 Satélites utilizados para el presente trabajo y sus parámetros principales
- BLOQUE 3. Modelización de desprendimientos rocosos. Los desprendimientos quedan fuera de los métodos de detección de la interferometría radar, al ser tremendamente rápidos. Para abarcar su estudio, se han llevado a cabo simulaciones de caída de rocas aplicando el código STONE (Guzzetti et al., 2002). El software modeliza la caída libre de un bloque de roca adimensional a lo largo de una trayectoria parabólica, el impacto de roca en el suelo y el rebote y rodadura posterior a lo largo de la pendiente.
Los datos de entrada requeridos por el modelo son: el modelo digital del terreno, el área fuente de los desprendimientos, el número de bloques lanzados por el píxel desde el área fuente, la velocidad de partida, el umbral por debajo del cual la roca se detiene y los coeficientes dinámicos (ángulo de fricción, energía de restitución normal y tangencial) para simular la pérdida de energía por rodadura e impacto. Estos tres últimos coeficientes dependen directamente de la geología de la zona de estudio. Una buena selección de los inputs que necesita el software es la clave para que la modelización se ajuste al máximo a la realidad. Así, para calibrar el modelo y poder determinar el valor de dichos coeficientes se han realizado varias simulaciones en 40 desprendimientos seleccionados, distribuidos a lo largo de toda la sierra y que incluyen una gran variedad de litologías. La validación de los parámetros obtenidos se han llevado a cabo en dos fases: (1) por un lado se han modelizado los desprendimientos desencadenados en el periodo húmedo 2008-2010. En la validación se ha tenido en cuenta, tanto el porcentaje de pixeles de trayectorias simuladas dentro y fuera del polígono cartografiado del evento, como el porcentaje de pixeles vacíos dentro del polígono y (2) una vez identificadas las áreas fuentes de los escarpes a lo largo de la carretera y corrido el modelo con los parámetros calibrados, se ha comparado la salida de trayectorias del STONE con los puntos de incidencias registradas en la carretera Ma-10 durante los últimos 18 años (Mateos et al., 2015). El modelo calibrado y validado ha sido una herramienta muy útil para diseñar el plan de gestión de la carretera.