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Riesgos Naturales Procesos de la Tierra como riesgos, desastres y catástrofes Riesgos Naturales Procesos de la Tierra como riesgos, desastres y catástrofes Edward A. Keller University of California, Santa Barbara Robert H. Blodgett Austin Community College Traducción Pilar Gil Ruiz Universidad de N...

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Riesgos Naturales Procesos de la Tierra como riesgos, desastres y catástrofes

Riesgos Naturales Procesos de la Tierra como riesgos, desastres y catástrofes Edward A. Keller University of California, Santa Barbara

Robert H. Blodgett Austin Community College Traducción Pilar Gil Ruiz Universidad de Navarra Revisión Técnica Teresa Bardají Azcárate Catedrática de Escuela Universitaria de Geodinámica Externa Departamento de Geología, Universidad de Alcalá, Madrid Javier Lario Gómez Profesor Titular de Geodinámica Externa Departamento de Ciencias Analíticas Facultad de Ciencias - Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid Pablo G. Silva Barroso Profesor Titular de Geodinámica Externa Escuela Politécnica Superior de Ávila Departamento de Geología, Universidad de Salamanca

Madrid • México • Santafé de Bogotá • Buenos Aires • Caracas • Lima • Montevideo • San Juan • San José • Santiago • S˜ao Paulo • White Plains

Datos de catalogación bibliográfica

RIESGOS NATURALES Edward A. Keller y Robert H. Blodgett PEARSON EDUCACIÓN, S.A. Madrid, 2004 ISBN: 978-84-8322-336-9 Materia: Geología, 55 Formato: 19, 5 x 25

Páginas: 448

Todos los derechos reservados. Queda prohibida, salvo excepción prevista en la Ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin contar con autorización de los titulares de propiedad intelectual. La infracción de los derechos mencionados puede ser constitutiva de delito contra la propiedad intelectual. (arts. 270 y sgts. Código Penal). DERECHOS RESERVADOS © 2007 PEARSON EDUCACIÓN, S.A. C/ Ribera del Loira, 28 28042 Madrid (España) PEARSON PRENTICE HALL es un sello editorial autorizado de PEARSON EDUCACIÓN RIESGOS NATURALES Edgard A. Keller y Robert H. Blodgett ISBN: 978-84-8322-336-9 Depósito Legal: M Authorized translation from the English language edition, entitled NATURAL HAZARDS: EARTHS PROCESSES AS HAZARDS, DISASTERS, AND CATASTROPHES, 1st Edition by KELLER, EDWARD A.; BLODGETT ROBERT H.; published by Pearson Education, Inc, publishing as Prentice Hall, Copyright © 2006. Equipo editor: Editor: Miguel Martín-Romo Técnico editorial: Marta Caicoya Equipo de producción: Director: José A. Clares Técnico: Irene Iriarte Diseño de cubierta: Equipo de diseño de Pearson Educación S.A. Composición: DiScript, S. L. Impreso por: IMPRESO EN ESPAÑA - PRINTED IN SPAIN Este libro ha sido impreso con papel y tintas ecológicos

Para las víctimas del tsunami del océano Índico Y

Para Valery Rivera que cree que un nuevo libro sobre riesgos naturales se necesitaba hace tiempo. Afirmaba muchas veces que acrecentar la percepción y la comprensión de los riesgos naturales y encontrar la manera de minimizar los riesgos es una tarea fundamental de los especialistas en ciencias de la Tierra. Esperamos que este libro consiga las dos cosas. E.A.K.

Para Jeff Hudson, que durante más de 18 años me ha dado fuerza y apoyo para proseguir con mi amor por la geología. R.H.B.

SOBRE LOS AUTORES Edward A. Keller Ed Keller es profesor, investigador y escritor. Nacido y criado en California (Licenciado en Geología y Matemáticas por la Universidad del estado de California en Fresno, Master en Geología por la Universidad de California en Davis), fue mientras realizaba su tesis doctoral en Geología en la Universidad de Purdue en 1973 cuando Ed escribió la primera edición de Geología Medioambiental, el libro que se convirtió en la base del programa de geología medioambiental. Ed se incorporó al profesorado de la Universidad de California en Santa Bárbara en 1976 y ha permanecido allí desde entonces siendo en múltiples ocasiones el director tanto del programa de Estudios Medioambientales como de Ciencias Hidrológicas. Durante ese tiempo ha sido autor de más de 100 artículos, entre ellos trabajos fundamentales sobre procesos fluviales y geomorfología tectónica. Las distinciones académicas de Ed incluyen la Beca del Cuarto Centenario de la Universidad de Cambridge, Inglaterra (2000), dos premios para ex-alumnos destacados de la Universidad de Purdue (1994, 1996), un premio de ex-alumno distinguido de la Universidad del estado de California en Fresno (1998), el premio a Logros Destacados del Centro de Terremotos del sur de California (1999) y el premio al Científico Distinguido Don J. Easterbrook de la división de Geología Cuaternaria y Geomorfología de la Sociedad de Geología de América (2004). Ed es también un pescador aceptable.

Robert H. Blodgett Bob Blodgett es catedrático de Geología en la Universidad de la Comunidad de Austin en Texas, donde enseña Geología Medioambiental, Física e Histórica así como Ciencias Medioambientales y gestiona el pozo de seguimiento Edwards Aquifer de la Universidad. Bob tiene más de 20 años de experiencia docente, incluyendo cargos en facultades de la Universidad del estado de Ohio y la Universidad de Dickinson. Es Geocientífico profesional autorizado y trabajó durante seis años en el Programa de Agua Potable del estado de Texas dirigiendo un equipo de científicos que evaluaban la vulnerabilidad del agua potable a la contaminación y durante dos años en el Departamento de Geología Económica de Texas llevando a cabo evaluaciones medioambientales de explotaciones mineras abandonadas. Su investigación en procesos sedimentarios terrestres ha tenido como resultado la publicación de trabajos sobre corrientes trenzadas, suelos antiguos y madrigueras fósiles. Bob tiene experiencia práctica en la planificación y respuesta a los riesgos naturales. Durante su permanencia en las fuerzas aéreas sirvió como responsable de la preparación para desastres en la remota estación de las fuerzas aéreas de Indian Mountain en Alaska y en el puesto de mando subterráneo de Cheyenne Mountain del Mando de la Defensa Aeroespacial de Norteamérica en Colorado Springs. Localiza el origen de su interés en los riesgos naturales en Alma Petrini, su profesora de segundo grado en Detroit, cuyas lecciones sobre volcanes y terremotos cobraban vida con historias y fotos de sus viajes a Paricutín y Pompeya y las muestras de lava que Gordon Macdonald, entonces director del Observatorio de Vulcanología de Hawai, le enviaba para los proyectos de sus clases. Estas experiencias le han llevado a un interés por la Geología durante toda su vida, incluyendo tres títulos, Licenciado por la Universidad de Wisconsin en Madison, Master por la Universidad de Nebraska en Lincoln y Doctor por la Universidad de Texas en Austin.

vii

BRIEF CONTENTS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Introducción a los riesgos naturales Terremotos Volcanes

2

32

72

Inundaciones

108

Movimientos en masa Subsidencia

140

182

Atmósfera y tiempo severo Riesgos costeros

208

240

Clima y cambio climático Incendios arrasadores Impactos y extinciones

286

314 338

ix

CONTENIDOS Prólogo xxiii

1

Introducción a los riesgos naturales

2

CASO HISTÓRICO: Nevado del Ruiz: una historia de personas, uso de la tierra y erupción volcánica 2

1.1

Por qué es importante estudiar los riesgos naturales 5 Procesos: internos y externos 5 Riesgo, desastre o catástrofe 6 Muerte y daños ocasionados por los riesgos naturales 7

1.2

Papel de la historia en la comprensión de los riesgos 9

1.3

Ciclo geológico 9 El ciclo tectónico 10 El ciclo de las rocas 14 El ciclo hidrológico 15 Ciclos biogeoquímicos 16

1.4

Conceptos fundamentales para comprender los procesos naturales como riesgos 16 CONCEPTO 1: Los riesgos son predecibles a partir de una evaluación científica 17 Ciencia y riesgos naturales 17 Los riesgos son procesos naturales 17 Predicción y alerta 19 CONCEPTO 2: El análisis de riesgos es un componente importante en la comprensión de los efectos de procesos peligrosos 21 CONCEPTO 3: Existen vínculos entre diferentes riesgos naturales así como entre los riesgos y el medio físico 22 CONCEPTO 4: Sucesos peligrosos que antes producían desastres producen ahora catástrofes 22 Ejemplos de desastres en zonas densamente pobladas 22 Crecimiento de la población 22 Magnitud y frecuencia de los sucesos peligrosos 23 Box 1.1 CASO: Población humana a través de la Historia 24 Box 1.2 CASO: El concepto magnitud-frecuencia 25 CONCEPTO 5: Las consecuencias de los riesgos pueden ser minimizadas 25 Respuesta reactiva: impacto de los desastres y recuperación 26 Respuesta preventiva: evitar los riesgos y adaptarse a ellos 27

1.5

Muchos riesgos proporcionan una función de servicio natural 28 xi

xii Contenidos

1.6

Cambio climático global y riesgos 29

Resumen 30 Términos clave 30 Cuestiones de repaso 30 Cuestiones de reflexión crítica 31 Selección de recursos en la red 31

2

Terremotos

32

CASO HISTÓRICO: Terremotos de principios de 2001-Lecciones aprendidas 32

2.1

Introducción a los terremotos 35 Magnitud de un terremoto 35 Intensidad de un terremoto 37

2.2

Procesos de un terremoto 36 Proceso de cizallamiento 38 Actividad de falla 41 Arrastre tectónico 41 Ondas sísmicas 43

2.3

Vibración de un terremoto 45 Distancia al epicentro 45 Profundidad del foco 45 Dirección del epicentro 45 Condiciones geológicas locales 47

2.4

El ciclo sísmico 48

2.5

Regiones geográficas con riesgo de terremotos 52 Terremotos en el límite de placa 53 Terremotos intraplaca 54

2.6

Efectos de los terremotos y conexiones con otros riesgos naturales 54 Vibración y ruptura del suelo 54 Licuefacción 56 Cambios regionales en la elevación del terreno 56 Deslizamientos del terreno 56 Incendios 57 Enfermedades 57

2.7

Funciones de servicio natural de los terremotos 58 Aguas subterráneas y recursos energéticos 58 Recursos minerales 58 Desarrollo de formas del terreno 58 Reducción del riesgo de terremotos futuros 58

2.8

Interacción humana con los terremotos 58 Terremotos causados por la actividad humana 58

Contenidos xiii

2.9

Minimizar el riesgo de terremotos 59 Programa nacional para la reducción del riesgo de terremotos 59 Estimación del riesgo sísmico 60 Predicción a corto plazo 61 Futuro de la predicción de terremotos 62 Sistemas de alerta de terremotos 63 BOX 2.1 HISTORIA DE SUPERVIVIENTE: Terremotos en Canadá 64

2.10 Percepción del riesgo de terremoto y adaptación al mismo 64 Percepción del riesgo de terremoto 64 Adaptación de la población al riesgo de terremotos 65 BOX 2.2 PERFIL PROFESIONAL: Andrea Donnellan, analista de terremotos 66 Adaptaciones personales: antes, durante y después de un terremoto 68 Resumen 69 Términos claves 69 Cuestiones de repaso 69 Cuestiones de reflexión crítica 71 Selección de recursos en la red 71

3

Volcanes

72

CASO HISTÓRICO: Monte Unzen, 1991 72

3.1

Introducción a los volcanes 72 Tipos de volcanes 75 Características de los volcanes 78 Origen de los volcanes 81

3.2

Regiones geográficas con riesgo de volcanismo 83

3.3

Efectos de los volcanes 83 Flujos de lava 84 Actividad piroclástica 84 Gases venenosos 87 Flujos de detritos, flujos de lodo y otros movimientos en masa 88 Monte Santa Helena 1980-2005: de descargas laterales a flujos de lava 90 BOX 3.1 CASO: Deslizamientos del terreno y tsunamis 91

3.4

Conexiones entre los volcanes y otros riesgos naturales 95

3.5

Funciones de servicio natural de los volcanes 96 Suelos volcánicos 96 Energía geotérmica 97 Esparcimiento 97 Creación de terreno nuevo 97

3.6

Interacción humana con los volcanes 97

xiv Contenidos

3.7

Reducción del riesgo volcánico 97 Pronóstico 97 BOX 3.2 PERFIL PROFESIONAL: Chris Eisinger, estudio de volcanes activos 100 Alerta o aviso volcánico 99

3.8

Percepción del riesgo volcánico y adaptación al mismo 101 Percepción del riesgo volcánico 101 BOX 3.3 HISTORIA DE SUPERVIVIENTE: Se salvó por los pelos en el monte Santa Helena 102 Adaptación a los riesgos volcánicos 102 Intentos para controlar los flujos de lava 103

Resumen 105 Términos clave 105 Cuestiones de repaso 106 Cuestiones de reflexión crítica 106 Selección de recursos en la red 106

4

Inundaciones

108

CASO HISTÓRICO: Las inundaciones de 2000 en Gran Bretaña 108

4.1

Introducción a los ríos 110 Material transportado por los ríos 110 Velocidad del río, caudal, erosión y depósito de sedimentos 111 Tipos de canal y formación de llanuras de inundación 113 BOX 4.1 CASO: Inundación del abanico aluvial en el río Ventura 114

4.2

Inundaciones 116 BOX 4.2 CASO: Magnitud y frecuencia de las inundaciones 118 Inundaciones de cabecera y de valle 120 BOX 4.3 HISTORIA DE SUPERVIVIENTE: Riada 122

4.3

Regiones geográficas con riesgo de inundación 124

4.4

Efectos de las inundaciones y conexiones entre inundaciones y otros peligros 125

4.5

Funciones de servicio natural 127 Tierras fértiles 127 Ecosistemas acuáticos 127 Suministro de sedimento 127 BOX 4.4 CASE STUDY: The Grand Canyon Flood of 1996 129

4.6

Interacción humana con las inundaciones 127 Cambios en el uso del terreno 128 Construcción de presas 130 Urbanización e inundaciones 130

Contenidos xv

4.7

Reducción del riesgo de inundaciones 133 El enfoque estructural 133 BOX 4.5 CASO: Riadas en el este de Ohio 134 Restauración de cauces: alternativa a la canalización 136

4.8

Perfil profesional 138 Percepción del peligro de inundaciones 138 Adaptación al peligro de inundaciones 140

BOX 4.6 PERFIL PROFESIONAL: Walter G. Green, III, director de Operaciones de Emergencia 142 Traslado de personas de las llanuras de inundación: ejemplos de Carolina del norte y Dakota del norte 135 Adaptación personal: qué hacer y qué no hacer 143 Resumen 137 Términos clave 137 Cuestiones de repaso 138 Cuestiones de reflexión crítica 138 Selección de recursos en la red 138

5

Movimientos en masa

140

CASO HISTÓRICO: Curva Portuguesa, California 148

5.1

Introducción a los deslizamientos de tierra 151 Procesos de ladera 151 Tipos de movimientos en masa (deslizamientos) 151 Fuerzas en las laderas 152 Avalanchas de nieve 161

5.2

Regiones geográficas con riesgo de deslizamientos 161

5.3

Efectos de los deslizamientos y conexiones con otros peligros naturales 163 Efectos de los deslizamientos 163 Conexiones entre deslizamientos y otros riesgos naturales 163

5.4

Beneficios naturales de los deslizamientos 163 BOX 5.1 CASO: La Conchita: desastre por un deslizamiento del terreno en el sur de California en 2005; lecciones aprendidas 164 BOX 5.2 DESLIZAMIENTO: Deslizamiento 168

5.5

Interacción humana con los deslizamientos 169 Tala de árboles y deslizamientosides 169 Urbanización y desprendimientos de tierra 169 BOX 5.3 PERFIL PROFESIONAL: Bob Rasely, especialista en movimientos en masa 171

5.6

Reducción de la peligrosidad de deslizamientos 172 IIdentificación de posibles deslizamientos 172

xvi Contenidos

Prevención de los deslizamientos 173 LSistemas de alerta de deslizamientos de tierra 176

5.7

Percepción y adaptación al peligro de deslizamientos 177 Percepción del peligro de deslizamientos de tierra 177 Adaptación al peligro de desprendimientos de tierra 178 Adaptaciones personales: qué se puede hacer para minimizar el peligro de deslizamientos 178

Resumen 179 Términos clave 180 Cuestiones de repaso 180 Cuestiones de reflexión crítica 180 Selección de recursos en la red 181

6

Subsidencia

182

CASO HISTÓRICO: Venecia se hunde 182

6.1

Introducción a la subsidencia 182 Karst 184 BOX 6.1 HISTORIA DE SUPERVIVIENTE: Dolinas 187 Thermokarst 189 Compactación y sedimento del suelo 189 Suelos expansivos 189 Terremotos 191 Vaciado de las cámaras magmáticas 191

6.2

Regiones en peligro por riesgos relacionados con la subsidencia 192

6.3

Efectos de la subsidencia 193 Colapso de dolinas 193 Condiciones del agua subterránea 194 Daño causado por la fusión de permafrost 195 Inundación costera y pérdida de humedales 195 Daño causado por suelos expansivos 196

6.4

Conexiones entre subsidencia y otros riesgos naturales 196

6.5

Funciones de servicio natural de la subsidencia 196 Suministro de agua 197 Recursos estéticos y científicos 197 Ecosistemas únicos 197

6.6

Interacción humana con la subsidencia 198 Extracción de fluidos 198 Minería subterránea 199 Fusión de permafrost 200

Contenidos xvii

Restricción de la sedimentación deltaica 200 Drenaje de suelos orgánicos 200 Diseño del paisaje en suelos expansivos 201

6.7

Reducción del riesgo de subsidencia 201 BOX 6.2 PERFIL PROFESIONAL: Helen Delano, geóloga medioambiental 202

6.8

Percepción del riesgo de subsidencia y adaptación al mismo 203 Percepción del riesgo de subsidencia 203 Adaptación al riesgo de subsidencia 204

Resumen 205 Términos clave 205 Cuestiones de repaso 206 Cuestiones de reflexión crítica 206 Selección de recursos en la red 206

7

Atmósfera y tiempo severo

208

CASO HISTÓRICO: Tornado de los tres estados, 18 de marzo de 1925 208

7.1

Energía 211 Tipos de energía 211 Transferencia de calor 211

7.2

Balance energético de la Tierra 212 Energía electromagnética 212 Radiación, absorción y temperatura 212

7.3

La atmósfera 213 Composición de la atmósfera 214 Estructura de la atmósfera 214

7.4

Procesos del tiempo 216 Aire inestable 216 Efecto Coriolis 218 Frentes 205

7.5

Tiempo peligroso 219 Tormentas eléctricas 207 BOX 7.1 CASO: Rayos y relámpagos 222 BOX 7.2 HISTORIA DE SUPERVIVIENTE: Golpeado por un rayo 224 Tornados 225 Ventiscas de nieve y tormentas de hielo 216 Sequía 231 Tormentas de polvo y arena 231 Olas de calor 232

xviii Contenidos

Erosión costera 270 Huracanes 274 BOX 8.4 PERFIL PROFESIONAL: Los cazadores de huracanes 275 Tsunamis 277

8.10 Percepción de los riesgos costeros y adaptación a los mismos 278 Percepción de los riesgos costeros 278 Adaptación a la erosión costera 278 Adaptación a los huracanes 279 BOX 8.5 CASO: Líneas E y Zonas E 280 Adaptación a los tsunamis 281 Resumen 282 Términos clave 283 Cuestiones de repaso 283 Cuestiones de reflexión crítica 284 Selección de recursos en la red 285

9

Clima y cambio climático

286

CASO HISTÓRICO: California, amenazada por el cambio climático 286

9.1

Clima y tiempo 288 Zonas climáticas 288 El sistema Koeppen y los procesos naturales 289

9.2

La atmósfera 290 Composición atmosférica 290 Gases permanentes 290 Gases variables 290 Estructura de la atmósfera 291 Circulación atmosférica 291

9.3

Cambio climático 291 Glaciaciones 293 Efecto invernadero 295 Cambio de temperatura global 296 ¿Por qué cambia el clima? 299

9.4

Riesgos asociados al cambio climático 301 Patro...