A l’"A Fons" d'aquest mes aprofundim en la investigació del nostre company Thomas Bodin, geofísic expert en l'estudi de terratrèmols i l'avaluació del risc.
Com podem estudiar un terratrèmol que va ocórrer fa segles, molt abans de la invenció dels sismògrafs? Aquesta és una de les preguntes que l'investigador Thomas Bodin, de l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), està intentant respondre a través d'un projecte que combina l'estadística bayesiana i la sismologia amb l'objectiu de millorar la nostra comprensió del perill sísmic. El seu treball inclou un projecte de Doctorat Industrial desenvolupat en col·laboració amb EDF (Électricité de France), sota el programa d'investigació SIGMA3, enfocat a millorar les avaluacions del perill sísmic a Europa. Bodin va obtenir un doctorat en geofísica de l'Australian National University i ara desenvolupa mètodes per a la interpretació de dades geofísiques, posant el focus en les aproximacions probabilístiques i la quantificació de la incertesa.
Un viatge cap al passat
Quan passa un terratrèmol, la intensitat del moviment del sòl varia segons la distància a l'epicentre, la magnitud de l'esdeveniment i les característiques del sòl i la geologia local. Per als terratrèmols ocorreguts abans del segle XX, no hi ha registres instrumentals del moviment del sòl, i la informació sobre la intensitat només la proporcionen relats de testimonis, informes de danys o cròniques que en descriuen els efectes.
A partir d'aquestes observacions qualitatives, els sismòlegs poden estimar la magnitud i la ubicació d'un terratrèmol. No obstant això, com explica Bodin, "les magnituds estimades resultants depenen en gran manera de com de ben calibrats estiguin els models". Els models tradicionals que relacionen els paràmetres del terratrèmol (magnitud, profunditat, distància) amb la intensitat observada es calibren típicament utilitzant terratrèmols moderns registrats instrumentalment, la qual cosa significa que la seva precisió disminueix quan s'apliquen a esdeveniments més antics o més grans. A més, les intensitats observades són inherentment subjectives i incertes, la qual cosa afegeix una altra capa de complexitat al procés de reconstrucció.
L'estadística Bayesiana al servei de la sismologia
El projecte de Bodin introdueix un enfocament innovador: una anàlisi d'inversió bayesiana que combina dades tant instrumentals com històriques per estimar les magnituds i ubicacions d’aquests terratrèmols històrics. En lloc de calibrar primer el model amb esdeveniments moderns i després aplicar-lo als històrics, aquest mètode tracta totes les dades —passades i presents— com a part d'un sistema unificat.
"En un marc bayesià, no només busquem el valor més probable de cada paràmetre", explica Bodin. "També quantifiquem la incertesa al seu voltant, la qual cosa dona una imatge molt més realista de la variabilitat i els possibles errors en els valors estimats".
El treball implica desenvolupar i provar algorismes que primer es validaran en conjunts de dades sintètiques i reals, i després s'aplicaran al catàleg de terratrèmols francès FCAT-17, que recopila dades sísmiques des de l'Edat Mitjana fins al present. L'objectiu és actualitzar les magnituds i ubicacions dels terratrèmols històrics, proporcionant una base més fiable per a l'avaluació del perill sísmic a França i altres llocs.
El repte de combinar diferents escales i regions
Un dels principals desafiaments del projecte rau en la coexistència de diferents escales d'intensitat utilitzades al llarg del temps i les regions. Per exemple, a França, el conjunt de dades històric SisFrance registra intensitats utilitzant l'escala MSK, mentre que la base de dades més recent del Bureau Central Sismologique Français (BCSF) es basa en EMS-98. En regions frontereres, com entre França i Itàlia, tots dos sistemes se superposen, la qual cosa genera inconsistències.
El marc bayesià desenvolupat per Bodin permetrà harmonitzar aquests conjunts de dades a través de la inversió conjunta, aprofitant la informació superposada entre bases de dades. Aquest enfocament no només millora la coherència entre bases de dades, sinó que també fa possible detectar variacions regionals en els paràmetres IPE, un pas essencial per adaptar els models a les condicions geològiques locals.
Del laboratori al terreny
El projecte es duu a terme en col·laboració amb sismòlegs d'EDF, amb el suport de SIGMA3, un programa internacional destinat a millorar els models de perill sísmic utilitzats tant per la indústria com per les institucions públiques.
La col·laboració entre l'ICM-CSIC i EDF és un excel·lent exemple de com la investigació pública i la indústria privada poden convergir per al benefici social. L'CSIC aporta la seva experiència en models estadístics avançats i tècniques d'inversió, mentre que EDF proporciona experiència pràctica i accés a bases de dades sísmiques de tot Europa.
"Aquest tipus de col·laboració ens permet realitzar investigació d'avantguarda amb aplicacions concretes", diu Bodin. "No es tracta només de desenvolupar teoria, es tracta de crear eines que puguin ajudar a protegir la infraestructura i les comunitats dels terratrèmols".
El valor dels doctorats industrials
El treball de Thomas Bodin també destaca la creixent importància dels programes de Doctorat Industrial, que combinen la investigació acadèmica amb l'experiència aplicada en empreses o institucions de base tecnològica. A diferència dels programes de doctorat tradicionals, que tendeixen a centrar-se en la ciència fonamental, els Doctorats Industrials estan dissenyats per tancar la bretxa entre la investigació i la innovació en el món real.
A tot Europa, aquest model s'ha expandit ràpidament com una manera d'acostar la ciència a la indústria, millorar l'ocupabilitat dels investigadors i enfortir la competitivitat tecnològica.
"Els doctorats industrials són una oportunitat per formar científics amb una visió més àmplia del procés d'innovació", diu Bodin. "T'impulsen a pensar no només en la qualitat científica, sinó també en la utilitat pràctica de la teva feina".
A través d'aquest projecte, l'equip de l'ICM-CSIC i EDF té com a objectiu contribuir a una comprensió més precisa de la sismicitat històrica i millorar els models utilitzats per avaluar el perill sísmic a Europa. En una era on la resiliència de la infraestructura crítica és cada vegada més vital, la combinació d'estadística avançada, dades històriques i col·laboració institucional podria marcar un punt d'inflexió en com avaluem i gestionem el risc natural. Com conclou Bodin, "comprendre els terratrèmols del passat és una de les millors maneres de preparar-se per als del futur".