La geología de la ciudad de México y sus alrededores es de las menos conocidas del país. No se conoce la forma general de la cuenca, ni se tienen datos sobre la estructura de las capas de origen lacustre. Los eventos volcánicos que produjeron las capas de cenizas en los primeros 30 o 40 metros de arcilla no han sido fechados, y no se conoce la historia detallada de este importante lago.

Un desastre es un fenómeno crítico que ocurre en la frontera entre dos sistemas complejos a una escala específica en el espacio-tiempo. Es el caso de los sismos, las sequías, los huracanes y las inundaciones. Otros desastres pueden involucrar a un determinado organismo humano, al sistema ecológico de una región o a la economía en general, como en el caso de los colapsos bursátiles.

La investigación de los fenómenos críticos es bastante reciente, si bien su conocimiento ha avanzado considerablemente en la última década. En cuanto a los enfoques que podríamos llamar prehistóricos, y que aún se practican en ciertos reductos burocráticos (tales como Naciones Unidas o el gobierno del Distrito Federal), solían atribuirse los desastres a dos tipos de causas diferentes: 1) a una vaga vulnerabilidad, definida como “una predisposición a sufrir algún daño” —como si la predisposición pudiera existir independientemente del fenómeno que la causa—; 2) a la carencia de una cosa todavía más vaga denominada “cultura del desastre” que nadie sabe en qué consiste.

Ambos enfoques tienden a perpetuar los desastres al desviar la atención de un hecho central: que las causas de estos fenómenos son tanto naturales como sociales. Así, los sismólogos u otros especialistas nos dedicábamos a acumular información específica sobre los fenómenos naturales y los ingenieros y científicos sociales por su lado recababan datos sobre vulnerabilidad. Nadie investigaba las características estructurales que son comunes a todos los desastres.

Los cardiólogos estudiaban el paro cardiaco, los economistas las crisis bursátiles y los meteorólogos los huracanes. En cada caso, se compilaban diferentes estudios de vulnerabilidad. No se caía en la cuenta que estábamos en presencia de una estructura común, que podríamos llamar la anatomía de los desastres. De esta manera, hemos perdido valiosas oportunidades para controlar los desastres, al no considerar la totalidad del fenómeno. Obviamente, los desastres sísmicos seguirían ocurriendo aún si aprendiéramos a construir viviendas que ya no se cayeran con los temblores. La solución del problema sísmico depende de la integración de conocimientos técnicos y científicos muy diversos, incluyendo el estudio de la tierra, de la construcción, de la política, de la economía y de la sociedad.

El riesgo sísmico en la ciudad de México

Supuestamente, el riesgo sísmico no afecta a todo el planeta sino solamente a ciertas regiones. Esto es un error. En todas partes tiembla, puesto que la tierra es un solo sistema, único y activo. Por otra parte hay grandes sismos, que son susceptibles de afectar las actividades humanas y que se encuentran principalmente en ciertas franjas de fuerte actividad tectónica: los bordes de las placas. Estas placas son conocidas. En México, el principal borde de placas capaz de engendrar sismos de gran magnitud es la frontera entre las placas de Norteamérica y de Cocos.

Se sabe poco acerca del origen de las fuerzas internas que empujan o jalan las placas tectónicas; en cambio, se conocen bien los movimientos relativos entre ellas. Con eso basta para calcular el riesgo sísmico. De esta forma sabemos que las placas de Cocos y de Norteamérica convergen a razón de cinco o seis centímetros en un año promedio. Quiere decir que se requieren 40 años para acumular un desplazamiento de dos metros, que fue el que se registró en el sismo de 1985. A mayor desplazamiento, mayor magnitud. Cabe recordar que el sismo de 1985 tuvo una magnitud de 8.1 en la escala de Richter.

Ahora bien, en la región epicentral —frente al puerto de Lázaro Cárdenas, Michoacán— apenas hubo tres muertos. Por otra parte, el sismo revistió características de desastre en la ciudad de México, a casi 400 kilómetros de distancia. Tampoco afectó de igual manera a toda la ciudad. La zona afectada fue la parte baja. Esto significa que un factor decisivo fue el tipo de subsuelo. La parte baja de la ciudad de México está construida sobre una capa de lodo que tiene un espesor de 30 metros en promedio. Esa zona estaba cubierta originalmente por las aguas de una extensa laguna, de la que emergía apenas la isla donde se asentó la capital azteca. En 300 años de dominio español y otro siglo de vida independiente, los habitantes de la ciudad habían drenado casi toda la laguna y la zona urbana se extendió hasta las lomas y más allá. El sismo produjo la destrucción de casi 400 edificios de siete a 18 pisos de alto, pero solamente en la zona baja que técnicamente se denomina Zona III.

Como se trata de una cuenca cerrada, cuya población ya excedía el millón de habitantes en 1930, las fuentes de Chapultepec se secaron y el agua potable se extraía principalmente del subsuelo. Como si fuera una enorme esponja, por cada mil litros extraídos el piso del valle se encogía en un metro cúbico y la ciudad se hundía cada vez más. Muchos creyeron que esa era la causa del daño sísmico, pero no hay evidencia alguna que lo compruebe. En cambio, parece mucho más plausible atribuir los daños a la naturaleza fangosa del suelo que dejó el lago al retirarse. El mecanismo preciso aún no se conoce: mejor dicho, no hay unanimidad entre los expertos sobre este punto. Sí se sabe que las ondas de los sismos que se originan en la costa del Pacífico, al propagarse a través de la corteza terrestre, causan oscilaciones de amplitud cinco o seis veces mayor en la zona lacustre que en las lomas cercanas. Además, las ondas que se detectan en la zona lacustre son casi monocromáticas, a semejanza de un rayo láser, con una frecuencia de alrededor de 0.4 Hertz. Cuando un edificio resulta tener una frecuencia propia cercana a ese mismo valor, tiende a caerse por efecto de la resonancia.

Por este motivo, la nueva Torre Mayor que se inauguró en el Paseo de la Reforma incorpora 96 amortiguadores en su estructura. A pesar de su gran altura (55 pisos), posee una gran resistencia a los temblores. Los amortiguadores evitan que el edificio se ponga a oscilar incontroladamente durante el sismo.

La anatomía de un desastre

Pero estos detalles estrictamente mecánicos representan sólo una parte de la anatomía de los desastres sísmicos en nuestra ciudad. Si las cosas fueran tan simples bastaría que las autoridades obligaran a los constructores a usar amortiguadores o decretaran una prohibición de construir edificios de una determinada altura. Ese no es el camino.

Es necesario comprender que los desastres sísmicos son parte del cambio global, y que la velocidad de dicho cambio es elevada. Sus efectos son de largo alcance. En 30 años, de 1930 a 1960, la ciudad creció de un millón a más de ocho millones de habitantes. Londres tardó 130 años en alcanzar esa cifra de población. Para el año 2025 rebasaremos ampliamente los 20 millones de habitantes, junto con ciudades como Mumbai, Karachi y Lagos cuyos nombres muchas veces ni hemos escuchado.

El principio del desarrollo sustentable se basa en una necesidad urgente e imprescindible, no tanto de detener este rápido cambio (sería utópico), sino de utilizar la totalidad de los potenciales de desarrollo humano para equilibrar la evolución ambiental o natural con cambios positivos de tipo político y social. El cambio en sí no es ni bueno ni malo. Trae consecuencias positivas y negativas, riesgos y oportunidades. Lo mismo puede decirse de los desastres.

Pero ¿acaso una catástrofe sísmica puede aportar oportunidades y cambios positivos? Para ello tenemos que analizar más profundamente lo que sucedió en México después del 19 de septiembre de 1985. Los pensadores chinos de hace dos mil años descubrieron que los grandes temblores invariablemente generan cambios dinásticos, y los emperadores estaban preocupados. El astrónomo Chang Heng (78-139 a. C.) inventó y construyó el primer sismógrafo por orden del emperador, con la idea de detectar y prevenir los efectos políticos de temblores en lugares alejados del imperio. Efectivamente, se dice que Chang Heng dio aviso al emperador de un sismo que no había sido percibido en la capital, y eso permitió al emperador adelantarse a la noticia afirmando que él había previsto el temblor. Ya existían las relaciones públicas.

Hay sociedades que necesitan un buen sacudón de vez en cuando —sobre todo cuando la burocracia es muy conservadora, como en China—. En América Latina también los desastres naturales, políticos y sociales han desempeñado un importante papel como motores dolorosos pero necesarios del cambio.

Es una paradoja de los desastres, pero no es la única. Según el enfoque tradicional, las condiciones materiales de la construcción en una ciudad deberían ser buenos indicadores de vulnerabilidad. Sin embargo, al considerar una lista de las grandes catástrofes sísmicas en décadas recientes, observamos que los daños económicos más elevados se producen en los países industriales como Estados Unidos y Japón. En México, en el sismo de 1985, se cayeron los edificios modernos diseñados y construidos por ingenieros bajo normas oficiales, pero las barriadas pobres y los asentamientos irregulares sufrieron muy pocos daños. Los templos coloniales y otras construcciones centenarias tampoco se cayeron.

Es posible argumentar que los edificios destruidos correspondían a diseños importados de Nueva York, donde no tiembla. Sin embargo, las normas sísmicas del Distrito Federal reflejaban las prácticas de construcción americanas. Se ha dicho que estas normas no fueron implementadas estrictamente debido a la corrupción; pero los mismos edificios que se cayeron en la parte baja de la ciudad resistieron perfectamente en la zona de lomas, a pocos kilómetros de distancia.

Esto nos hace pensar que los desastres sísmicos en la ciudad de México poseen raíces sociales muy profundas y podrían obedecer a unos mecanismos complejos. No debemos ceder a la tentación de atribuirlos a causas tan vagas y generales como “la corrupción” o a la “mala construcción” o “las condiciones del subsuelo” y otras simplificaciones. En materia de desastres debe evitarse cualquier reduccionismo.

Las raíces sociales de estos importantes fenómenos pueden apreciarse mejor con un sencillo razonamiento: por una parte, es efectivo que los mayores daños sísmicos han ocurrido en ciudades del primer mundo tales como Los Angeles (1994) o Kobe (1995). Sin embargo, el mayor número de víctimas se registra siempre en los países en desarrollo. Esta paradoja no puede ser casual. Nunca se hizo un estudio completo de las pérdidas de vidas en el sismo de 1985. No hay una estimación confiable del número de víctimas. Las cifras oficiales fluctúan entre tres mil y diez mil muertos, pero algunos observadores extranjeros han llegado a estimaciones más altas.

Las normas de construcción fueron modificadas de forma cautelosa. El principal cambio fue el espectro de respuesta de las nuevas normas de 1987, cuya aceleración máxima fue incrementada de 0.24g a 0.40g. Sin embargo, la aceleración espectral observada en el sismo había rebasado esos valores alcanzando hasta l.00g. Además, las causas técnicas del desastre nunca fueron esclarecidas de forma oficial, si bien los colapsos habían ocurrido casi exclusivamente en edificios modernos construidos y diseñados por profesionistas de acuerdo a normas sísmicas vigentes. Varios edificios importantes construidos por el Estado se habían derrumbado.

¿Cuándo ocurrirá el próximo sismo?

En 1975 el meteorólogo Edward Lorenz se propuso hacer una distinción entre dos tipos de predicciones de fenómenos naturales. Las predicciones de tipo I son extrapolaciones de la evolución de un sistema suponiendo condiciones fijas a la frontera, en función de las condiciones iniciales. Es el caso de la predicción del tiempo. En cambio, las predicciones de tipo II son extrapolaciones de la evolución de un sistema con condiciones iniciales fijas, conociendo los cambios en las condiciones a la frontera. Este podría ser el caso de las predicciones del clima.

En el caso de los temblores, no sabemos qué estrategia adoptar. La ciudad de México se encuentra en el punto focal de un arco parabólico formado por la zona de subducción del Pacífico, y la afecta cualquier epicentro situado en ese arco. Se trata de una zona tectónica que va desde Puerto Vallarta al Istmo de Tehuantepec, con una actividad sísmica importante y diversa y con una gran variedad de estructuras geológicas entre la zona de subducción y la ciudad. Esto quiere decir que las “condiciones iniciales” son prácticamente aleatorias. También lo son las “condiciones a la frontera”, sistemas sociales y modalidades de construcción que cambian rápidamente si se considera la escala de tiempo de los grandes sismos, que es de 30 a 50 años en promedio.

Si lo vemos en forma superficial, el problema de la predicción de los sismos no se parece al de los meteorólogos. Pero la diferencia es más aparente que real. Klaus Hasselmann hizo notar en 2002 que la predicción de los efectos de los gases de invernadero se asemeja al problema sísmico, ya que las condiciones iniciales sólo pueden despreciarse para tiempos mucho mayores que los intervalos que interesan. Se trata entonces de un problema mixto de primer y segundo tipos.

Hay expertos que piensan que los sismos son impredecibles en principio y que no tiene caso intentarlo. Si la tierra es un sistema caótico, un cambio mínimo en las condiciones iniciales podría producir respuestas futuras muy grandes. Existen, además, fluctuaciones internas del sistema que se superponen a las respuestas generadas por factores externos. Sin embargo. las predicciones del tiempo y del clima existen, y se aceptan cada vez más.

Podemos adelantar una predicción que es casi una certeza: habrá otro sismo en la ciudad de México, con características similares a las de 1985. Esta conclusión se basa en la historia de los grandes sismos en la zona de subducción del Pacífico, y en la influencia de la geología local, especialmente en la zona de la Laguna de México (Zona III). Por mucho que cambie el tipo de construcción o el sistema de protección civil, la Zona III seguirá allí. Los daños podrán controlarse cuando se conozca el mecanismo que los ocasiona, y que seguramente tiene que ver con la generación de ondas superficiales monocromáticas de gran amplitud en la Zona III de la ciudad de México.

Ahora bien, esta predicción no nos dice nada acerca de la fecha probable del próximo sismo. Podría ocurrir dentro de cien años o mañana. Pero ¿qué precisión hace falta en realidad? ¿Segundos? ¿Semanas? ¿Milenios? La pregunta nunca se ha planteado con la seriedad que requiere.

Supongamos que se pudiera hacer una predicción para una fecha determinada: año, mes y día, con un equis porcentaje de probabilidad. La situación es similar en el caso meteorológico, donde las predicciones del clima y del tiempo son mutuamente excluyentes. En efecto, la atmósfera es inestable en presencia de pequeñas perturbaciones a las condiciones iniciales, y hay un límite natural del orden de 20 días para predecir el tiempo en detalle porque las pequeñas perturbaciones van repercutiendo en cascada, debido a interacciones no lineales, con efectos cumulativos hasta que ya no hay predicciones medianamente confiables.

Lo mismo sucede con los sismos. En México tiembla todos los días y cada sismo pequeño modifica las condiciones iniciales de un gran sismo futuro. Los meteorólogos consideran que cinco a diez días es el límite práctico para predicciones confiables ya que hay que tomar en cuenta también el tiempo que se tarda en obtener y procesar los datos para las condiciones iniciales. Pero si la fecha del próximo sismo en la ciudad de México pudiera predecirse con una antelación del mismo orden, tal predicción sería de utilidad bastante limitada. Porque ¿qué vamos a hacer? ¿Evacuar la ciudad? ¿Por cuánto tiempo? ¿Y si siempre no tiembla? Peor, podría temblar después de que ya todos regresaron a la ciudad. En el caso de la predicción del tiempo, el asunto se arregla con llevar o no llevar paraguas. Pero ¿qué paraguas nos defenderá de los efectos de un sismo?

A medida que la predicción se hace a una fecha más distante, cada vez se vuelve más insegura. No es necesariamente menos valiosa: una predicción a cinco días no da tiempo de hacer nada, en cambio si es a diez años podemos cambiar de domicilio o reforzar una vivienda a punto de caerse. Para las viviendas modernas se calcula una vida media de 30 a 50 años, y sabemos en qué colonias de la ciudad se producen los efectos sísmicos de gran amplitud y qué tipos de edificios se verán afectados por el subsuelo.

Pero, en tal caso, ¿valdrá la pena invertir mucho dinero en un esfuerzo científico extraordinario para resolver el problema de la predicción? ¿No sería mejor no jugar a la ruleta con las vidas de la ciudadanía? Si la vida media de una construcción es de 30 a 50 años, y el intervalo de tiempo entre los sismos grandes también es de ese mismo orden, es probable que cualquier construcción se verá afectada por un sismo grande por lo menos una vez en su vida útil. Entonces, si somos jugadores será mejor poner todas nuestras fichas en “mejorar la construcción en edificios de siete a 18 pisos de alto en la Zona III”.

Si hacemos esto, estaremos preparados y el próximo sismo transcurrirá sin que se produzcan víctimas ni daños importantes. Si no lo hacemos, otra vez nos enfrentaremos a la impotencia de las autoridades. Para prevenir es necesario conocer anticipadamente las características del próximo movimiento sísmico.

¿Cómo se presentará el próximo sismo?

Todos sabemos, o deberíamos saber, las características que tuvo el sismo de 1985 en la ciudad de México. Estas características no eran las que esperábamos los expertos. Las normas de construcción vigentes en el Distrito Federal se basaban en la previsión de un evento de otro tipo, de un sismo más semejante a los que suelen ocurrir en California y, sobre todo, de un sismo mucho menor.

Pasó la emergencia y debido a la premura del tiempo fue necesario modificar las normas de construcción sobre las rodillas. Las nuevas normas, adoptadas en 1987, contenían modificaciones importantes y positivas que mejoraron el tipo de construcción en la ciudad. Pero no representaban en realidad un cambio de enfoque fundamental respecto a la versión anterior de las normas. Esta nueva versión es la que hoy nos rige a pesar de diversas mejoras de detalle que se fueron introduciendo en fechas más recientes.

Era necesario, después del terrible desastre de 1985, invertir importantes esfuerzos y sumas de dinero en la investigación sismológica y de ingeniería sísmica. ¿Por qué no hubo un esfuerzo más importante? Antes que nada, se imponía aclarar, mediante una investigación transparente e imparcial, cuáles habían sido las causas del desastroso comportamiento de las grandes estructuras en la Zona III. Inicialmente, me consta, existía la disposición y la firme intención de hacer exactamente eso. ¿Qué fue lo que falló? ¿Faltó valor cívico? Hay conjeturas pero pocas certidumbres. El hecho es que la adopción de las nuevas normas de 1987 se interpretó como un cierre de expediente. El sismo de 1985 se archivó.

La Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos aprobó un programa de emergencia de cuatro millones de dólares, principalmente destinado a investigadores de Estados Unidos, con el objeto de estudiar el sismo de 1985. Fue poco dinero y no se obtuvieron resultados de alto impacto. México era la parte interesada y no hubo un esfuerzo coordinado para resolver el problema de las causas del desastre de 1985. No se publicó un solo libro científico por autores de prestigio sobre el sismo de 1985, a excepción de un volumen editado en japonés por la Asociación de Arquitectos de Japón.

Uno de los problemas más urgentes de resolver era el de la naturaleza de la onda superficial monocromática que había causado los destrozos en la Zona III de la ciudad. Por cierto, casi no había estaciones sismológicas en esa zona; por eso, la instalación de instrumentos era una gran prioridad. Se instaló una red de más de cien acelerógrafos en la zona urbana; pero los instrumentos carecían de una base de tiempo común. No estaban conectados al mismo reloj y no fue posible detectar el progreso de las ondas sobre el terreno ni calcular su velocidad.

Se hicieron otros intentos para esclarecer la estructura geológica del Valle de México y particularmente de la zona lacustre. Pero los estudios geofísicos llegaron a resultados parciales y controversiales. Actualmente, puede afirmarse que la geología de la ciudad de México y sus alrededores es de las menos conocidas del país. No se conoce la forma general de la cuenca ni se tienen datos acerca de la estructura de las capas de origen lacustre. Los eventos volcánicos que produjeron las capas de cenizas en los primeros 30 o 40 metros de arcilla no han sido fechados, y no se conoce la historia detallada de este importante lago.

Por lo tanto, los estudios publicados después del sismo de 1985 acerca de los fenómenos sísmicos en la ciudad de México se basan, necesariamente, en datos y modelos conjeturales y no se ha logrado explicar las características de las señales sísmicas observadas. Una de las conjeturas más importantes se debe a Emilio Rosenblueth (1926-1994), quien fuera el autor principal de las normas sísmicas del Distrito Federal. Rosenblueth propuso que los daños podían atribuirse a un efecto de doble resonancia —de la capa blanda de origen lacustre y de los edificios construidos sobre ella—. La frecuencia común de resonancia sería de alrededor de 0.4 Hz.

En el caso de la capa de lodo, la frecuencia de resonancia depende de su espesor y de su velocidad de transmisión; en cambio, la frecuencia de resonancia de los edificios depende, principalmente, de su altura. Por eso se caen solamente los edificios de cierta altura. ¿Qué podemos hacer? Quitar la capa de lodo no es una solución práctica. Tampoco sería factible quitar todos los edificios de cierta altura. Una solución podría ser amortiguar los edificios amenazados, pero no se han hecho estudios sistemáticos sobre esta solución.

Ahora podremos responder más claramente a la pregunta: ¿Cómo se presentará el próximo sismo en la ciudad de México? La respuesta es que no lo sabemos bien. Para responder en forma científica, se necesita más investigación, sobre todo para entender el mecanismo de las ondas sísmicas en la Zona III. Este ha sido siempre el problema clave para poder predecir el riesgo sísmico en esta ciudad. Pero si la hipótesis de Rosenblueth es correcta, disponemos de tecnologías apropiadas para prevenir los graves daños sísmicos que amenazan a los edificios en dicha zona y para reducir el riesgo sísmico en la Zona III a un nivel comparable al de la zona alta de la ciudad.

El enfoque científico de los desastres ha cambiado. El actual enfoque que se impone es consistente con el cambio global, y es menos especializado y más interdisciplinario y transdisciplinario. Hay confianza en que el riesgo sísmico es controlable. Un análisis exhaustivo del sismo de 1985 —que no se ha hecho— sugeriría que los factores sociales desempeñaron y seguirán desempeñando un importante papel en la etiología de los desastres sísmicos en la ciudad de México.

Ello no significa, necesariamente, que los futuros sismos deberán ser fenómenos de alta complejidad. Un estudio sistemático podrá salvar miles de vidas. Probablemente, una inversión razonable en investigación, incluyendo una instrumentación racional de la Zona III, podrá ser la empresa más redituable en términos de costo/ beneficio que jamás se haya hecho en México.

Por otra parte, un análisis imparcial de los resultados obtenidos hasta la fecha ayudaría a enfocar las investigaciones futuras más nítidamente. Hay problemas verdaderamente cruciales que necesitan abordarse por equipos interdisciplinarios y para ello es urgente sobreponerse a las rivalidades que existen en el ambiente científico local. ¿Qué papeles desempeñan las deformaciones rotacionales del suelo en el comportamiento de las estructuras? ¿Cuál será el comportamiento probable de los “segundos pisos” y otras estructuras multigrados de libertad en un sismo futuro? ¿No podría ser conveniente amortiguar preventivamente estas delicadas estructuras? ¿Cómo conceptuar teóricamente el acoplamiento entre la propagación de ondas superficiales cuando éstas se encuentran repentinamente con las capas de suelo blando bajo la ciudad de México? ¿Cómo resolver el problema de la excesiva deflexión interpisos combinada con el efecto P-delta y la torsión en planta? ¿Qué efecto tiene la alternancia entre movimientos prógrados y retrógrados, y el llamado efecto de latigazo en los edificios? ¿Qué grado de amortiguamiento se requiere para asegurar la estabilidad de un edificio sometido a movimientos coherentes y de larga duración producidos por este tipo de ondas?

Las metodologías desarrolladas en otras disciplinas, como la teoría sinergética o los nuevos enfoques de estabilidad estructural, podrán ser de mucha utilidad en tales contextos, pero prevísiblemente también se tendrán que desarrollar nuevos enfoques apropiados para el estudio de los efectos sísmicos en zonas de suelos blandos.

Otras metodologías modernas que prometen aplicaciones valiosas incluyen enfoques de física estadística, como las ondículas, el análisis de Hurst, la introducción de conceptos de entropía, los métodos multifractales y la dinámica no lineal. Finalmente, es esencial impulsar el estudio de las ciencias sociales, cuyo cultivo ha sido bastante postergado en México.

Se trata de necesidades urgentes que conciernen a la comunidad científica y a toda la sociedad. Los eventos extremos, como los grandes sismos que afectarán previsiblemente a la ciudad de México, representan urgentes desafíos teóricos y prácticos para la humanidad, y tienen que plantearse en estos términos. Hay que empezar a recuperar el tiempo perdido.

 

Cinna Lomnitz