Anisotropia Sísmica en el Mantell Terrestre a Través d’Escales: Perspectives de Simulacions Numèriques Acoblades a Gran Escala i Microdinàmiques

Geodinàmica de la Microplaca d’Adria, del Mantell a la Superfície

La regió del Mediterrani Occidental-Central es caracteritza per una àmplia diversitat de processos geodinàmics en el context de la convergència de plaques entre Àfrica i Euràsia durant tot el Cicle Alpí. L’estructura actual de la microplaca d’Adria és una peça clau per entendre la dinàmica d’aquesta regió tectònica. Treballant en un grup interdisciplinari, l’estudiant de doctorat integrarà diverses tècniques numèriques per comprendre millor els marges de la placa d’Adria en termes de composició, temperatura i condicions reològiques. Les tasques de l’estudiant consistiran en utilitzar i, de vegades, escriure codis numèrics, així com familiaritzar-se amb la gestió de grans conjunts de dades disponibles, des d’escales locals a regionals (per exemple, models tomogràfics, conjunts de dades de terratrèmols, GNSS, flux de calor superficial, dades de gravetat, etc.). Aquest projecte de doctorat combinarà modelatge numèric geofísic-petrològic i geodinàmic a curt termini, permetent aprendre enfocaments conceptuals com la reologia de la litosfera, el règim tèrmic, la topografia isostàtica i dinàmica, i els processos de subducció. L’objectiu és caracteritzar els marges d’Adria des del mantell fins a la superfície, incloent: l’acoblament de les plaques en subducció en l’actualitat, l’efecte dels fluids i els canvis en les fases minerals en la dinàmica de la llosa, i les conseqüències de les geometries de la llosa en la topografia i l’evolució dels marges. Això s’interpretarà a la llum de processos d’alt impacte per a la societat, com la sismicitat i el vulcanisme observats.

Imatges Sísmique dels Pirineus Orientals

El projecte EPYSIM té com a objectiu fonamental millorar el coneixement de l’escorça superior sota el NE d’Ibèria integrant la caracterització de la Zona Volcànica de la Garrotxa, l’àrea sismogenètica al voltant de la Selva i l’estructura litosfèrica 3D a gran escala i les propietats tèrmiques de la transició entre els Pirineus i el Golf de Lleó. Aquests temes són de gran interès per a la comunitat de Ciències de la Terra i poden tenir un interès econòmic i social, ja que avui dia no es pot descartar la possibilitat d’un sisme destructiu a la zona. En aquest context, la feina del contractat predoctoral se centrarà en la realització d’un estudi tomogràfic basat en el soroll sísmic ambiental (Ambient Noise Tomography) utilitzant les dades adquirides per la xarxa sísmica d’alta densitat desplegada a la zona volcànica de la Garrotxa. Aquesta feina requereix un processament previ de les dades per a l’extracció d’ones superficials i inclou l’obtenció de corbes de dispersió de velocitats, així com la seva inversió per obtenir mapes de velocitat a diferents profunditats. En principi s’utilitzarien tècniques ja contrastades, tot i que també es planteja l’ús de mètodes innovadors que impliquin el desenvolupament de nous algoritmes. El contractat predoctoral també participarà en les tasques de camp lligades al desplegament d’estacions sísmiques a la zona de la Selva, així com en les tasques d’interpretació de les dades obtingudes.

Construint l’Arqueologia del Pastoralisme Mòbil: Integrant el Nivell del Lloc en les Narratives Pastorals a Llarg Termini

CAMP té com a objectiu estudiar les dinàmiques pastorals a llarg termini en regions àrides mitjançant el desenvolupament d’una metodologia nova i fiable per investigar llocs arqueològics pastorals. El pastoralisme es considera actualment una economia intel·ligent per produir aliments en regions àrides, especialment en el context actual del canvi climàtic, on la variabilitat en els recursos naturals està augmentant globalment. Els antics estereotips sobre la ineficiència i irracionalitat del pastoralisme estan sent revisitats, i els paradigmes en l’enfocament del pastoralisme contemporani estan canviant. Alhora, l’arqueologia del pastoralisme està atraient una atenció renovada a causa de la longevitat i sostenibilitat dels modes de vida pastorals documentats. No obstant això, el registre arqueològic dels llocs pastorals continua sent esquiu i extremadament difícil d’estudiar utilitzant els enfocaments arqueològics actuals, que encara manquen d’eines fiables per fer emergir aquests arxius crucials del comportament humà passat.

Mobilització de Sediments: Mecànica de Deformació, Transport de Fluids i Implicacions per a Processos Tectònics a Gran Escala

Aquest projecte se centra en la hipòtesi que, en certes condicions, grans cossos de sediments fins, tant superficials com enterrats en profunditat, es comporten de manera dúctil amb una reologia viscosa global, i que en relació amb aquest flux es produeix una transferència substancial, encara que fonamentalment no quantificada, de calor i fluids entre la litosfera, l’hidrosfera i l’atmòsfera en els primers quilòmetres de la Terra. Aquesta hipòtesi es basa en la suposició que, en certes condicions, els sediments fins no consolidats a la superfície, així com els sediments litificats enterrats en profunditat, experimenten movilització desencadenada per l’excés de pressió de porus, resultant en una reologia dúctil feble que afavoreix l’intercanvi vertical de material, fluids i calor. Aquest projecte té com a objectiu posar a prova la hipòtesi plantejada amb un enfocament multidisciplinari innovador basat en tres pilars:

Anàlegs Passats de Producció Alimentària Sostenible sota Escenaris de Canvi Climàtic: Avaluant la Viabilitat de les Pràctiques a Gran Escala Precolombines en Ambients Propensos a Inundacions

MOMPAST té com a objectiu investigar les pràctiques precolombines de camps elevats en zones humides, on les obres de terra van ser dissenyades per afrontar esdeveniments d’inundacions freqüents. El lloc d’estudi escollit és la Depressió de Mompos (Colòmbia), un dels humedals neotropicals perennes més grans, que alberga una estimació de 5000 km² de camps elevats precolombins relictes, munticles en plataforma i canals-vies, que testifiquen la gestió humana a gran escala d’aquests ambients. Aquest projecte utilitzarà un enfocament multi i interdisciplinari per comprendre millor el paper de les estratègies de gestió de terres precolombines en la influència de les retroalimentacions entre hidrologia, serveis ecosistèmics i producció d’aliments. A més, estudiarem la viabilitat d’aquestes pràctiques antigues per a la producció d’aliments a gran escala en ambients propensos a inundacions, com suggereixen les projeccions de l’IPCC. MOMPAST farà servir una combinació novedosa de proxies paleoecològics i arqueològics ben establerts i recentment desenvolupats per estudiar de manera independent diferents factors ambientals que operen en diverses escales temporals i espacials, incloent: l’origen dels sediments/esdeveniments d’inundació, les alteracions del sòl antropogèniques, l’erosió i degradació del sòl, les activitats humanes i les respostes de la vegetació a aquests factors. La gran varietat de proxies facilitarà l’estudi de la naturalesa, extensió i ús de les pràctiques agrícoles precolombines de camps elevats a gran escala. La idea darrere de MOMPAST radica en l’estudi d’aquestes pràctiques antigues per avaluar-ne la viabilitat com a opció sostenible per a l’agricultura i la bioeconomia, amb l’objectiu d’assegurar la producció d’aliments en grans àrees tropicals vulnerables a esdeveniments d’inundació a causa del canvi climàtic futur.

Una Investigació Paleoambiental de la Sensibilitat de les Llanures Amazòniques als Impulsors Climàtics Usant Enfocs de Modelatge Basats en Polen

Aquest projecte va més enllà de l’estat actual de l’art en el camp de la paleoecologia tropical. Fins ara, la presa de mostres de polen modern a l’Amazonia ha estat realitzada per diversos autors, revelant informació important sobre el transport i la representació del polen en ambients tropicals. Ja s’han recollit 2,354 mostres modernes a Amèrica Llatina (vegeu Figura 1). No obstant això, només una fracció (548) de les mostres disponibles cobreix l’Amazonia. A la Base de Dades de Polen Europea s’inclouen gairebé 3,500 mostres, amb unes 1,400 per a la regió mediterrània. L’abundància de mostres modernes a Europa ha permès tant una comprensió profunda de les relacions entre la composició del polen i la vegetació local/regional, com una reconstrucció climàtica precisa. Considerant que Europa (10 milions de km²) cobreix una mica més que l’àrea de drenatge principal del riu Amazonas (7 milions de km²), i que el Noroest de l’Amazonia té la mateixa mida que el Mediterrani (2.5-2.7 milions de km²), sembla clar que es necessiten més mostres per aconseguir el mateix nivell de cobertura a l’Amazonia que el que tenim a Europa (objectiu de 200-400 noves mostres, incloent conjunts de dades no publicats/no carregats de col·laboradors). El nostre estudi de cas es centrarà en les planes d’Ecuador i Perú perquè ambdós països comparteixen biomes similars (pantans de palmes) i les mostres ja estan disponibles però la seva cobertura necessita millorar, especialment a Perú, que està menys representat en comparació amb l’Ecuador. Aquesta serà també la primera vegada que s’intenti implementar l’ús de trampes de polen aquàtiques, així com trampes aèries i terrestres, crucials per entendre el possible paper clau de la senyal de polen transportat per aigua i així aconseguir una calibració robusta dels registres fòssils.

Un bessó digital per a extrems geofísics

DT-GEO té com a objectiu desenvolupar un prototip de bessó digital sobre extrems geofísics, que inclou terratrèmols, volcans, tsunamis i esdeveniments extrems induïts per l’home. El projecte aprofita les infraestructures de recerca i dades computacionals de classe mundial (Ris), xarxes de monitoratge operatives i associacions de recerca i acadèmiques de primera línia en diversos camps de la geofísica.

STONE – Control Intel·ligent del Terreny Utilitzant Tecnologies de Vanguarda

El projecte STONE (Control Intel·ligent del Terreny Utilitzant Tecnologies de Vanguarda a la mina Rio Tinto, Espanya) és un projecte de col·laboració públic-privada emmarcat dins de la prioritat temàtica de Seguretat Civil per a la Societat del Pla Estatal d’Investigació Científica i Tècnica – PEICTI 2021-2023. Es tracta d’un projecte molt ambiciós i innovador, en el qual Atalaya Riotinto Minera S.L., l’empresa participant, està compromesa amb una transició cap a la “Mineria Intel·ligent”, incloent el control geodèsic i geotècnic de la mina, gairebé en temps real. En aquest context, el paper dels dos instituts del CSIC participants, l’Institut de Geociències (IGEO-UCM-CSIC) i Geociències Barcelona (GEO3BCN-CSIC), és validar l’aplicabilitat de dos sistemes de monitoratge de vanguarda, a saber, la interferometria radar (InSAR) i la interferometria de soroll sísmic ambiental (ANSI), per a un millor monitoratge de les deformacions que puguin ocórrer en l’entorn de la mina. Ambdues tècniques, en les seves versions més recents, són molt innovadores i, tot i que utilitzen diferents fonts d’energia (llum i so), comparteixen algunes característiques que les fan molt interessants com a tècniques de monitoratge. Ambdues són tècniques interferomètriques, cosa que significa que comparen (interfereixen) senyals durant un determinat període de temps en una àrea específica, amb l’objectiu de detectar variacions en els patrons d’interferència o interferogrames, indicant variacions superficials o relacionades amb el subsòl. Per tant, són dues tècniques molt pioneres que no s’han utilitzat operativament en mineria a Espanya, ni individualment ni conjuntament, ni internacionalment. En el futur proper, si s’aconsegueixen els resultats esperats, podrien representar, juntament amb noves tècniques de modelatge de deformació del terreny desenvolupades pel CSIC, un punt d’inflexió en les pràctiques actuals de monitoratge, no només en el sector miner sinó també en grans infraestructures d’enginyeria i riscos naturals. A més, el projecte té el valor afegit de la transferència de coneixement al sector privat, ja que una de les principals prioritats del projecte és que Atalaya Minera S.L. esdevingui autònoma en el maneig de les dues tècniques un cop finalitzat el projecte.

Unitat de Geofísica Computacional

La Unitat de Geofísica Computacional és una unitat associada creada pel Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i el Centre Nacional de Supercomputació de Barcelona (BSC-CNS). Aquesta unitat combina l’experiència i els recursos de totes dues institucions per dur a terme investigacions en el camp de la geofísica i els riscos naturals.
La nova unitat permetrà a l’equip de recerca de totes dues institucions compartir recursos i coneixements, aprofitant el programari i maquinari de supercomputació disponibles al BSC, així com les dades proporcionades pel CSIC per col·laborar en projectes de recerca interdisciplinaris relacionats amb la geofísica. Es va aprofitar l’experiència en informàtica, física, matemàtiques i altres disciplines dels participants en la unitat.