Este simples truque matemático pode transformar a ciência dos sismos, refere novo estudo

Os sismos acontecem diariamente, por vezes com consequências devastadoras, mas prevê-los ainda está fora de alcance. O que os cientistas podem fazer é mapear as camadas escondidas sob a superfície que controlam a intensidade dos tremores. Uma nova abordagem acelera as simulações sísmicas complexas em cerca de 1.000 vezes, tornando as avaliações de risco muito mais práticas. Embora não preveja o próximo terramoto, pode ajudar as cidades a prepararem-se melhor para um.

Todos os anos são registados milhares de sismos

No dia 6 de dezembro de 2025, um poderoso sismo de magnitude 7,0 atingiu o Alasca. Embora os sismos deste tamanho chamem a atenção, ocorrem com muito mais frequência do que muitas pessoas imaginam. O Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) estima que ocorram cerca de 55 sismos todos os dias em todo o mundo, totalizando cerca de 20.000 por ano.

Normalmente, um sismo por ano atinge uma magnitude de 8,0 ou superior, enquanto cerca de 15 outros se situam na faixa de magnitude 7 na escala de Richter, que mede a quantidade de energia libertada. Só em 2025, um sismo de magnitude 8,8 ocorrido no mar perto da Península de Kamchatka, na Rússia, figurou entre os 10 sismos mais fortes já registados, de acordo com o USGS.

Os sismos podem causar perda de vidas, destruir edifícios e estradas, perturbar economias e deixar cicatrizes emocionais duradouras nas pessoas afetadas. O seu impacto financeiro também está a aumentar. Um relatório de 2023 do USGS e da Agência Federal de Gestão de Emergências (FEMA) constatou que os danos causados pelos sismos custam agora aos Estados Unidos cerca de 14,7 mil milhões de dólares por ano. Uma das principais razões é que mais pessoas estão a viver em regiões onde a atividade sísmica é comum.

Compreender o solo sob os nossos pés

Embora o momento exato permaneça imprevisível, compreender o que está sob a superfície da Terra pode melhorar significativamente as avaliações de risco. Kathrin Smetana, professora assistente no Departamento de Ciências Matemáticas da Universidade Stevens, explica que os materiais subterrâneos variam muito. "Pode ter camadas de rocha sólida, ou pode ter areia ou argila", afirma. Como as ondas sísmicas se movem de forma diferente em cada material, o tipo de subsolo influencia fortemente a forma como o tremor é sentido à superfície.

Como é que os cientistas mapeiam o subsolo?

Para mapear estas camadas subterrâneas, os investigadores utilizam um método conhecido como Inversão de Forma de Onda Completa. Esta técnica de imageamento sísmico ajuda a reconstruir a estrutura do subsolo, combinando simulações com dados reais de sismos.

Os cientistas geram primeiro sismos computacionais e rastreiam de que forma as ondas sísmicas se propagam pela Terra. Em seguida, analisam os padrões de ondas simulados em locais com sismógrafos e comparam-nos com sismogramas reais, que são registos gráficos do movimento do solo em sismos reais. Após várias rondas de refinamento, os dados simulados começam a corresponder de perto às observações reais, oferecendo uma imagem mais clara das condições subterrâneas.

Na prática, os investigadores começam com uma estimativa inicial do subsolo numa determinada área. Ajustam repetidamente este modelo, executando novas simulações de cada vez, até que este esteja alinhado com as medições reais dos sismos.

Uma forma mais rápida de simular sismos

Smetana juntou-se aos sismólogos computacionais Rhys Hawkins e Jeannot Trampert, da Universidade de Utrecht, juntamente com Matthias Schlottbom e Muhammad Hamza Khalid, da Universidade de Twente, na Holanda. Juntos, desenvolveram um modelo simplificado que reduz drasticamente a carga computacional, preservando a precisão.

"Basicamente, reduzimos o tamanho do sistema que precisa de ser resolvido em cerca de 1000 vezes", diz Smetana. "Foi um projeto interdisciplinar e encontrámos uma forma inteligente de construir o modelo reduzido, mantendo a precisão da previsão."

Melhorar a avaliação de riscos, não a previsão

O novo modelo não permite prever quando ocorrerão sismos. Em vez disso, oferece uma forma mais eficiente de avaliar o risco de sismos em diferentes locais. "Se obtivermos uma boa imagem do subsolo, teremos uma melhor ideia de como avaliar o risco de futuros sismos", explica Smetana. A mesma abordagem de modelação poderá, eventualmente, ajudar os cientistas a simular tsunamis desencadeados por sismos submarinos.

Em muitos casos, os tsunamis demoram pelo menos uma hora a chegar à costa após um sismo, dependendo do local onde ocorre a rutura. Esta janela temporal poderia permitir aos investigadores realizar simulações rápidas que orientassem as respostas de emergência.

Referência da notícia

Rhys Hawkins, Muhammad Hamza Khalid, Matthias Schlottbom & Kathrin Smetana. Model Order Reduction for Seismic Applications. SIAM Journal on Scientific Computing (2025).