Temas propuestos para tesis

Mediante el empleo de modelos numéricos se puede estimar la emisión, dispersión y transformación de contaminantes. Con los resultados del modelo se pueden realizar comparaciones con las estaciones de monitoreo en superficie y observaciones satelitales, con lo cual se puede estudiar el fenómeno de la contaminación en la región de estudio.

Mientras la Ciudad de México ha sido impactada por dos sismos importantes en 2017, se ha comprobado tanto un mejor entendimiento de la respuesta sísmica con respecto a 1985 como también su persistente vulnerabilidad debido a efectos muy locales. Con el aumento de su población, el riesgo sísmico aumenta por una parte y la solicitación a los recursos hídricos subyacentes crece por otra parte e implica cambios en el subsuelo a lo largo del tiempo. El riesgo sísmico disminuyó entre los años 1985 y 2017 debido a la elaboración de códigos de construcción. Pero si el suelo cambia a lo largo del tiempo, los códigos de construcción deben adaptarse también y eso requiere mejorar el monitoreo constante del subsuelo. Además, aun si la Ciudad de México cuenta con muchas estaciones sísmicas diseminadas en toda la ciudad, es todavía necesario aumentar la densidad de esas mediciones hasta un nivel que cualquier edificio pueda contar con mediciones locales y en continuo. Eso es posible usando los cables de la red de fibra óptica de telecomunicación de la ciudad como sensores sísmicos. En ese proyecto, desarrollaremos la capacidad de extraer mediciones sísmicas de interés para mitigar el riesgo sísmico a través del uso de la tecnología “Distributed Acoustic Sensing” (DAS). Esa tecnología convierte cualquier cable de fibra óptica en miles de sensores sísmicos al momento que se inyecta pulsos LÁSER en ella y se analiza la luz retrodispersada (backscattered). Proponemos obtener aproximadamente 10’000 puntos de medición sísmica a lo largo de un eje Sur-Norte en la ciudad de México durante 6 meses usando la fibra óptica que conecta la UNAM al IPN. Las mediciones serán realizadas gracias a una colaboración con el Dr. Zack Spica de la universidad de Michigan (USA). Debido a la cantidad enorme de mediciones, el proyecto consiste en respaldar los datos aquí en México y procesarla con diferentes técnicas, adaptando algunos métodos geofísicos y otros de ultrasonidos especializados en el proceso de mediciones en línea (array processing). Los resultados esperados permitirán una mejor evaluación y monitoreo de las propiedades elásticas del subsuelo de la Ciudad de México (objetivo 1 y 2), de la variabilidad espacial del movimiento del suelo (objetivo 3) y de la técnica DAS para el monitoreo de presas (objetivo 4). Todos los resultados estarán publicados en revistas de alto impacto. El proyecto permitirá adquirir una capacidad de almacenamiento y de procesamiento de datos, la formación de recursos humanos (al menos 1 doctorado, 1 maestría). El proyecto tiene el potencial de revolucionar la sismología: -determinar el movimiento del suelo donde más se necesita (debajo de grandes edificios) y donde era difícil acceder (evitaremos permisos para instalar, vigilar y mantener sismómetros clásicos). -se podrá generar esta información a una escala y densidad imposible con sismómetros clásicos. -se podrá exportar la metodología a cualquier ciudad del mundo.

Recientemente, la sismología y la exploración geofísica han incluido exitosamente los métodos de microtremores o de ruido sísmico. Este concepto, desde el punto de vista de la teoría de la elasticidad, indica que los microtremores son vibraciones en el subsuelo producidas tanto por ondas de cuerpo como superficiales. Estas ondas son generadas por una variedad de fuentes en un amplio rango de frecuencias. La utilización del ruido de fondo presenta ventajas con respecto a aquellas que utilizan fuentes activas, por ejemplo, los estudios se pueden realizar en ambientes urbanos, y se puede alcanzar mayor profundidad de penetración gracias a ruido sísmico de baja frecuencia. Este tema propone analizar bases de datos de ruido sísmico (o bien, realizar nuevas adquisiciones) para caracterizar el subsuelo a escala de kilómetros o decenas de metros. El énfasis es investigar y explorar el potencial del ruido sísmico para la caracterización de los fenómenos físicos en la corteza, y en general del subsuelo. A continuación, para aquellos interesad@s, se proponen que consulten las referencias siguientes, donde encontrarán una gama limitada de aplicaciones, y que por supuesto hoy en día se han incrementado. Larose, Eric, et al. ""Environmental seismology: What can we learn on earth surface processes with ambient noise?."" Journal of Applied Geophysics 116 (2015): 62-74. Schuster, G. T. (2014). Seismic Interferometry, Encyclopedia of Exploration Geophysics. Q1-1-, Q1-41.

A pesar de los esfuerzos por generar inventarios de emisiones confiables y con menor incertidumbre, sigue resultando deseable desarrollar herramientas independientes que permitan evaluar los inventarios y las medidas implementadas para reducir las emisiones. En este sentido, los isótopos del carbono (13C y 14C) permiten estimar la magnitud y distribución de las emisiones de CO2 generadas por la quema de combustibles fósiles. Por otro lado, recientemente se ha reportado que analizando de manera simultánea los isótopos 17 y 18 del oxígeno en el CO2 es posible distinguir entre fuentes de naturales y antropogénicas, incluyendo quema de combustibles fósiles y fuentes biogénicas como la respiración, o combustión de biomasa. En este proyecto se busca implementar la metodología para combinar dichas técnicas como una herramienta más robusta que permita cuantificar las diferentes fuentes de CO2 en la Ciudad de México.

El estudio de la permeabilidad es un tema de gran importancia en las ciencias de la tierra, con aplicación potencial en la explotación de yacimientos hídricos, geotérmicos y de hidrocarburos. En particular, el estudio de espacios porosos con geometría compleja es de gran valor para el mejor entendimiento de procesos de transporte, tal como la permeabilidad. En este tema de tesis el estudiante tendrá la oportunidad de estudiar en detalle la estimación de permeabilidad en espacios porosos de geometría compleja. En éste podrá enfocarse en el desarrollo y optimización de simulaciones numéricas de permeabilidad en imágenes de rocas.

El estudio del escalamiento de las propiedades físicas de las rocas es de gran interés científico y práctico. En particular, la dependencia de la porosidad, permeabilidad y la conductividad térmica con la escala se hace más compleja con la heterogeneidad del espacio poroso. En este tema de tesis el estudiante tendrá la oportunidad de estudiar el problema de escalamiento desde el punto de vista teórico-práctico, utilizando diferentes escalas de medición en el laboratorio. Para ello, estará involucrado en varias técnicas de medición y/o simulaciones numéricas (de imágenes). Este trabajo tiene el potencial de ser de gran utilidad para futuros trabajos que incluyan otras escalas de interés en las geociencias; como por ejemplo, en la caracterización de yacimientos hídricos, geotérmicos y de hidrocarburos.

El satélite Fermi ha detectado emisiones de rayos gamma solares que pueden durar varias horas y de las que no está claro su origen. El trabajo propuesto consiste en la documentación teórica, análisis de datos de varios observatorios y la propuesta de un mecanismo de producción.

Se aplicarán métodos de geodesia satelital, incluyendo entre otros GPS/GNSS e InSAR en el análisis de la subsidencia del terreno debido a la extracción de fluidos del subsuelo y su fallamiento asociado y de la vulnerabilidad de este proceso a la población e infraestructura crítica urbana.

Campo de conocimiento: Modelación Matemática y Computacional de Sistemas Terrestres. Los problemas inversos consisten en la determinación de las causas a partir del conocimiento de los efectos en un sistema (modelo). Siendo los efectos los valores observados de las variables de estado, y las causas, las condiciones iniciales, forzamientos externos o valores de parámetros que tienen la capacidad de conducir al sistema hasta dicho comportamiento. La estimación de los parámetros que caracterizan una fuente de emisión desconocida, a través de los datos de la concentración de un contaminante, es un problema inverso que aparece en el contexto de la contaminación atmosférica. En esta línea de investigación, el tema de tesis que se propone consiste en estudiar diferentes formulaciones matemáticas para estimar los parámetros de intensidad de una fuente contaminante que presenta una tasa de emisión intermitente.

La propuesta de la mina "Buenavista del Cobre" en Cananea consiste en el apoyo a un estudiante de Maestría para estudiar el registro de microsismicidad asociado a las voladuras de la mina y el eventual impacto en la zona urbana de Cananea. Tengo entendido que el trabajo incluye un análisis de los registros previos y la toma de datos nuevos. También se contempla analizar la posible presencia de sismos naturales, el NE de Sonora, siendo una zona con baja actividad sísmica. El estudiante interesado en el tema deberá buscar un asesor especialista en la materia, probablemente en el Instituto de Geofísica o en la Facultad de Ingeniería. El estudiante contará con un apoyo económico y técnico de la Compañía por lo menos durante su estancia en Cananea.

El volcanismo monogenético abarca grandes regiones en el planeta Tierra, ocurriendo en todos los tipos de contextos tectónicos. México es posiblemente uno de los países en el mundo donde la actividad monogenética presenta el mayor interés para entender el origen y las manifestaciones del volcanismo, además de representar una herramienta para la geoeducación. Los temas de tesis se enfocaran en el estudio de las erupciones monogenéticas más recientes en México que forman sitios de alto interés para la geoconservación y la sensibilización a los riesgos naturales. Se propiciara el desarrollo de estudios multidisciplinarios sobre estos sitios, involucrando expertos en vulcanología, geopatrimonio, geomorfología, geocronología, pedología y biología.