Web app elaborada con las librerías Plotly y Dash de Python para visualizar los enjambres sísmicos ocurridos en Michoacán de 2019 a 2022 mediante una gráfica 3D. Esta web app es una herramienta para la caracterización de la actividad sísmica que podría estar asociada al movimiento de magma debajo de la superficie en las cercanías del Pico de Tancítaro y el volcán Paricutín en Michoacán, México.
Plotly, Dash y Plotly Express
Plotly es una organización open source que desarrolla las librerías Dash y Plotly Express, utilizadas ampliamente en el mundo de la ciencia de datos. Además de las librerías open source, Plotly ofrece un paquete empresarial llamado Dash Enterprise que proporciona un conjunto de herramientas para la creación de aplicaciones web interactivas y dashboards más complejas.
Dash es una librería ó framework bastante popular por ser low-code, es decir, que permite la creación de data apps de una manera rápida y sencilla en una variedad de lenguajes como Python, R, Julia y F# (experimental). Dash está escrito sobre Plotly.js y React.js, lo cual lo hace ideal para construir y desplegar data apps con interfaces de usuario personalizables en un ambiente de desarrollo adecuado para cualquier persona que trabaje con datos.
Plotly Express es una librería de visualización de datos interactiva que permite crear gráficas, mapas y aplicaciones web de manera rápida y sencilla. Plotly está escrita sobre D3.js y stack.gl, cuenta con más de 40 tipos de gráficas, incluyendo figuras 3D, gráficas estadísticas, financieras, mapas SVG, entre otros.
Datos sísmicos
Los datos sísmicos utilizados en esta web app fueron obtenidos del Servicio Sismológico Nacional (SSN) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Las descripciones de las secuencias sísmicas que se incluyen a continuación son parte de los reportes especiales del SSN titulados “Secuencia sísmica del 5 de enero al 10 de marzo de 2020 Michoacán (M 4.1)” y “Secuencia sísmica del 30 de mayo al 3 de septiembre de 2021 Michoacán (M 4.1)”, los cuales pueden ser descargados en el portal del SSN, dentro de la sección de reportes especiales.
Del 5 de enero al 10 de marzo de 2020 el SSN reportó una secuencia sísmica con 3,294 sismos localizados en las cercanías de Uruapan, en el estado de Michoacán. La extensión de dicho enjambre abarcó una circunferencia de alrededor de 25 km de radio centrada en las coordenadas 19.50°N y 102.12°W. Posteriormente, la sismicidad comenzó a migrar al oeste, por lo que se modificó la circunferencia de búsqueda a un radio de 30 km con centro en las coordenadas 19.43°N y 102.17°W. Los sismos de mayor magnitud de la secuencia fueron de magnitud 4.1.
En 2021, entre el 30 de mayo y el 3 de septiembre, el SSN reportó 1,083 eventos que conforman otro enjambre sísmico. Los sismos registrados se encuentran en una circunferencia de 30 km de radio centrada en las coordenadas 19.43° latitud N y 102.17° longitud W. El sismo de mayor magnitud de la secuencia fue de magnitud 4.1.
Actividad sísmica en la región de Michoacán
La actividad sísmica en el estado de Michoacán es intensa. Históricamente, grandes terremotos han ocurrido a lo largo de la costa de este estado como consecuencia de la subducción de la placa de Cocos por debajo de la placa de Norteamérica.
En los años de 1999 y 2000 ocurrió otro enjambre sísmico en las cercanías del volcán Tancítaro y durante mayo a junio de 2006 se registró otra secuencia sísmica con cerca de 1,000 sismos de bajas magnitudes. Los resultados de los análisis de dicho enjambre concluyeron que los sismos fueron originados por un cuerpo magmático que se estaba elevando a cierta profundidad en las cercanías del volcán Tancítaro (Pinzón, et. al., 2017).
Más recientemente, entre enero y marzo de 2020 se presentó una intensa actividad sísmica en la región cercana a Uruapan, Michoacán. Se registraron miles de sismos, muchos de los cuales fueron muy pequeños para ser localizados. Sin embargo, se localizaron 3,666 en esa región durante esas fechas.
Topografía
La topografía utilizada en esta web app fue obtenida de la plataforma OpenTopography con una resolución de 150m. Debido a que el archivo .xyz tenía un tamaño de varios Mb que podían relentizar la carga de la información en la plataforma, se decidió aplicarle un interpolado que mantuviera la misma resolución de la topografía pero convertido a un archivo binario .nc, de esta forma se logró reducir el tamaño del archivo a menos de 1 Mb. La interpolación de la topografía, así como su conversión a binario se realizó por medio de la herramienta para línea de comandos grdsample de Generic Mapping Tools. A continuación se muestra el comando utilizado para realizar la conversión:
$ gmt grdsample tancitaro_sampled_150m.xyz -T -Gtancitaro_sampled_150m.nc
Donde tancitaro_sampled_150m.xyz es el archivo de topografía obtenido de OpenTopography y tancitaro_sampled_150m.nc es el archivo binario de topografía que la herramienta grdsample genera después de realizar la interpolación.
Para leer los datos y poder añadir la capa de topografía a la gráfica 3D se utilizó la librería de Python netCDF4 que permite leer archivos .nc y utilizar los datos para añadir una superficie tridimensional a la gráfica.
Modelo 3D
Para realizar la graficación de los datos sísmicos y de topografía se utilizaron los módulos go.Scatter3d y go.Surface de Plotly respectivamente en la misma figura, de manera que pudieran ser apreciables las ubicaciones de los sismos en los 3 ejes (x, y, z). Adicionalmente, Plotly nos permite desplegar los datos de un punto específico en la topografía, o bien de un sismo en específico al pasar el cursor sobre el punto en la gráfica. Para poder interactuar mejor con la gráfica se puede visualizar directamente en el link del sitio: https://enjambre-sismico-mich.onrender.com/
Lectura de datos
Los datos de sismicidad se almacenan en formato .csv y son leídos por medio de la librería de Python pandas, para graficar esta información se utilizaron las columnas de latitud, longitud y profundidad proporcionadas por el SSN. Los datos de topografía se leen por medio de la librería netCDF4, en el caso de la topografía, por tratarse de una superficie, la manera de leer los datos difiere un poco a los sismos, en este caso se pasa a la gráfica un grid con los valores de elevación interpolados para que se pueda generar la capa de topografía en 3D.
Interacción con la gráfica
Una de las ventajas de Plotly y Dash es que nos proporcionan componentes prediseñados para poderlos integrar en nuestra gráfica de manera que el usuario pueda interactuar con la misma. En este modelo 3D se añadieron las siguientes componentes:
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dcc.DatePickerRange: Permite seleccionar un rango de fechas para poder visualizar los sismos que se han registrado en ese periodo de tiempo. -
dcc.Slider: Permite seleccionar un valor para exagerar las elevaciones de la topografía. -
dcc.RangeSlider: Permite seleccionar un rango de magnitudes para poder filtrar los sismos dentro de los parámetros establecidos.
Además de estos componentes, es posible desactivar las capas para ocultar la topografía o los sismos, también se incluye un pequeño contador en la parte superior derecha que nos proporciona la cantidad de sismos que se están visualizando en ese momento.
Despliegue de la app
Para desplegar la aplicación se utilizó la plataforma Render, esta plataforma nos permite desplegar aplicaciones web de manera gratuita y con un tiempo de respuesta bastante rápido. Para poder desplegar la aplicación, Render nos da la opción de conectar nuestro repositorio de Github y así, poder desplegar la aplicación cada vez que se hagan cambios al código fuente.
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