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EVALUACIÓN DE AMENAZA POR TSUNAMI
FRANCISCO JAVIER GONZÁLEZ URBINA
MARÍA CAROLINA SÁNCHEZ PASTAS
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ, COLOMBIA
JUNIO DE 2011
____________________________________________
FIRMA
_______________________
FECHA
EVALUACIÓN DE AMENAZA POR TSUNAMI
FRANCISCO JAVIER GONZÁLEZ URBINA
MARÍA CAROLINA SÁNCHEZ PASTAS
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ, COLOMBIA
JUNIO DE 2011
EVALUACIÓN DE AMENAZA POR TSUNAMI
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL
FRANCISCO JAVIER GONZÁLEZ URBINA
MARÍA CAROLINA SÁNCHEZ PASTAS
DIRECTOR
CARLOS EDUARDO RODRIGUEZ PINEDA
INGENIERO CIVIL PhD, MG, MSc, DIC
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ, COLOMBIA
MAYO DE 2011
REGLAMENTO DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Art. 23 de la resolución No. 13 del 6 de Julio de 1964
“La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos de tesis. Solo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral católica y porque las tesis no contengan ataques o polémicas puramente personales; antes bien, se ve en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”.
FORMATO DE DESCRIPCIÓN DE LA TESIS
AUTOR (O AUTORES)
Apellidos González Urbina Nombres Francisco Javier.
Apellidos Sánchez Pastas Nombres María Carolina
TÍTULO DEL TRABAJO
EVALUACION DE AMENAZA POR TSUNAMI
CIUDAD BOGOTÁ AÑO DE ELABORACIÓN 2011.
NÚMERO DE PÁGINAS
TIPO DE ILUSTACIONES Esquemas de Word, Planos AUTOCAD y gráficas en Excel .
MATERIAL ANEXO Planos y Bases de Datos.
FACULTAD Ingeniería PROGRAMA Ingeniería Civil
TÍTULO OBTENIDO Ingeniero Civil
MENCIÓN (en caso de recibir alguna calificación especial)
DESCRIPTORES
Tsunami, daños debido a ondas generadas por tsunamis, relaciones multivariadas
para evaluación de amenaza por tsunamis.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen cordialmente al director de proyecto de grado el Dr. Carlos E.
Rodríguez P. por el interés y la dedicación prestada.
María Carolina y Francisco Javier agradecen a sus padres por la ayuda, confianza y
apoyo brindado durante el transcurso de la carrera.
DEDICATORIA
<<Dedicado a todas las víctimas del trágico 11 de Marzo del presente año>>.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 10 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 21
1.1. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................. 22
1.2. OBJETIVOS ................................................................................................................... 23
1.2.1. Objetivo general .................................................................................................. 23
1.2.2. Objetivos específicos ........................................................................................... 23
1.2.3. Alcance ................................................................................................................ 23
2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................. 25
2.1. DEFINICIÓN DE TSUNAMI ............................................................................................ 25
2.2. PARÁMETROS DEL TSUNAMI ...................................................................................... 25
2.2.1. Amplitud y altura de las olas ............................................................................... 25
2.2.2. Inundación y alturas de “run-up” ........................................................................ 28
2.2.3. Magnitudes e intensidad del tsunami ................................................................. 28
2.3. TIPOS DE TSUNAMIS .................................................................................................... 30
2.3.1. Tsunamis de orígenes no sísmicos ...................................................................... 30
2.3.2. Tsunami de origen sísmico .................................................................................. 33
2.4. PROCESOS HISTÓRICOS DE INTERÉS A NIVEL MUNDIAL ............................................. 56
2.5. RECOPILACIÓN DE DATOS ........................................................................................... 60
2.5.1. Métodos de medición ......................................................................................... 60
2.5.2. Centros de alerta de tsunamis ............................................................................ 64
2.5.3. Sistemas de alerta de tsunamis locales ............................................................... 66
2.6. MODELACIÓN .............................................................................................................. 68
2.6.1. Tipos de modelos ................................................................................................ 68
2.6.2. Problemas de la modelación en tsunamis .......................................................... 70
2.6.3. Modelos actuales ................................................................................................ 71
3. BASES DE DATOS ................................................................................................................. 89
3.1. RECOPILACIÓN DE DATOS ........................................................................................... 89
3.2. BASE DE DATOS “EVENTOS HISTÓRICOS” ................................................................... 90
3.2.1. Catálogo de sismos .............................................................................................. 90
3.2.2. Catálogo de tsunamis .......................................................................................... 90
3.2.3. Parámetros de la base de datos .......................................................................... 90
3.3. BASE DE DATOS “RUN-UPs” ........................................................................................ 95
3.3.1. Catálogo de Run-up ............................................................................................. 95
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 11 de 233
4. CORRELACIONES MULTIVARIADAS ..................................................................................... 98
4.1. METODOLOGÍA ............................................................................................................ 98
4.1.1. Parámetros .......................................................................................................... 98
4.1.2. Datos ................................................................................................................... 99
4.2. MÉTODOS ESTADÍSTICOS .......................................................................................... 102
4.3. aplicación................................................................................................................... 105
5. CORRELACIÓN DE PROPAGACIÓN TIPO 1 ......................................................................... 107
5.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS .................................................................................... 107
5.1.1. Generación: ....................................................................................................... 107
5.1.2. Propagación: ...................................................................................................... 107
5.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. ....................................................................................... 108
5.2.1. Sector 1.............................................................................................................. 108
5.2.2. Sector 2.............................................................................................................. 109
5.2.3. Sector 3.............................................................................................................. 111
5.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE. .................................................................................. 112
5.3.1. Para sismos en la escala de magnitud Ms. ....................................................... 113
5.3.2. Para sismos en la escala de magnitud Mw. ...................................................... 115
5.4. ANÁLISIS DE DATOS ................................................................................................... 118
6. CORRELACIÓN DE PROPAGACIÓN TIPO 2. ........................................................................ 120
6.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS .................................................................................... 120
6.1.1. Generación: ....................................................................................................... 120
6.1.2. Propagación: ...................................................................................................... 120
6.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. ....................................................................................... 121
6.2.1. Sector 1.............................................................................................................. 121
6.2.2. Sector 2.............................................................................................................. 122
6.2.3. Sector 3.............................................................................................................. 124
6.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE. .................................................................................. 126
6.3.1. Para sismos en la escala de magnitud Ms. ....................................................... 126
6.3.2. Para sismos en la escala de magnitud Mw. ...................................................... 129
6.4. ANALISIS DE DATOS ................................................................................................... 131
7. CORRELACIÓN DE PROPAGACIÓN TIPO 3. ........................................................................ 133
7.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS .................................................................................... 133
7.1.1. Generación: ....................................................................................................... 133
7.1.2. Propagación: ...................................................................................................... 133
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 12 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
7.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. ....................................................................................... 135
7.2.1. Sector 1.............................................................................................................. 135
1.1.1. Sector 2.............................................................................................................. 136
7.2.2. Sector 3.............................................................................................................. 138
7.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE. .................................................................................. 139
1.1.1. Para sismos en la escala de magnitud Mw. ...................................................... 140
7.4. ANÁLISIS DE DATOS ................................................................................................... 142
8. CORRELACIÓN DE INUNDACIÓN TIPO 1. ........................................................................... 146
8.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS .................................................................................... 146
8.1.1. Inundación: ........................................................................................................ 146
8.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. ....................................................................................... 147
8.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE. .................................................................................. 147
8.4. ANÁLISIS DE DATOS ................................................................................................... 148
9. CORRELACION DE INUNDACION TIPO 2. ........................................................................... 149
9.1. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. ....................................................................................... 149
9.2. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE. .................................................................................. 149
9.3. ANÁLISIS DE DATOS ................................................................................................... 150
10. SELECCIÓN DE CORRELACIONES.................................................................................... 151
10.1. PARA MAGNITUD MS ............................................................................................ 151
10.1.1. Propagación: ...................................................................................................... 151
10.1.2. Inundación: ........................................................................................................ 156
10.2. PARA MAGNITUD MW .......................................................................................... 157
10.2.1. Propagación: ...................................................................................................... 157
1.1.1. Inundación: ........................................................................................................ 162
11. VALIDACIÓN DE CORRELACIONES ................................................................................. 163
11.1. MAPA DE AMENAZA POR TSUNAMI EN ESMERALDAS, ECUADOR ...................... 163
11.1.1. Antecedentes .................................................................................................... 163
11.1.2. Modelación numérica para Esmeraldas (Ecuador) ........................................... 164
11.1.3. Resultados de la modelación ............................................................................ 166
11.1.4. Aplicación de las correlaciones ......................................................................... 168
12. CARACTERIZACIÓN CASO PILOTO (TUMACO) ............................................................... 175
12.1. MARCO DE ANALISIS ............................................................................................. 175
12.1.1. Descripción Regional. ........................................................................................ 175
12.1.2. Geografía ........................................................................................................... 176
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 13 de 233
12.1.3. Morfología ......................................................................................................... 178
12.1.4. Hidrogeología .................................................................................................... 178
12.1.5. Batimetría de la región pacifica......................................................................... 179
12.1.6. Topografía ......................................................................................................... 180
12.1.7. Geología ............................................................................................................ 180
12.1.8. Sismicidad regional ............................................................................................ 182
12.1.9. Sismicidad en Colombia .................................................................................... 183
12.1.10. Procesos Históricos ....................................................................................... 193
12.1.11. Vulnerabilidad ............................................................................................... 198
13. EVALUACIÓN DE LA AMENAZA CASO PILOTO ............................................................... 201
13.1. VARIABLES ............................................................................................................. 201
13.2. RESULTADOS ......................................................................................................... 204
13.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS ..................................................................................... 214
13.3.1. Subducción norte .............................................................................................. 214
13.3.2. Subducción centro ............................................................................................. 215
13.3.3. Subducción sur .................................................................................................. 215
13.3.1. Casos históricos ................................................................................................. 216
13.3.2. Evento crítico ..................................................................................................... 217
13.3.3. Discusión ........................................................................................................... 217
14. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 220
15. RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 223
REFERENCIAS
ANEXO A
ANEXO B
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 14 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 5-1: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO -- SECTOR 1 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 108
TABLA 5-2: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 108
TABLA 5-3: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL DE RUMBO – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 109
TABLA 5-4: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 109
TABLA 5-5: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 110
TABLA 5-6: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL RUMBO – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 110
TABLA 5-7: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 111
TABLA 5-8: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL –SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 111
TABLA 5-9: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL RUMBO – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1.
........................................................................................................................................... 112
TABLA 5-10: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MS – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 1. ................. 113
TABLA 5-11: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MS – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 1. ......................... 113
TABLA 5-12: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MS - SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1. ................. 114
TABLA 5-13: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN – MS – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1. ...................... 114
TABLA 5-14: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MS – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1. ................ 114
TABLA 5-15: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN – MS – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1. ...................... 115
TABLA 5-16: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 1. ................ 115
TABLA 5-17: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MW – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 1. ........................ 116
TABLA 5-18: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW - SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1. ................ 116
TABLA 5-19: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN – MW – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 1. ..................... 116
TABLA 5-20: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1. ............... 117
TABLA 5-21: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN – MW – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 1. ..................... 117
TABLA 6-1: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO -- SECTOR 1 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 121
TABLA 6-2: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 121
TABLA 6-3: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL DE RUMBO – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 122
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 15 de 233
TABLA 6-4: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 122
TABLA 6-5: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 123
TABLA 6-6: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL RUMBO – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 123
TABLA 6-7: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 124
TABLA 6-8: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL –SECTOR 3 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 124
TABLA 6-9: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL RUMBO – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 2.
........................................................................................................................................... 125
TABLA 6-10: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MS – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 2. ................. 126
TABLA 6-11: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MS – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 2. ......................... 126
TABLA 6-12: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MS – SECTOR 2 - CORRELACIÓN 2. ................. 127
TABLA 6-13: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN - MS – SECTOR 2 - CORRELACIÓN 2. ....................... 127
TABLA 6-14: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MS – SECTOR 3 - CORRELACIÓN 2. ................. 128
TABLA 6-15: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MS – SECTOR 3 - CORRELACIÓN 2. ......................... 128
TABLA 6-16: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 2. ................ 129
TABLA 6-17: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MW – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 2. ........................ 129
TABLA 6-18: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 2 - CORRELACIÓN 2. ................ 130
TABLA 6-19: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN - MW – SECTOR 2 - CORRELACIÓN 2. ...................... 130
TABLA 6-20: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 3 - CORRELACIÓN 2. ................ 131
TABLA 6-21: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MW – SECTOR 3 - CORRELACIÓN 2. ........................ 131
TABLA 6-22: COMPARACIÓN COEFICIENTES DE CORRELACIÓN MÚLTIPLE ENTRE LAS CORRELACIONES 1
Y 2. (MS) ............................................................................................................................. 132
TABLA 6-23: COMPARACIÓN COEFICIENTES DE CORRELACIÓN MÚLTIPLE ENTRE LAS CORRELACIONES 1
Y 2. (MW) ............................................................................................................................ 132
TABLA 7-1: PARÁMETROS A Y B DE LA ECUACIÓN 7-1 (ROY E. HUNT, 2007). .................................. 133
TABLA 7-2: PARÁMETROS A Y B DE LA ECUACIÓN 7-3 (ROY E. HUNT, 2007). .................................. 134
TABLA 7-3: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO -- SECTOR 1 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 135
TABLA 7-4: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 135
TABLA 7-5: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL DE RUMBO – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 136
TABLA 7-6: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 136
TABLA 7-7: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 137
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 16 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
TABLA 7-8: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL RUMBO – SECTOR 2 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 137
TABLA 7-9: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL INVERSO – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 138
TABLA 7-10: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL NORMAL –SECTOR 3 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 138
TABLA 7-11: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA MECANISMO FOCAL RUMBO – SECTOR 3 – CORRELACIÓN 3.
........................................................................................................................................... 139
TABLA 7-12: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 3. ................ 140
TABLA 7-13: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MW – SECTOR 1 - CORRELACIÓN 3. ........................ 140
TABLA 7-14: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 2 - CORRELACIÓN 3. ................ 141
TABLA 7-15: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN - MW – SECTOR 2 - CORRELACIÓN 3. ...................... 141
TABLA 7-16: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – MW – SECTOR 3 - CORRELACIÓN 3. ................ 141
TABLA 7-17: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN MW – SECTOR 3 - CORRELACIÓN 3. ........................ 142
TABLA 7-18: COMPARACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE CORRELACIÓN MÚLTIPLE PARA MW. ............. 143
TABLA 7-19: COMPARACIÓN DE LOS ERRORES TÍPICOS PARA MW ................................................... 143
TABLA 8-1: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA CORRELACIÓN DE INUNDACIÓN............................................ 147
TABLA 8-2: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – CORRELACIÓN INUNDACIÓN TIPO 1.................... 148
TABLA 8-3: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN - CORRELACIÓN INUNDACIÓN TIPO 1. ........................ 148
TABLA 9-1: ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA CORRELACIÓN DE INUNDACIÓN TIPO 2. ................................ 149
TABLA 9-2: COEFICIENTES DE LOS PARÁMETROS – CORRELACIÓN INUNDACIÓN TIPO 2.................... 150
TABLA 9-3: ESTADÍSTICAS DE LA REGRESIÓN - CORRELACIÓN INUNDACIÓN TIPO 2. ........................ 150
TABLA 10-1: RESUMEN DE PARÁMETROS PROPAGACIÓN PARA MAGNITUD MS. ................................ 151
TABLA 10-2: RESUMEN DE PARÁMETROS INUNDACIÓN. .................................................................. 156
TABLA 10-3: RESUMEN DE PARÁMETROS PROPAGACIÓN PARA MAGNITUD MW. ............................... 157
TABLA 10-4: RESUMEN DE PARÁMETROS INUNDACIÓN. .................................................................. 162
TABLA 11-1: PARÁMETROS DE TSUNAMIS SINTÉTICOS DE LA MODELACIÓN ESMERALDAS (ECUADOR).
........................................................................................................................................... 167
TABLA 11-2. RESULTADOS DE ALTURA DE LA OLA PARA DIFERENTES ESCENARIOS. ......................... 167
TABLA 11-3: RESULTADO DE ALTURA DE OLA PARA EL ESCENARIO 4 EN LAS DIFERENTES UBICACIONES
DE LECTURA. ....................................................................................................................... 167
TABLA 11-4: CALCULO DE LA DISTANCIA EPICENTRAL..................................................................... 169
TABLA 11-5. COMPARACIÓN DE ESCENARIOS PARA LA ALTURA DE LA OLA ENTRE EL REGISTRO MÁXIMO
DE LA MODELACIÓN CON “TUNAMI-N2” Y LAS CORRELACIONES PARA EL SECTOR 2. ................. 170
TABLA 11-6. COMPARACIÓN ENTRE PUNTOS DE MEDICIÓN DE ALTURA DE LA OLA ENTRE EL REGISTRO
MÁXIMO DE LA MODELACIÓN CON “TUNAMI-N2” Y LAS CORRELACIONES PARA EL SECTOR 2. ..... 171
TABLA 11-7. PARÁMETROS DE DESCRIPCIÓN DE LA FUENTE PARA LAS CORRELACIONES MULTIVARIADAS.
........................................................................................................................................... 171
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 17 de 233
TABLA 11-8. COMPARACIÓN DE LA ALTURA MÁXIMA DE LA OLA ANTES DE LA INUNDACIÓN ENTRE EL
REGISTRO MÁXIMO DE LA MODELACIÓN CON “TUNAMI-N2” Y LAS CORRELACIONES PARA EL SECTOR
3. ........................................................................................................................................ 172
TABLA 11-9. COMPARACIÓN DE LA INUNDACIÓN HORIZONTAL ENTRE LOS RESULTADOS DE LA
MODELACIÓN CON EL MODELO “TUNAMI-N2”Y LA CORRELACIÓN DE INUNDACIÓN TIPO 2. .......... 174
TABLA 12-1. MAGNITUDES DE MOMENTO UTILIZADAS PARA LA EVALUACIÓN DE LA AMENAZA.
(ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA , 2009)................................................... 201
TABLA 12-2. COORDENADAS DE LOS PUNTOS LÍMITES DE LA ZONA DE SUBDUCCIÓN Y EL PUNTO DE
CÁLCULO DE ALTURA MÁXIMA DE LA OLA. ............................................................................... 203
TABLA 12-3. CALCULO DE DISTANCIA EPICENTRAL. ........................................................................ 204
TABLA 12-4. TIPO Y PORCENTAJE DE MECANISMO PREDOMINANTE EN CADA ZONA DE SUBDUCCIÓN.
ADAPTADO DE (ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA , 2009) ............................ 204
TABLA 12-5. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA FUENTE SÍSMICA DE SUBDUCCIÓN
NORTE - MECANISMO FOCAL INVERSO .................................................................................... 207
TABLA 12-6. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA FUENTE SÍSMICA DE SUBDUCCIÓN
CENTRO - MECANISMO FOCAL INVERSO ................................................................................. 208
TABLA 12-7. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA FUENTE SÍSMICA DE SUBDUCCIÓN
CENTRO - MECANISMO FOCAL NORMAL .................................................................................. 209
TABLA 12-8. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA FUENTE SÍSMICA DE SUBDUCCIÓN
CENTRO - MECANISMO FOCAL DE RUMBO ............................................................................... 210
TABLA 12-9. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA FUENTE SÍSMICA DE SUBDUCCIÓN SUR
- MECANISMO FOCAL INVERSO............................................................................................... 211
TABLA 12-10. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA FUENTE SÍSMICA DE SUBDUCCIÓN
SUR - MECANISMO FOCAL NORMAL ........................................................................................ 212
TABLA 12-11. RESULTADOS DE INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA DOS CASOS HISTÓRICOS (1906, 1979)
Y UN CASO HIPOTÉTICO (1905) ............................................................................................. 213
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
ILUSTRACIÓN 2-1: FORMA DE LAS OLAS DEL TSUNAMI DEL 2004 SUMATRA-ANDAMAN (SATAKE,
TSUNAMIS, 2007) .................................................................................................................. 26
ILUSTRACIÓN 2-2: PARÁMETROS DE LLEGADA DE UN TSUNAMI (SATAKE, TSUNAMIS, 2007) ............... 27
ILUSTRACIÓN 2-3: DISTRIBUCIÓN SUPERFICIAL DE LAS PLACAS LITOSFÉRICAS ................................... 34
ILUSTRACIÓN 2-4: PROCESO DE SUBDUCCIÓN. (U.S. GEOPHYSICAL SURVEY USGS, 2009) ............. 36
ILUSTRACIÓN 2-5: CINTURÓN DE FUEGO DEL PACIFICO E IMPORTANTES SISMO RESIENTES. (EL
CINTURÓN DE FUEGO, 2011) .................................................................................................. 37
ILUSTRACIÓN 2-6: ESQUEMA GENERAL DE LA ZONA DE SUBDUCCIÓN(INSTITUTO COLOMBIANO DE
GEOLOGIA Y MINERIA INGEOMINAS, 2005) ........................................................................... 37
ILUSTRACIÓN 2-7: TIPOS DE ZONAS DE SUBDUCCIÓN. (INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA
INGEOMINAS, 2005)........................................................................................................... 39
ILUSTRACIÓN 2-8: MECANISMOS FOCALES. (U.S. GEOPHYSICAL SURVEY USGS, 2010) ................... 40
ILUSTRACIÓN 2-9: REPRESENTACIÓN DEL CÁLCULO DEL MECANISMO FOCAL MEDIANTE EL MÉTODO DE
POLARIDAD POR LLEGADA DE ONDAS P. (MUÑOZ-MARTIN Y VICENTE, 2010, P. 24) ................... 42
ILUSTRACIÓN 2-10: DEFINICIÓN DE UNA FALLA PLANA CON LOS TRES PARÁMETROS DE ORIENTACIÓN
(ÁNGULOS STRIKE, DIP Y RAKE). (MUÑOZ-MARTIN & VICENTE, 2010) ....................................... 44
ILUSTRACIÓN 2-11: MECANISMOS FOCALES (USGS, "EARTHQUAKE GLOSSARY - FAULT-PLANE
SOLUTION" 2009). .................................................................................................................. 45
ILUSTRACIÓN 2-12:MECANISMOS FOCALES CARACTERÍSTICOS EN ALGUNAS REGIONES DEL MUNDO.
(VALENZUELA, 2007) ............................................................................................................. 46
ILUSTRACIÓN 2-13:PARÁMETROS DE LLEGADA DE UN TSUNAMI. (SATAKE, TSUNAMIS, 2007) ............. 48
ILUSTRACIÓN 2-14. PROPAGACIÓN DEL TSUNAMI DEL 2004 EN EL OCÉANO INDICO. (SATAKE, TSUNAMIS,
2007) ................................................................................................................................... 51
ILUSTRACIÓN 2-15. REFLEXIÓN EN BARRERAS RECTAS. (ALASKA TSUNAMI EDUCATON PROGRAM
ATEP, 2008) ........................................................................................................................ 52
ILUSTRACIÓN 2-16. REFLEXIÓN EN BARRERAS CURVAS. (ALASKA TSUNAMI EDUCATON PROGRAM
ATEP, 2008) ........................................................................................................................ 52
ILUSTRACIÓN 2-17. DIFRACCIÓN DE LA OLA. (ALASKA TSUNAMI EDUCATON PROGRAM ATEP, 2008) . 53
ILUSTRACIÓN 2-18. SUPERPOSICIÓN DE OLAS. (ALASKA TSUNAMI EDUCATON PROGRAM ATEP, 2008)
............................................................................................................................................. 53
ILUSTRACIÓN 2-19. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN. (SATAKE, TSUNAMIS, 2007) ................................ 60
ILUSTRACIÓN 2-20. DISTRIBUCIÓN ACTUAL DE SISTEMAS DART. (NATIONAL OCEANIC AND
ATMOSPHERIC ADMINISTRATION NOAA, 2011) ....................................................................... 62
ILUSTRACIÓN 2-21. SISTEMA DART. (NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION
(NOAA), 2009) ..................................................................................................................... 63
ILUSTRACIÓN 2-22. COMPARACIÓN DE CÁLCULOS (LÍNEA SOLIDA) Y MEDICIONES (ESTRELLAS), DE
MÁXIMAS INUNDACIONES A LO LARGO DE LA COSTA OESTE DE LA ISLA OKUSHIRI. (TITOV &
GONZALEZ, 1997) ................................................................................................................. 73
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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ILUSTRACIÓN 2-23: PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN EN UN MODELO NUMÉRICO DE TSUNAMIS. (SATAKE,
2005) ................................................................................................................................... 78
ILUSTRACIÓN 2-24: CÁLCULO DEL DOMINIO EN EL MAR DEL ESTE (SATAKE, 2005) ............................. 80
ILUSTRACIÓN 2-25: DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE A CUADRICULA EN EL SISTEMA DE COORDENADAS
ESFÉRICAS. (NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION NOAA, 2005) .............. 85
ILUSTRACIÓN 4-1: EJEMPLO DE PARÁMETROS Y EVENTOS BASE DE DATOS “EVENTOS HISTÓRICOS”. 100
ILUSTRACIÓN 4-2: EJEMPLO DE MEDICIONES Y EVENTOS BASE DE DATOS “RUN-UPS”. ..................... 101
ILUSTRACIÓN 4-3: SECTORES DE MEDICIONES DE ALTURA DE LA OLA. ............................................. 106
ILUSTRACIÓN 11-1: ÁREAS DE RUPTURA DE LOS GRANDES TERREMOTOS EN ECUADOR Y
COLOMBIA.(SATAKE, TSUNAMIS CASE STUDIES AND RECENT DEVELOPMENTS, 2005) .............. 164
ILUSTRACIÓN 11-2. CARTA DE INUNDACIÓN POR TSUNAMI EN LA PROVINCIA DE ESMERALDAS. LAS
LÍNEAS ROJAS REPRESENTAN LA INUNDACIÓN HORIZONTAL DE CADA UNO DE LOS TRES PUNTOS
PARA LOS QUE SE COMPARA EL MODELO DE ARREAGA-VARGAS ET AL Y LAS CORRELACIONES
MULTIVARIADAS. ADAPTADO DE (SATAKE, TSUNAMIS CASE STUDIES AND RECENT DEVELOPMENTS,
2005) ................................................................................................................................. 173
ILUSTRACIÓN 12-1. DEPARTAMENTO DE TUMACO-NARIÑO. (EL HERALDO, 2010) ........................... 176
ILUSTRACIÓN 12-2. PERFIL TOPOGRÁFICO FARO TUMACO - BATALLÓN DE INFANTERÍA. (INSTITUTO
COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA INGEOMINAS, 2003) .............................................. 180
ILUSTRACIÓN 12-3. SISMICIDAD REGIONAL DEL PACIFICO. (U.S. GEOPHYSICAL SURVEY USGS, 2010)
........................................................................................................................................... 183
ILUSTRACIÓN 12-4. SISMICIDAD EN COLOMBIA. (INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA
INGEOMINAS, 2007)......................................................................................................... 184
ILUSTRACIÓN 12-5. PROYECCIÓN DE LOS SEGMENTOS EN LA FOSA COLOMBIANA. EL SEGMENTO 35
CORRESPONDE A LA SUBDUCCIÓN NORTE, EL SEGMENTO 36 CORRESPONDE A LA SUBDUCCIÓN
CENTRO, Y EL SEGMENTO 37 CORRESPONDE A LA SUBDUCCIÓN SUR. ADAPTADO DE (ASOCIACIÓN
COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA , 2009) ....................................................................... 185
ILUSTRACIÓN 12-6. DISTRIBUCIÓN DE SISMICIDAD EN PROFUNDIDAD PARA LA SECCIÓN NORTE DEL
SEGMENTO CHOCÓ, LA PARTE SUPERIOR REPRESENTA EL PERFIL TOPOGRÁFICO DE LA PARTE
CENTRAL DE LA SECCIÓN. (INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA INGEOMINAS,
2005) ................................................................................................................................. 186
ILUSTRACIÓN 12-7. DISTRIBUCIÓN DE SISMICIDAD EN PROFUNDIDAD BAJO EL CENTRO-OESTE DE
COLOMBIA PARA EL SEGMENTO CALDAS, LA PARTE SUPERIOR REPRESENTA EL PERFIL
TOPOGRÁFICO DE LA PARTE CENTRAL DE LA SECCIÓN. (INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y
MINERIA INGEOMINAS, 2005) ............................................................................................ 187
ILUSTRACIÓN 12-8. DISTRIBUCIÓN DE SISMICIDAD EN PROFUNDIDAD BAJO EL SUROESTE DE COLOMBIA
PARA EL SEGMENTO SUR, LA PARTE SUPERIOR REPRESENTA EL PERFIL TOPOGRÁFICO DE LA PARTE
CENTRAL DE LA SECCIÓN. (INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA INGEOMINAS,
2005) ................................................................................................................................. 188
ILUSTRACIÓN 12-9. TASA DE EXCEDENCIA PARA LA FALLA SUBDUCCIÓN NORTE (ASOCIACIÓN
COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA , 2009) ....................................................................... 190
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ILUSTRACIÓN 12-10. TASA DE EXCEDENCIA PARA LA FALLA SUBDUCCIÓN CENTRO. (ASOCIACIÓN
COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA , 2009) ....................................................................... 191
ILUSTRACIÓN 12-11. TASA DE EXCEDENCIA PARA LA FALLA SUBDUCCIÓN SUR. (ASOCIACIÓN
COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA , 2009) ....................................................................... 191
ILUSTRACIÓN 12-12. SISMICIDAD EN COLOMBIA 1990-2006. (U.S. GEOPHYSICAL SURVEY USGS,
2009) ................................................................................................................................. 192
ILUSTRACIÓN 12-13. CURVAS ISOSISTAS. (PRIETO, FOSHI, & VENTURA, 2011)............................... 195
ILUSTRACIÓN 12-14. DEVASTACIÓN DEL TERREMOTO DE 1979 (CASTRILLÓN, 2005)....................... 197
ILUSTRACIÓN 12-15. LICUEFACCIÓN DE TUMACO PRODUCIDA POR EL TERREMOTO DEL 12 DE
DICIEMBRE DE 1979 (INGEOMINAS-IGAC, 2005). ............................................................. 198
ILUSTRACIÓN 12-16. CONSTRUCCIONES PALAFITICAS. (CASTRILLÓN, 2005) ................................... 199
ILUSTRACIÓN 12-17. CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN SOBRE LA PLAYA. (WILCHES-CHAUX, 2010)
........................................................................................................................................... 199
ILUSTRACIÓN 12-18. MAPA DE LICUACIÓN POTENCIAL DE TUMACO. (INSTITUTO COLOMBIANO DE
GEOLOGÍA Y MINERÍA INGEOMINAS, 2003) ........................................................................ 200
ILUSTRACIÓN 12-19. UBICACIÓN DE LOS PUNTOS SUPUESTOS PARA LA SUBDUCCIÓN NORTE, CENTRO Y
SUR POR EL ESTUDIO DE AMENAZA SÍSMICA PARA COLOMBIA 2009. (GOOGLE MAPS)............... 202
ILUSTRACIÓN 12-20. PUNTO DE REFERENCIA PARA EL CÁLCULO DE LA ALTURA MÁXIMA DE LA OLA.
(GOOGLE MAPS) .................................................................................................................. 202
ILUSTRACIÓN 12-21. EJEMPLO MAPA DE AMENAZA POR TSUNAMI (TUMACO) REPRESENTA LA
SUBDUCCIÓN SUR, MECANISMO FOCAL INVERSO, LONGITUD EPICENTRAL DE 110.66 KM,
PROFUNDIDAD DEL SISMO DE 15 KM Y MAGNITUDES (MW) ENTRE 5 - 8.9. ................................ 205
ILUSTRACIÓN 12-22. DETALLE DE LA INUNDACIÓN HORIZONTAL PARA LA ISLA DE TUMACO Y LA ISLA EL
MORRO. .............................................................................................................................. 206
ILUSTRACIÓN 13-5: ZONAS SEGURAS SEGÚN EL TIPO DE MAREA. (ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE
INGENIERÍA SÍSMICA , 2009) ................................................................................................. 216
ILUSTRACIÓN 13-6. MAPA DE AMENAZA QUE SEÑALA LAS ZONAS SEGURAS PARA EVACUACIÓN EN CASO
DE UN TSUNAMI DE ACUERDO A LA CCCP. (CASTRILLÓN, 2005) ............................................. 218
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1. INTRODUCCIÓN
Los tsunamis se generan a partir de diferentes procesos o mecanismos, estos pueden
ser poco frecuentes, como el causado por la erupción de un volcán marino que genera
ondas de impulso o pueden deberse a deslizamientos que se depositan en el mar o
deslizamientos marinos, los cuales son producto de la ladera de una isla volcán o de
las dorsales oceánicas respectivamente; sin embargo, existen otros más recurrentes,
es el caso de los tsunamis que se genera a partir de los eventos sísmicos, que a su
vez se crean por la interacción y el choque de placas tectónicas; en algunas ocasiones
los bordes de las placas se traban producto de múltiples asperezas, generando una
deformación acumulable con el paso del tiempo la cual comprime las rocas hasta
exceder su límite de resistencia, este produce una falla en la roca de forma frágil y
subita; lo que genera una fractura que reduce los esfuerzos en el sitio de ruptura, pero
redistribuye los esfuerzos en sitios cercanos (Knott, 1908). Esto logra que la fractura
se propague, generando ondas internas de sismo que se propagan en gran parte por
la placa marina, por el agua y unas pocas a través de la tierra; el evento sísmico
puede generar fallas inversas que tienen repercusión en el agua, generando una
energía hidráulica representada en una ola (onda de extrema amplitud y periodo) que
se propaga a través de los océanos y sólo se disipa cuando choca con la costa
(Gutenberg, 1939).
Los eventos más destructivos de la historia se han generado en la zona del pacifico,
por ejemplo: el 9 de marzo de 1957 en las Islas Aleutianas un sismo de 8.3 en la
escala de Richter, generó un tsunami que se detectó en todo el pacifico con olas de
hasta 16 metros de altura, rompió en las costas de Hawái generando grandes daños.
Otro ejemplo destructivo, fue el sismo registrado en Chile el 22 de mayo de 1960, un
sismo de 9.5 en la escala de Richter generó un gran tsunami que devastó toda la
ciudad de Valdivia y se propagó por todo el océano hasta Japón (Satake, 2007), ahora
bien, se podría pensar que estos eventos son aislados y no hacen parte de la
problemática actual, pero en realidad este es un proceso interminable que
recientemente ha afectado al mundo, por ejemplo: el tsunami del 26 de diciembre de
2004 en Indonesia que impactó en casi todas las costas del Océano Índico, el sismo
del 27 de febrero de 2010, un sismo de 8.8 en la escala de Richter generó un tsunami
que afecto las costas de Concepción en Chile. (El Mundo, 2010) y aún más reciente el
sismo de Tohoku del 11 de Marzo de 2011, el cual tuvo un mecanismo focal inverso de
ángulo bajo con una magnitud de 9 en la escala de momento generando una mortal
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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ola que se adentro aproximadamente 5 kilómetros en la costa de Sendai (U.S.
Geophysical Survey USGS, 2011).
1.1. JUSTIFICACIÓN
A nivel de eventos en el pacifico colombiano hay dos casos históricos y
representativos como el del 31 de enero de 1906 “Al parecer, el tsunami penetró por la
boca de los ríos y arraso varias poblaciones como el charco. Los efectos
generalizados de la licuación fueron abundantes en toda la costa pacífica”. El otro
evento fue el 12 de diciembre de 1979, con un sismo de magnitud cercana a 8, donde
los efectos del tsunami en las poblaciones de Tumaco, Guapi y el charco dejaron
varios cientos de muertos y una destrucción total. (Gallego, 2010)
Por el tipo de daños causados es muy importante el análisis de estos procesos en
nuestro país, más específicamente en el pacifico que presenta una zona de
subducción entre la placa Nazca y la Suramericana (Instituto Colombiano de Geologia
y Mineria INGEOMINAS, 2005). Este proceso está asociado a la liberación de energía
del llamado cinturón de fuego del pacifico el cual libera alrededor del 75 % de la
energía interna del planeta; para entender este comportamiento es importante la
explicación del desplazamiento de las placas por la teoría de la deriva continental,
según la cual el desplazamiento sucede desde hace millones de años gracias al
proceso de convección en el manto, esta explicación acerca del mecanismo del
desplazamiento continental permitió comprender el proceso de subducción que se
manifiesta en el pacifico, por tanto se considera una zona de alta sismicidad o por su
efecto, tsunamicidad. (Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS,
2005)
Dada las posibilidades de ocurrencia que existen de este proceso por el motivo
anteriormente mencionado, es necesario evaluar el nivel de amenaza por tsunami. Sin
embargo, las metodologías empleadas en ocasiones son muy complejas haciendo
necesario tener equipos de medición para muchos parámetros diferentes, por lo cual
se busca simplificar la evaluación de la amenaza creando correlaciones sencillas. La
ciudad de Tumaco ubicada en el sur de la costa del pacifico colombiano, está en una
zona de riesgo por tsunami; esta ciudad de aproximadamente 160.000 habitantes,
importante para el departamento de Nariño y para el país, merece un estudio detallado
de estos eventos y un análisis para establecer mediante correlaciones, la amenaza a
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 23 de 233
la que pudiera estar sometida y de esta manera se estudie la creación o mejora de
planes de prevención, evacuación o mitigación de este evento.
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. Objetivo general
Establecer el nivel de amenaza por tsunami mediante correlaciones multivariadas.
1.2.2. Objetivos específicos
Realizar un inventario de tsunamis a nivel mundial.
Realizar un inventario de métodos o modelos para la evaluación del nivel de
amenaza por tsunamis.
Establecer el nivel de amenaza por tsunami en Tumaco.
1.2.3. Alcance
El siguiente trabajo busca evaluar el nivel de amenaza por tsunami por medio de
correlaciones multivariadas a través de un inventario de datos históricos y modelos
que permitan alcanzar el objetivo del proyecto. La investigación cuenta con algunas
limitaciones las cuales estarán implícitas en la evaluación final de la amenaza para el
caso piloto de Tumaco.
- El inventario de la base de datos contiene información acerca de la generación,
propagación e inundación, sin embargo algunos datos históricos no son
confiables a la hora de realizar la modelación, encontrando inconsistencias
debido a la dudosa procedencia de estos datos.
- La sismología e instrumentos calibrados aparecieron a finales de 1800, en esta
época los sismólogos encontraron gran cantidad de eventos en todo el mundo,
sin embargo los instrumentos de la época solo detectaban eventos de gran
magnitud, siendo esta otra razón para encontrar falencias en la precisión y falta
de parámetros en las bases de datos.
- Antes de la década de 1800, parámetros como magnitudes, horarios,
ubicaciones de los terremotos y origen del tsunami, se determinaban a partir de
de las descripciones de los terremotos y efectos del tsunami por medio de
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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testigos oculares, la incertidumbre de estos datos conduce a estadísticas no
tan precisas en las bases de datos.
- La investigación realizada pretende la evaluación del nivel de amenaza por
tsunami únicamente de origen sísmico, por otro lado, efectos como
subsidencia, amplificación de ondas, licuación y seiches no son tenidos en
cuenta para la evaluación de la amenaza por medio de correlaciones.
- Las correlaciones necesarias para la evaluación de amenaza por tsunami
representan una modelación que relaciona causas y efectos a través del
inventario de tsunamis a nivel mundial, observando el comportamiento pero sin
tener una modelación avanzada (tres dimensiones, efectos locales, entre otras)
del evento.
- El mecanismo focal de un sismo está determinado por la orientación en el
espacio de los planos de falla y el desplazamiento del plano principal descritos
en función de tres parámetros que corresponden a los ángulos strike, dip y
rake, sin embargo para la investigación y aplicación realizada el mecanismo de
falla se generalizo sin tener en cuenta estos ángulos internos implícitos en el
mecanismo focal.
- los mapas representan la amenaza determinada por medio de las correlaciones
realizadas donde se encuentran implícito algunas limitaciones: la topografía de
Tumaco se encuentra bajo reserva militar debido a la ubicación del batallón de
infantería por lo que se tomo una pendiente promedio teniendo en cuenta las
elevaciones máximas de Tumaco y su topografía casi uniforme en toda la
ciudad a excepción del cerro el Morro; otra limitación está relacionada con la
dispersión de los datos en cuanto a mediciones, precisión y por supuesto la
incertidumbre de los resultados.
- El proyecto evalúa la amenaza por tsunami por medio de correlaciones
halladas mediante un análisis estadístico implementado para un caso piloto en
Tumaco-Nariño, evaluando así la amenaza producto de la subducción entre la
placa Nazca y la Suramericana, creando escenarios sintéticos mostrados en
mapas de amenaza que tienen en cuenta la media del error relativo obtenido
de cada correlación hallada.
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2. MARCO TEÓRICO
2.1. DEFINICIÓN DE TSUNAMI
Un tsunami es una onda oceánica generada por procesos submarinos o costeros,
como terremotos, deslizamientos de tierra o erupciones volcánicas. La mayoría de los
tsunamis son causados por grandes terremotos superficiales a lo largo de las zonas de
subducción. La palabra tsunami se origina de una combinación de dos jeroglíficos
japoneses, que se traducen juntos como “ola en el puerto”. Este término ha sido
adoptado por la literatura científica.
Por lo general, las olas del tsunami son entendidas como olas en la superficie
gravitacional que exhiben periodos desde aproximadamente 10 2 segundos, hasta 104
segundos refiriéndose a ondas largas, involucrando así el movimiento desde la capa
del subsuelo hasta el espesor de agua. (Levin & Nosov, 2009)
La formación de los tsunamis está principalmente relacionada por los movimientos
sísmicos en el fondo marino, deslizamientos y colapsos (bajo el agua), y erupciones
de volcanes marinos. Hay que tener en cuenta la posibilidad de una combinación de
varias causas; por ejemplo, deslizamientos bajo el agua provocados por terremotos,
los cuales pueden proveer una energía adicional a las olas del tsunami formadas por
el desplazamiento del fondo marino. Por lo tanto, la principal causa de un tsunami
consiste en fuertes desplazamientos verticales del fondo del mar debido a los
terremotos producidos bajo el agua. (Levin & Nosov, 2009)
2.2. PARÁMETROS DEL TSUNAMI
2.2.1. Amplitud y altura de las olas
La amplitud del tsunami es medida de cero a pico, ya sea positivo o negativo. La altura
de la ola, se mide hasta el pico también. Entonces, la altura de la ola es medida por
los mareógrafos, mientras que la amplitud del tsunami se mide a partir del nivel
estimado de la marea en el transcurso del tiempo. Al igual que las ondas sísmicas, el
movimiento inicial ya sea positivo o negativo brinda información sobre el origen del
tsunami. (Satake, 2007)
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Por ejemplo, los movimientos iníciales del tsunami de 2004, en el océano índico
fueron negativos en el este del origen (Tailandia) pero positivos en el oeste (Maldivas),
como se muestra en la Ilustración 2-1.
Ilustración 2-1: Forma de las olas del tsunami del 2004 Sumatra-Andaman (Satake, 2007)
Por lo general, el origen de las olas del tsunami es caracterizado por su dimensión
horizontal (L) de aproximadamente 100 kilómetros, lo cual supera considerablemente
la profundidad (H) típica de los océanos del mundo de aproximadamente 4 kilómetros.
Se produce un proceso transitorio como resultado de ondas gravitacionales generadas
en el origen con una longitud de onda . Desde el punto de vista de hidrodinámica
estas olas son grandes . La velocidad de propagación de grandes olas en
depósitos de profundidad es determinada mediante la formula √ , donde es
la aceleración de la gravedad. Para una profundidad de aproximadamente 4km la ola
del tsunami se propaga con una velocidad de magnitud de 720 km/h. El periodo de un
tsunami se puede estimar con la longitud de onda y la velocidad de propagación
. La amplitud de la ola en mar abierto, hasta en el caso de eventos
catastróficos, rara vez excede el metro. (Satake, 2007)
La amplitud de la ola incrementa al acercarse a la costa (lo cual determina en gran
medida el peligro de dichas olas) y también de acuerdo al relieve del fondo del mar.
Una disminución en la profundidad del agua, genera una disminución en la velocidad
de propagación de la ola, y consecuentemente, la compresión de un grupo de olas en
el espacio y un incremento de sus amplitudes. Para el caso de eventos catastróficos
las medidas de altura de la ola están en el rango de 10 a 30 metros, esta ola es capaz
de inundar de 3 a 5 Km de costa. Un esquema del tsunami con los principales
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 27 de 233
parámetros del proceso se muestra en la Ilustración 2-2. Se debe tener en cuenta que
la altura máxima de las olas se puede lograr en la costa, en el límite de la inundación o
en cualquier punto entre estas.
Ilustración 2-2: Parámetros de llegada de un tsunami (Satake, 2007)
El peligro llevado por las olas del tsunami se relaciona principalmente a tres factores:
la inundación repentina en tierra, el impacto de las olas sobre la infraestructura y la
erosión. Fuertes corrientes de agua, con velocidades de decenas de metros por
segundo son capaces de destruir casas y hasta desplazarlas, sumergir estructuras,
destruir puentes y edificios en los puertos. Además de esto, los daños pueden ser a
causa de incendios, contaminación del medio y epidemias resultantes por la
devastación de la infraestructura en las costas. Dependiendo de la escala del área en
la cual se manifestó la fuerza destructiva del tsunami, se clasifica este evento como,
local, regional y remoto ó tsunamis transoceánicos. Los tsunamis locales son eventos
destructivos de los cuales se concentran distancia no superiores a 100 km del origen.
Si la destrucción se produce a distancias de hasta 1000 km del origen, este tipo de
evento se clasifica como regional y cuando supera los 1000 km, como tsunamis
transoceánicos. (Satake, Tsunamis, 2007)
La ocurrencia de tsunamis transoceánicos es mucho menos frecuente, pero son,
naturalmente más peligrosos. Después de causar una destrucción significativa en las
cercanías del origen, estas ondas son capaces de viajar a miles de kilómetros del
origen llevando consigo muerte y devastación.
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2.2.2. Inundación y alturas de “run-up”
La altura del tsunami en tierra es llamada profundidad de flujo cuando es medida
desde el nivel del suelo, y altura de inundación cuando es medida en relación con el
nivel del mar en el momento de llegada del tsunami. La máxima altura de inundación
es llamada “altura de Run-up”.
Debido a que los niveles de la marea en el momento de las mediciones y llegada del
tsunami por lo general son diferentes, se requieren correcciones necesarias para los
datos.La distancia horizontal de penetración de agua medida de la costa se llama
inundación horizontal.
Los estudios posteriores a eventos se han llevado a cabo después de grandes
tsunamis. Un elemento esencial de estos estudios es medir las alturas del tsunami a lo
largo de la costa definidas a partir de diversos parámetros, tales como daños en
edificios y otras construcciones, marcas de agua en muros, marcadores vegetativos
como líneas de corte, decoloración o decrecimiento, o líneas de escombros
depositadas en playas. Cuando no hay evidencia física encontrada, la altura de los
tsunamis es estimada en base a testigos oculares, los cuales son considerados menos
fiables. Las entrevistas a testigos incluyen una descripción de los temblores, los
tiempos de llegada del tsunami, el número de ondas y el periodo de duración. Las
ubicaciones del evento se identifican por medio de GPS portátiles los cuales toman
medidas de altura por medio de nivelación tradicional o topografía laser. (Satake,
2007)
2.2.3. Magnitudes e intensidad del tsunami
Estimar el peligro de tsunami para una costa está basado en un análisis estadístico de
eventos, que ocurrieron en el pasado. Evidentemente, los tsunamis varían en potencia
dentro de amplios límites: desde las olas débiles que pueden ser registradas con la
ayuda de instrumentos, hasta eventos catastróficos en la costa a lo largo de cientos
de kilómetros.
La potencia de un tsunami está caracterizada, por un lado, por parámetros medibles
cuantitativamente (energía, amplitud, periodo, altura máxima de la ola, etc.), y por otro
lado, por las descripciones subjetivas del evento, reflejadas en las escalas
características del mismo, el grado de destrucción causado por la ola o las
consecuencias de la manifestación de dicho evento en la costa. (Levin & Nosov, 2009)
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2.2.3.1. Escala Inmamura-Iida
Después de numerosos intentos para introducir un parámetro cuantitativo de la fuerza
del tsunami, Inmamura (1949) y Iida (1970) (Levin & Nosov, 2009), presentaron el
concepto de magnitud del tsunami, la magnitud según ambos autores se estima de
acuerdo a la ecuación 2-1.
2-1
Donde Hmax, es la máxima altura de la ola en metros, observada en tierra o medida
por un mareógrafo. La escala tiene valores en el rango de -5 a 10.
2.2.3.2. Intensidad del tsunami
Intentos por mejorar la escala de Inmamura-Iida, Soloviev (1970) presentó la
intensidad del tsunami de acuerdo a la ecuación 2-2. (Satake, 2007)
2-2
Donde H es la altura promedio de la ola del tsunami en la costa más cercana al origen.
Actualmente se generalizo la intensidad del tsunami, y la escala correspondiente se
denomina “escala de intensidad Soloviev-Inmamura” (Levin y Nosov, 2009. P 10)
2.2.3.3. Magnitud del tsunami Mt
Abe y Hatori (1979) (Satake, 2007), propusieron modificar la escala con el fin de tener
en cuenta el debilitamiento de las olas en función del aumento de distancia desde el
origen, la magnitud se representa de acuerdo a la ecuación2-3:
2-3
Donde h es la amplitud máxima de la ola en la costa medida desde los pies hasta la
cresta, en metros, es la distancia desde el epicentro del terremoto hasta el punto
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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donde se realizo la medición, en kilómetros; a, b y D son constantes. Esta definición se
asemeja a la definición de magnitud en sismología.
2.3. TIPOS DE TSUNAMIS
Existen diferentes mecanismos para la formación de tsunamis, un número significativo
de eventos es causado por deslizamientos de tierra, procesos relacionados con
erupciones volcánicas y causas meteorológicas. De acuerdo a la base de datos de
eventos históricos de tsunamis en el océano pacifico el 79% de los eventos se debe a
terremotos, un 6% debido a deslizamientos de tierra, un 5% por erupciones volcánicas
y un 3% a causas meteorológicas, el 7% de eventos restantes son de causa
desconocida. (Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics,
2011)
2.3.1. Tsunamis de orígenes no sísmicos
2.3.1.1. Por deslizamientos
Los tsunamis generados por deslizamientos de tierra, son ondas en la superficie
gravitatoria causados por deslizamientos de tierra o flujos de lodo bajo el agua,
fragmentos de costa, rocas y icebergs, incluso por el colapso en el agua de
construcciones en los puertos, actualmente más del 80% de tsunamis por
deslizamientos han sido causado por este tipo de mecanismos. Sin embargo estos
eventos por deslizamientos de tierra pueden ser generados por fuertes terremotos.
Los deslizamientos son usualmente resultado de material sedimentario acumulado por
cientos de años, con el tiempo las masas sedimentarias en las laderas pierden
estabilidad. Algunos de los factores que provocan un deslizamiento se presentan a
continuación:
Erosión de la capa sedimentaria en una pendiente empinada bajo el agua.
Construcción de proyectos en la costa.
Lluvias prolongadas, que dan como resultado la saturación de tierras costeras.
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Masas sedimentarias, depositadas bajo el agua durante muchas décadas, acumularon
gran energía potencial. A medida que estas pierden estabilidad son capaces de
moverse sobre el fondo del océano con altas velocidades, transfiriendo parte de
energía potencial acumuladas a las olas del tsunami. (Levin & Nosov, 2009)
2.3.1.2. Volcánicos
Los tsunamis de origen volcánico son causados por explosiones de islas volcánicas,
erupciones de volcanes marinos y el aterrizaje de flujos piroclásticos en el agua. Son
fenómenos capaces de dar lugar a olas, con gran fuerza destructiva inferior a los
tsunamis de origen sísmico. Actualmente, se conocen 66 tsunamis de origen
volcánico sólo en la región del pacifico, y en 10 de estos eventos las olas alcanzaron
alturas de hasta 10 metros y algunas llegaron hasta los 55 metros. (Levin & Nosov,
2009)
Los principales mecanismos físicos de generación de tsunamis volcanogénicos son los
siguientes:
La descarga en el agua de un gran volumen de materia (desde el flujo de lava
hasta explosivas erupciones).
El colapso de una caldera, explosión de una isla volcánica.
Flujos piroclásticos, deslizamientos de tierra, etc.
Terremotos volcánicos.
Los deslizamientos pueden ser mecanismos más propios de volcanes en las costas,
aunque no se deben excluir los deslizamientos submarinos de tierra y las erupciones
submarinas. (Levin & Nosov, 2009)
Uno de los eventos más catastróficos de origen volcánico, es representado por las
olas causadas por la actividad del volcán Krakatoa en Agosto 26 de 1883. A las 17:00,
hora local, se iniciáron una serie de fuertes explosiones, seguidas de una nube de
cenizas a una altura de hasta 25 kilómetros. Se formó un pequeño tsunami de 1.2 m
de altura de la ola. El 27 de Agosto, en la mañana, se dieron una serie de explosiones
colosales: la primera explosión destruyó la montaña Perboewatan en la isla Krakatoa;
la montaña Danan, que era de unos 500 m de altura, explotó y se derrumbó, dando
lugar a un tsunami con olas de hasta 10 m de altura. Finalmente, la tercera explosión
tuvo lugar en la isla Krakatoa, donde el volcán hizo erupción destruyendo un área de
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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300 km2, la ceniza cubrió el territorio. Las olas resultantes de esta última explosión
alcanzaron alturas de 42m, estas entraron unos 5 km a la isla. La altura promedio de
las olas durante el evento fue de 15 m. al menos 36.000 personas murieron, unas 300
aldeas fueron destruidas. El tsunami provocado por la erupción del volcán fue medido
por todos los mareógrafos, no solo en el océano indico, sino también en el pacifico y
atlántico. Lejos de las costas, las amplitudes de onda fueron relativamente pequeñas.
2.3.1.3. Meteorológicos
Como resultado de la influencia de diversos procesos atmosféricos en la capa de
agua, se pueden formar ondas largas, similares en características a las olas
producidas por tsunamis de origen sísmico. En 2009, Levin y Nosov (pag 171),
definieron estas olas como “meteo tsunami”. Las principales casusas de este
mecanismo surgen por el movimiento de la presión atmosférica. A diferencia de otros
mecanismos de generación de tsunamis en este caso, es importante el efecto de
resonancia, cuando la velocidad de propagación de las perturbaciones atmosféricas y
su periodo están cerca de llegar a la velocidad de grandes olas.
Los meteotsunamis representan un poco de todos los fenómenos, la atmosfera, el tren
de ondas gravitacionales u otra perturbación atmosférica conduce a la formación de
meteotsunamis. Sin embargo, solo en la región del pacifico se han registrado 36
eventos, que son clasificados como tsunamis de origen meteorológico.
La intensificación de procesos atmosféricos, por ejemplo en el caso de ciclones
tropicales conduce a perturbaciones de la capa de agua y generación de ondas largas.
El paso de ciclones es casi siempre acompañado por oscilaciones significativas de la
presión atmosférica, y desarrollo de agitación de la tormenta. Parte de la energía de
estos procesos atmosféricos, debe transformar la energía en ondas largas.
2.3.1.4. Cosmogónicos
Se ha demostrado que la posibilidad de eventos catastróficos se puede deber a
cuerpos que caen en el océano desde el espacio exterior, en todos los continentes se
encuentran cráteres que se han interpretado como huellas de colisiones de meteoritos
en la tierra. Estos cráteres contienen roca producida bajo altas presiones y muestran
signos de transformación en sus componentes minerales al chocar con la ola.
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Actualmente, se han encontrado cerca de 150 objetos de dimensiones características
desde 1.2 km, hasta 100 km. Gran parte de los meteoritos en los océanos, y es en el
lecho marino donde se encuentran estos cráteres característicos de de accidentes de
este tipo; fenómenos que en el pasado causaron catástrofes de gran escala. (Levin &
Nosov, 2009)
Describir un tsunami cosmogónico consta de tres etapas: en primer lugar es necesario
determinar las características (dimensiones, densidad y velocidad) de los meteoritos
que pueden caer en el océano, y estimar la probabilidad de este evento. En segundo
lugar, se debe describir el proceso no-lineal de la interacción de un meteorito con la
columna de agua y las características de estos cuerpos. Finalmente, se deben
analizar las peculiaridades de propagación del tsunami cosmogónico en mar abierto y
el movimiento y llegada de las olas hacia la costa. Estas tres etapas están conectadas
con numerosas incertidumbres que surgen, más que todos porque no se tienen
registros de tsunamis cosmogónicos en la historia. (Levin & Nosov, 2009)
2.3.2. Tsunami de origen sísmico
Los tsunamis de origen sísmico se caracterizan por tres etapas: la generación de la
ola, la propagación de esta ola en el mar y la inundación en la costa. Esta división se
encuentra relacionada con la existencia de diferencias esenciales en los procesos
físicos que controlan una u otra etapa. Para eventos de tipo sísmico, a causa de
terremotos submarinos generan un alto incremento en la altura de la ola, parte de la
energía de la fuente sísmica es capturado por la columna de agua y se transfiere,
principalmente a las demás olas en movimiento. (Levin & Nosov, 2009)
2.3.2.1. Proceso de subducción
Para comprender el proceso de subducción es necesario referirse a la tectónica de
placas, según la cual la corteza terrestre está dividida en fragmentos que se desplazan
sobre el manto (Ilustración 2-3), lo cual puede explicarse por la teoría de Wegener.
(Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005)
La teoría de deriva continental fue propuesta en 1912 por Alfred Wegener en
Alemania. La teoría sugiere que los continentes no son fijos, sino que se “derivan” a
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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través del tiempo. La tectónica de placas es el nombre de la teoría que proporciona la
hipótesis de Wegener. (Gribbin, 1986)
Ilustración 2-3: Distribución superficial de las placas litosféricas. (Villanueva, 2011)
La teoría se basa en el parecido de la fauna y fósiles encontrados en diferentes
continentes, que a pesar de estar separados por varios miles de kilómetros presentan
esta similitud, además de la manera en que parecen encajar los continentes a cada
lado del océano. Wegener afirmo que los continentes estuvieron unidos formando un
súper continente llamado Pangea, que significa “toda la tierra”. Además propuso que
los continentes se desplazan sobre la capa de la tierra conformada por los océanos
por medio de un desplazamiento lento. La teoría de la deriva continental explica las
relaciones existentes entre las fuerzas al interior de la tierra y los procesos de
transformación de la corteza terrestre, según esta teoría las fuerzas al interior de las
placas provocan los movimientos sísmicos.
Los terremotos del mundo tienden a concentrarse en zonas estrechas, esto se puede
explicar por medio de la teoría de tectónica de placas y la teoría de la deriva
continental. La tectónica de placas muestra que la litosfera se divide en una serie de
placas oceánicas y continentales que se pueden deslizar sobre la astenósfera. Las
placas entonces, están en constante movimiento, la interacción de las placas da lugar
a importantes procesos geológicos como la formación de cordilleras o cadenas
montañosas, terremotos y actividad volcánica.
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La mayoría de los terremotos se limitan a los estrechos y límites entre placas. La
tectónica de placas afirma que existen cuatro tipos de zonas sísmicas:
El primer tipo de zona sísmica sigue la línea de las cresta oceánicas donde la
actividad es baja y ocurre a profundidades muy superficiales, esto se debe a la
debilidad de la litosfera, donde la tensión no se acumula lo suficiente para
generar terremotos.
El segundo tipo es de terremotos asociados a pocas profundidades del foco
acompañados por actividad volcánica. Un ejemplo claro de este tipo de
sismicidad es la falla de San Andrés, allí dos placas generan fricción entre
ellas. La fricción alcanza a ser tan grande que puede generar terremotos de
grandes magnitudes.
El tercer tipo de terremoto está relacionado con la colisión de la placa oceánica
con la continental. Una placa subduce bajo la otra placa generando fosas
oceánicas de gran profundidad. Este tipo de terremotos puede ser superficial,
intermedio o profundo de acuerdo a la ubicación en la placa litosférica.
El cuarto tipo de zona sísmica se produce a lo largo de los límites de las placas
continentales, generando terremotos intermedios y de alta profundidad.
De esta manera, los sismos producidos generan una serie de movimientos relativos
entre las placas de la litósfera, estos movimientos son de tres tipos: divergentes,
convergentes y transformantes. El tipo divergente, separa las placas generando una
nueva corteza; el tipo convergente o de subducción, en el que nos centraremos más
adelante, se caracteriza por el desplazamiento de una placa que se introduce por
debajo de otra conservando las características mecánicas hasta ser consumida por el
manto; finalmente, el tipo transformante, las placas se deslizan horizontalmente sin
que exista destrucción de alguna.
El proceso físico que ocurre en las zonas de subducción o de tipo convergente inicia
cuando dos o más placas tectónicas colisionan de manera continua. El proceso ocurre
cuando una placa generalmente más densa, se subduce bajo la otra produciendo una
zona inclinada de sismicidad conocida como zona de “Wadati-Benioff”. Esta zona se
sumerge y en algunos casos alcanza hasta 700 km al interior de la Tierra, con una
inclinación de 40° a 60° (Bergoeing & Protti, 2009), mientras la otra placa asciende
dando origen a relieves cordilleranos (Ilustración 2-4). Ejemplos claros de este proceso
son la subducción de la placa de Nazca bajo la Cordillera Andina; o las Fosas
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Marianas, ubicadas en la gran placa del pacifico, descienden en el borde de la placa
de Eurasia. Esta se curva hacia el norte (isla de Guam) y la parte inferior de la placa
se encuentra cerca de 12.000 metros por debajo del océano pacifico. La placa que
subduce está constituida por gabros y peridotitas lo que la hace más densa,
descendiendo hacia el interior de la tierra. Debido a que la temperatura y la presión
aumentan, la placa se funde en el manto terrestre fusionando sus materiales
ascendiendo a la corteza terrestre a través del magma dando lugar a la creación de
volcanes o cordilleras.
Ilustración 2-4: Proceso de subducción. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2009)
Cuando la placa alcanza grandes profundidades de hasta 100 km, los minerales
hidratados pasan a estabilizarse convirtiéndose en estructuras más estables donde se
libera el agua contenida en estos, de esta manera el agua reduce el punto de fusión
fundiendo los materiales presentes en el manto. De esta manera se pueden identificar
la formación de algunos volcanes, montañas, cordilleras, islas y fosas oceánicas como
producto de procesos de subducción. El magma asciende a través de las zonas de
colisión constituyendo reservorios que alimentan los volcanes, estos reservorios se
sitúan a unos 8 ó 10 km, de profundidad en la corteza terrestre. (Bergoeing & Protti,
2009)
Las zonas de subducción son zonas de convergencia, donde se generan la mayoría
de los volcanes de tierra y sismos producidos al interior de los límites entre dos placas
(Ilustración 2-5). Los sismos producidos por este proceso se pueden dar en diferentes
ambientes tectónicos, fosa, cuando ocurre la flexión en la placa oceánica o como se
explicó anteriormente, por el choque entre placas y la zona de Benioff, donde la
corteza subduce las placas convergentes, generando sismos profundos.
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Ilustración 2-5: Esquema general de la zona de subducción (Instituto Colombiano de Geologia y
Mineria INGEOMINAS, 2005)
Las zonas de subducción son las fuentes de los terremotos más frecuentes a nivel
global, liberando la mayor cantidad de energía sísmica con un 91% a nivel mundial,
de acuerdo al informe de caracterización de fuentes sísmicas de subducción (Instituto
Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005). Existen zonas muy grandes
donde este proceso se da frecuentemente, como ocurre en el cinturón de fuego
(Ilustración 2-6).
Ilustración 2-6: Cinturón de fuego del pacifico. (USGS, 1999)
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Los sismos por subducción generan una ruptura de la falla que se propaga por la
litósfera y produce una respuesta elástica de la corteza, simultáneo a esto, en la
superficie de la tierra, sobre la ruptura y adyacente a esta se generan grandes
desplazamientos horizontales y verticales que acompañan el terremoto. Los
terremotos por subducción se caracterizan por amplias longitudes de ruptura mayores
a 100 km, áreas de ruptura de 103 a 105 km2, desplazamientos desde 5 y mayores o
iguales a 20 km y magnitudes Mw de 7.5 a 9.5.
Una característica importante de la subducción la constituye la distribución de los
terremotos en profundidad la cual depende de parámetros de las placas, geometría y
morfología de la litósfera, la velocidad y la historia tectónica. (Instituto Colombiano de
Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005)
De acuerdo al informe de caracterización de fuentes sísmicas de subducción, existen
dos tipos de subducción, chile o andino y Marianas o Back-arc. (Ilustración 2-7).
Andino:
Buzamiento bajo
Acoplamiento alto
Poca profundidad de fosa
Subducción en placas jóvenes de baja densidad
Magnitudes de sismos Mw>8.7
Back-arc
Buzamientos altos
Acoplamientos bajos
Grandes profundidades de fosa
Subducción en placas antiguas, densas y rígidas
Magnitud de sismos Mw<8.7
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Ilustración 2-7: tipos de zonas de subducción. (Instituto Colombiano de Geologia y Mineria
INGEOMINAS, 2005)
Los principales factores que controlan el tamaño y localización de sismos catastróficos
en zonas de subducción se relacionan con la velocidad entre placas adyacentes,
geología de los materiales, área de contacto entre placas, temperatura y presión de
fluidos y profundidad del sismo. Rugosidades en la placa adyacente como montañas
submarinas, y zonas de fractura, producen un acoplamiento que generara el proceso
de subducción. (Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005)
2.3.2.2. Mecanismo Focal
El mecanismo focal se refiere a la dirección del deslizamiento en un terremoto y la
orientación en la que este se presente. Los mecanismos focales pueden ser
calculados con la ayuda de la información registrada por los sismogramas. Estos
mecanismos focales normalmente son mostrados en mapas como símbolos similares
a “pelotas de playa”. Dicho símbolo representa la proyección de un plano horizontal
alrededor del origen de un terremoto. (U.S Geological Survey USGS, 2010)
Los mecanismos focales de los terremotos permiten determinar los procesos físicos
que dieron lugar al terremoto, teniendo en cuenta el foco del terremoto y el estado de
esfuerzos en este lugar. Para la determinación del mecanismo focal, se requieren
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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deducir los parámetros del sismo ocurrido en el foco y de esta manera conocer las
propiedades elásticas del medio
Para comprender como ocurren los mecanismos focales se deben tener en cuenta
algunos términos importantes a este proceso. Considerando la existencia de una falla
geológica en la superficie la cual actúa como un plano que corta en dos a un bloque,
de acuerdo a este movimiento relativo entre los bloques se pueden identificar distintos
tipos de falla. Una falla normal ocurre cuando en el movimiento ambos bloques tienden
a separarse, si por el contrario los bloques tienden a juntarse se habla de una falla
inversa, estos tipo de falla se denominan “dip-slip”. Las fallas de rumbo ocurren
cuando los bloques tienden a desplazarse uno respecto al otro, esta falla de rumbo o
“strike-slip” puede ser de derecha o izquierda si se acerca al bloque de la derecha o si
se acerca al bloque de la izquierda como se muestra en la Ilustración 2-8. (Valenzuela,
2007)
Ilustración 2-8: Mecanismos focales. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2010)
La técnica de obtención del mecanismo focal de los terremotos ha evolucionado, sin
embargo el método más común es la evaluación por medio del uso de la polaridad por
impulso de ondas P, cuando el número de polaridades no es suficiente para obtener
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 41 de 233
una solución, se usa la técnica de inversión de ondas. Actualmente existen técnicas y
métodos numéricos para el estudio de mecanismo focales de terremotos.
2.3.2.3. Polaridad por llegada de ondas p
A continuación se muestra un aparte de (Valenzuela, 2007), donde se explica
claramente el método de polaridad de ondas p.
Este método consiste en el análisis de las primeras ondas P registradas. De acuerdo a
la geometría del plano de falla y la dirección de la dislocación o desplazamiento de la
falla, se usa la teoría de los rayos donde se proyectan estos rayos en todas las
observaciones para determinar el ángulo con respecto a la fuente u origen del evento.
Para esto se sitúa una esfera imaginaria en el foco y se calcula el azimut y orientación
del rayo. En cada estación se determina el sentido de la primera llegada de las ondas
P, el cual se grafica considerando la superficie de la tierra y de esta manera se podrá
identificar los cuadrantes de compresión y de dilatación asociados al mecanismo focal
del evento. Una vez calculada la orientación del rayo sísmico a cada estación se
representa en una proyección estereográfica. Cada punto obtenido se dibuja en la
parte gris, si el suelo se levanta, cuadrante de compresión, y en blanco si el suelo se
hunde en la primera llegada, cuadrante de dilatación.
La esfera focal, es el resultado de las gráficas en una esfera que rodea la fuente y que
muestra los ángulos con respecto a la fuente. La representación de los datos de cada
estación sísmica se realiza por medio de tres símbolos diferentes: un círculo negro, un
circulo blanco y una x (Ilustración 2-9). Si la primera llegada de la onda P es hacia
arriba se denota con un circulo negro, si por el contrario es hacia abajo se denota con
el circulo blanco, el símbolo x indica que la llegada del rayo o punto fue muy débil
como para su identificación.
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Ilustración 2-9: Representación del cálculo del mecanismo focal mediante el método de
polaridad por llegada de ondas P. (Muñoz-Martin y Vicente, 2010, p. 24)
Una vez dibujados todos los puntos de primera llegada de ondas P, se buscan
ciclografías que separen los símbolos por medio de planos nodales, entonces se
rellenan los cuadrantes grises o negros para círculos negros y blancos para los
círculos blancos, de esta manera se determina la falla asociada al terremoto, el
mecanismo focal de un sismo entonces, queda determinado por la orientación de los
planos principal y el plano de falla, además de la dirección de desplazamiento relativo
entre las caras de plano de falla.
2.3.2.4. Tensor de momento sísmico
A continuación, tomado de un aparte de Muñoz-Martin y Vicente (2010), donde se
explica el método de tensor de momento sísmico.
El método del tensor de momento, permite determinar el mecanismo focal a partir de la
modelación de ondas generadas durante un terremoto mediante el cálculo de las
fuerzas generadas por los desplazamientos observados en estaciones de medición,
estos cálculos entre los desplazamientos y las fuerzas se determinan por medio de las
funciones de Green. Brevemente se hará una explicación teniendo en cuenta las
consideraciones necesarias para el cálculo del tensor de momento sísmico. Es
importante conocer los parámetros y características de la fuente sísmica teniendo en
cuenta las fuerzas que actúan en el evento y el recorrido que hacen las ondas, por
esto es necesario realizar algunas consideraciones y simplificaciones relacionadas con
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 43 de 233
la modelación: primero que todo, para facilitar la modelación es necesario considerar
la tierra como un medio elástico y homogéneo y el foco sísmico como el punto donde
las fuerzas sísmicas actúan representando la fractura. Otra simplificación supone que
la distancia entre el observador y el foco es mucho mayor que la dimensión del foco.
Además de esto las distancias epicentrales deben ser mayores de 30° y menores de
90°. Finalmente las fuerzas actuantes son representadas usando un modelo de fuerza
equivalente donde los desplazamientos de la superficie terrestre son idénticos a los de
la fuente sísmica.
El mecanismo focal entonces, puede ser calculado a partir de la modelación de ondas,
el objetivo del procedimiento es encontrar los pesos que den el mejor ajuste entre los
sismogramas sintéticos y los observados a partir de las funciones de Green. El
procedimiento inicia con los parámetros de tiempo, origen y coordenadas epicentrales
y de profundidad, se deriva el momento inicial, de esta manera los parámetros
representan los valores iníciales de un procedimiento iterativo donde se calcula el
momento tensor y a su vez, los cambios hipocentrales.
2.3.2.5. Mecanismos y fallas
Los terremotos se pueden idealizar como movimientos de los planos de falla de
orientación arbitraria, donde dicha orientación, en el espacio del plano de falla y el
movimiento relativo de las caras se entiende de acuerdo a tres ángulos. Como se
muestra en la Ilustración 2-10.
El ángulo “strike” corresponde al rumbo de la falla, medido en un plano horizontal en
sentido horario y con origen en el norte geográfico. Este ángulo corresponde a la
intersección del plano de falla con la superficie horizontal. La variación del ángulo
strike definido en el mecanismo focal de un sismo se encuentra entre
.
El ángulo “Dip” corresponde al buzamiento del plano de falla, definido en un plano
vertical, desde el plano horizontal hacia abajo hasta el plano de falla. El ángulo queda
definido por la línea de máxima pendiente horizontal con respecto al plano de falla.
Los ángulos strike y dip, orientan el espacio del plano de falla. La variación del ángulo
dip definido en el mecanismo focal de un sismo se encuentra entre
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El ángulo “Rake”, corresponde al deslizamiento, este describe el movimiento del
bloque superior con respecto al bloque inferior de la falla. Este ángulo se mide desde
la horizontal hasta la nueva ubicación del punto que se encontraba adyacente al plano
del bloque inferior. La variación del ángulo rake en el mecanismo focal de un sismo
está entre
Ilustración 2-10: Definición de una falla plana con los tres parámetros de orientación (ángulos
strike, dip y rake). (Muñoz-Martin & Vicente, 2010)
El mecanismo focal, como se dijo anteriormente proporcionará la orientación del plano
de falla, el sentido de la orientación de los bloques, y el tipo de falla generadora de un
terremoto (normal, inversa o de rumbo). Esta información se representa en los
“balones de playa” donde se muestra la proyección estereográfica del hemisferio con
dos cuadrantes blancos y dos cuadrantes negros o grises, separados por planos
perpendiculares o planos nodales, donde uno de estos planos, representa la falla
generadora del sismo. (Muñoz-Martin & Vicente, 2010)
En la Ilustración2-11, los cuadrantes grises contienen las regiones a tensión (T) los
cuales reflejan el mínimo esfuerzo de compresión, y los cuadrantes blancos, contienen
el eje de presión (P), que reflejan el máximo esfuerzo de tensión. (U.S. Geophysical
Survey USGS, 2010)
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Ilustración2-11: Mecanismos Focales (USGS, "Earthquake Glossary – fault - plan solution"
2009).
Considerando los ángulos establecidos anteriormente “dip”, “rake” y “strike”, se pueden
definir los mecanismos focales de los sismos:
Los mecanismos focales de rumbo (Strike-Slip) tienen una geometría característica en
cruz (Ilustración2-11), cuando el sismo ocurre, el movimiento de las ondas P alrededor
del foco produce un movimiento de las partículas situadas en los cuadrantes negros
que las aleja del foco, ocurriendo lo contrario en los cuadrantes blancos donde las
partículas son atraídas hacia el foco. El movimiento de falla de rumbo puede ser de
izquierda o derecha, dependiendo del desplazamiento paralelo a la dirección
determinado desde el cuadrante blanco (contiene el eje P) hacia el cuadrante negro
(contiene el eje T). (Muñoz-Martin & Vicente, 2010)
Las fallas con movimiento según el buzamiento puede ser de tipo normal o inverso, la
geometría característica de estas fallas muestra tres de los cuatro cuadrantes
(Ilustración2-11). Para fallas normales el eje vertical cae en un cuadrante blanco, y
para fallas inversas en un cuadrante negro.
Finalmente las fallas con movimientos oblicuos presentan una geometría donde son
visibles todos los cuadrantes. Sin embargo, si el eje vertical está en el cuadrante
blanco la falla tiene una componente normal, si el centro está en un cuadrante negro la
falla tienen un comportamiento inverso.
En diferentes regiones del mundo se tiene gran diversidad de mecanismos focales
(Ilustración 2-12). De acuerdo a mapas de “balones de playa” (beach-balls) se pueden
realizar análisis tectónicos para el estudio de eventos de sismo y posteriores tsunamis.
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Ilustración 2-12: Mecanismos focales característicos en algunas regiones del mundo.
(Valenzuela, 2007)
2.3.2.6. Principales parámetros
Un terremoto es la liberación brusca de la energía acumulada en la corteza de tierra,
como resultado del movimiento relativamente lento de las placas de la litosfera, el
origen de un terremoto puede ser representado por el desplazamiento que se produce
debido a la falla en uno o varios planos (Levin & Nosov, 2009). En el caso de eventos
de gran magnitud la velocidad de rotura está en el rango de 75-95% de la velocidad
de las ondas S. Un terremoto se caracteriza por el momento sísmico definido por la
ecuación2-4:
[ ]
2-4
Donde es el coeficiente de rigidez medio, D es la amplitud del desplazamiento entre
los ejes opuestos de la falla, S es el área de la superficie de falla.
La magnitud de momento de un terremoto está relacionada con el momento sísmico
de acuerdo a la ecuación 2-5:
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 47 de 233
2-5
Algunos eventos sísmicos, causan tsunamis de grandes intensidades, que pueden ser
explicados de acuerdo a datos disponibles.
La magnitud de onda de superficie dada por la fórmula:
(
*
Donde, A la máxima amplitud horizontal del terreno medida en micrómetros dentro de una
variación de periodo entre , T es el periodo y D es la distancia en grados.
En 2009, Levin y Nosov afirmaron la complejidad de la relación entre los tsunamis y
los terremotos teniendo en cuenta que además de la magnitud del terremoto, la
intensidad de un tsunami puede depender de muchos parámetros tales como, la
profundidad del hipocentro, la forma y orientación del plano de falla, la duración del
proceso en la fuente del sismo, etc.
No solo debe existir una relación en la parte hidrodinámica del evento, sino también
una descripción de la fuente u origen del terremoto para comprender esta compleja
relación mencionada, los terremotos de mayor magnitud generalmente están
acompañados de tsunamis de alta intensidad, creando así una relación directa entre
ambos procesos. Prácticamente, los tsunamis significativos son generados a partir de
terremotos de magnitudes mayores a 7 en la escala de Richter.
2.3.2.7. Generación del tsunami
Parámetros de origen de tsunamis
A los terremotos que generan tsunami se les conoce como “terremotos
tsunamigénicos” este tipo de eventos se definen en términos de las magnitud de ondas
superficiales (Ms) y la magnitud del tsunami (Mt). Para entender la generación se debe
tener en cuenta que este tipo de eventos cuenta con lentas y largas rupturas en el
proceso y grandes diferencias entre el sismo y las olas del tsunami. (Satake, 2007)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Recientes modelos de la forma de la ola del tsunami muestran que los parámetros de
fallas y la localización del evento comparten características en cuanto a estreches y
poca profundidad presentes en las fallas. De acuerdo a Satake (2007), estas
características son explicadas por medio del tsunami de Nicaragua en 1992, con
magnitudes Ms=7.2 y Mt=7.9. Fue el primer tsunami de origen sísmico registrado con
modernos instrumentos. Estudios sismológicos mostraron que la duración del evento
era muy grande comparado con su tamaño, con un tiempo de aproximadamente 100
segundos. Comparaciones numéricas de las formas de onda del tsunami con los
registros de mareógrafos, mostraron la existencia de una falla estrecha de 40 km y
poco profunda, pues se extendió solo hasta 10 km del fondo del océano, la falla es la
responsable de la generación del tsunami .
Ilustración 2-13: Parámetros de llegada de un tsunami. (Satake, 2007)
2.3.2.8. Propagación del tsunami en el Océano
A continuación, tomado de un aparte de Levin & Nosov (2009), se explica la fase de
propagación de un tsunami en el océano.
Ya se ha señalado las etapas en la vida de un tsunami: generación de la ola,
propagación en mar abierto y la interacción o inundación con la costa. Para la
descripción de la propagación de los tsunamis se debe tener en cuenta una amplitud
de la ola desde aproximadamente 10-1 m, hasta 100 m, la cual es significativamente
pequeña en comparación con la profundidad del océano de103m, y esta profundidad a
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 49 de 233
su vez mucho más pequeña que la longitud de onda de 104, hasta
106m, estos parámetros permiten aplicar la teoría lineal simple de ondas largas.
Hasta el último cuarto del siglo XX todas las mediciones de olas de tsunami se
llevaron a cabo exclusivamente por estaciones en zonas costeras, solo durante las
últimas décadas se han desarrollado alcances en ingeniería que provean la posibilidad
de un registro confiable del tsunami en mar abierto, e incluso en el mismo lugar de
origen de la fuente. Las mediciones de los parámetros de la ola, realizados con ayuda
de sensores de presión en el fondo del océano, permiten afirmar que la amplitud de un
tsunami en el océano abierto, por lo general, se encuentra entre varios centímetros, y
varias decenas de centímetros. En los eventos más fuertes, la amplitud del
desplazamiento del agua en la superficie libre cerca al origen del evento, pueden
alcanzar varios metros.
En cualquier caso, a grandes distancias de la costa la amplitud del tsunami se
disminuye considerablemente en función de la profundidad del océano H, el valor H a
su vez inferior a la longitud de la onda como se dijo anteriormente, ambos parámetros
permiten una primera aproximación al considerar las ondas del tsunami como lineales,
la velocidad es determinada por la formula √ . El periodo de las olas del tsunami
se encuentra dentro del rango de 102-104s. Teniendo en cuenta la relación √
es posible reescribir la condición
Como √ . De acuerdo a esto, el rango de periodos para esta condición
siempre satisface pequeñas profundidades. Sin embargo, para periodos cortos, que se
propaguen en océano abierto, esta condición no se cumple tan evidentemente. (Levin
& Nosov, 2009)
2.3.2.9. Inundación del tsunami en el Océano
Desde la aparición del tsunami se identifican varias etapas, la formación de la onda
debido al sismo, la propagación de la onda en el océano abierto a grandes
profundidades y finalmente, la inundación como consecuencia de dicha propagación
de la onda en la plataforma continental donde, como resultado de una disminución en
la profundidad se produce una gran deformación dando lugar a la inundación en la
playa. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2008)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Minutos posteriores al terremoto se da lugar al tsunami inicial, el cual se divide en dos
eventos, un tsunami que viaja a grandes profundidades del océano o “tsunami
distante”, y un tsunami que viaja hacia las costas llamado “tsunami local”. La velocidad
de estos tsunamis varía como la raíz cuadrada de la profundidad del océano, por lo
que el tsunami distante viaja más rápido que el tsunami local.
El viaje del tsunami local a través de la plataforma continental implica un aumento en
la amplitud, además de la disminución de la longitud de onda, dando lugar a un
aumento brusco en la ola principal, En consecuencia, su energía se concentra,
aumentando sus alturas, y las olas así resultantes pueden llegar a tener características
destructivas al arribar a la costa. La primera parte de la ola llega a la costa,
manifestándose con la aparición del retroceso del mar lejos de la costa, este es un
signo de alerta común en los tsunamis. Teniendo en cuenta que el tsunami distante
viaja mucho más lejos que el tsunami local debido a una velocidad de propagación
mayor, cuando este tsunami distante se acerca a la costa ocurrirá un acortamiento y
alargamiento de la ola. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2008)
La inundación consecuente ocurrirá cuando un pico de la ola se desplaza hasta una
región cercana a la costa. El Run-up es una medida de la altura del agua en tierra,
observada por encima de un nivel de referencia del mar.
La mayoría de tsunamis generalmente no producen olas tan grandes, a diferencia de
grandes tsunamis como el evento del 2004 en el océano Indico y el evento del pasado
11 de Marzo en las costas de Japón. Los tsunamis vienen en gran parte con mareas
grandes muy fuertes de rápido movimiento lo que implica fuertes y repentinos
aumentos en el nivel del mar. Los daños causados por los tsunamis se deben a las
fuertes corrientes como consecuencia del evento y los escombros flotantes en el mar.
Después de un periodo previo a la llegada del tsunami a la costa, parte de la energía
liberada se refleja de nuevo en mar abierto por medio de variaciones bruscas de la
costa. Además de esto, el tsunami también genera un tipo de olas que se encuentran
atrapadas en la costa, estas son llamadas olas de borde que se desplazan hacia
adelante y hacia atrás paralelas a toda la costa. Estos efectos implican la llegada de
muchos tsunamis a la costa en lugar de una sola ola, debido a este comportamiento
complicado de las olas cerca de la costa, la amplitud y primera ola del tsunami no
suelen ser los más grandes, lo que da un aviso importante de advertencia para no
acercarse a las costas después del primer golpe del tsunami. (USGS, 2008)
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Teoría de los rayos
La longitud de onda del tsunami es mucho más pequeña en cuanto al cambio en la
profundidad de agua, entonces se puede aplicar la teoría métrica de los rayos en la
óptica. El frente de la ola de propagación puede ser interpretado por medio del
principio de Huygens. Esta interpretación se puede realizar por medio de un diagrama
llamado “diagrama de refracción”. Los diagramas de refracción son usados para
tsunamis de gran magnitud y para advertencia de amenaza por este tipo de evento
(Satake, Tsunamis, 2007). Tan solo con tener la ubicación del epicentro del sismo se
pueden determinar tiempos de llegada del tsunami fácilmente, la Ilustración 2-14
muestra la refracción del tsunami del 2004 en Sumatra con frentes de ola cada hora.
También existen diagramas de refracción inversa, los cuales se usan para estimar el
origen del tsunami, en este caso los frentes de ola o los rayos se trazan hacia atrás
para los correspondientes tiempos de llegada.
Ilustración 2-14. Propagación del tsunami del 2004 en el océano indico. (Satake, 2007)
Durante el proceso de propagación e inundación es importante comprender el
comportamiento de las olas y la influencia que tiene la topografía en este. Las olas
cambian de comportamiento cuando viajan por diferentes medios o trayectorias o
interactúan con otras olas. De esta manera el comportamiento de las olas está
influenciado por cuatro características: reflexión, refracción, difracción y
superposición, estas características son importantes para la modelación de un
tsunami. (Satake, 2007)
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- Reflexión:
Cuando las olas se acercan a una barrera larga y recta, estas rebotan hacia
direcciones opuestas.(Ilustración 2-15) Como se muestra en los diagramas,
cuando la serie de olas se acerca a la barrera, existe un ángulo de incidencia,
el cual es el ángulo entre el rayo y la barrera. Cuando la energía de la ola
golpea la barrera este refleja o rebota de tal manera que el ángulo de reflexión
y el ángulo de incidencia son los mismos.
Ilustración 2-15. Reflexión en barreras rectas. (Alaska Tsunami Educaton Program ATEP, 2008)
Si la barrera tiene una forma de parábola, entonces las olas se reflejaran y
convergerán a un solo punto llamado punto focal. (Ilustración 2-16)
Ilustración 2-16. Reflexión en barreras curvas. (Alaska Tsunami Educaton Program ATEP, 2008)
De acuerdo a lo anterior, la forma de la costa influirá en la reflexión de las olas,
teniendo en cuenta un comportamiento más o menos recto o curva de la costa.
- Refracción:
La refracción es la curvatura de la ola debido a diferentes profundidades de
agua, la parte de una ola en la superficie del agua se mueve más lento que la
parte de la ola en grandes profundidades
El movimiento de las olas en diferentes medios genera cambios en el
comportamiento de las mismas, como la refracción de las olas, la dirección de
los cambios de energía así como la longitud y velocidad de la ola.
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 53 de 233
- Difracción:
La difracción por lo general ocurre cuando las olas encuentran obstáculos en la
superficie, como diques, islas o la costa, la difracción es más evidente cuando
la longitud de la ola es más grande que el obstáculo o barrera. A medida que
aumenta la longitud de la ola, aumenta el grado de refracción. (Ilustración 2-17)
Ilustración 2-17. Difracción de la ola. (Alaska Tsunami Educaton Program ATEP, 2008)
- Superposición de olas:
La interferencia o superposición de las olas ocurre cuando dos olas interactúan
con diferentes propiedades y formas de ola, las amplitudes se suman y se
crean nuevos patrones de ola. (Ilustración 2-18)
Ilustración 2-18. Superposición de olas. (Alaska Tsunami Educaton Program ATEP, 2008)
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Subsidencia y licuación
A continuación se explican los procesos de subsidencia y licuación según Hunt (2007).
La subsidencia tectónica se distingue de los efectos isostáticos de las cargas de
sedimentos y del agua. La subsidencia se refiere a hundimientos impulsados por las
fuerzas tectónicas que afectan la litosfera continental sobre la astenósfera. Existen tres
factores principales que afectan el equilibrio isostático y por ende la subsidencia
tectónica, estos parámetros son estiramiento, enfriamiento y la carga.
El estiramiento en la litósfera continental en la mayoría de los casos se da como
resultado de la sustitución de la litósfera continental con la astenósfera producido por
el movimiento tectónico producto de un evento sísmico. El resultado de estirar y
estrechar la litosfera, provocan hundimientos dando lugar a la subsidencia.
El enfriamiento se encuentra relacionado con el estiramiento. Durante el estiramiento
la litósfera continental se calienta volviéndose menos densa, posteriormente la litosfera
se enfría aumentando su densidad y generando la subsidencia.
La carga tectónica produce hundimientos como producto de las cargas tectónicas
como cuñas de acreción o pliegues a causa del hundimiento de la litosfera. Debido a
que la litósfera responde a la flexión, la subsidencia ocurre no solo bajo la carga, sino
también en toda la región alrededor de la carga. Las cargas tectónicas son importantes
en regiones orogénicas.
De esta manera, diferentes vibraciones generadas durante un terremoto pueden
causar varios fenómenos en el suelo incluyendo la subsidencia nombrada
anteriormente. La compactación de suelos granulares resulta del hundimiento que
puede alcanzar extensas zonas. La respuesta de un suelo en especial de arenas finas
y limosas, sometidas a cargas generan una pérdida total de fuerza dando lugar a un
estado de licuación.
El fenómeno de licuación se presenta en terrenos constituidos por depósitos de arenas
sueltas saturadas sometidas a cargas repetidas, causando graves daños materiales y
cuantiosas pérdidas de vidas humanas. Si una arena saturada es sujeta a vibraciones
del suelo se tiende a compactar disminuyendo su volumen, si la arena no puede se
drena fácilmente intentara disminuir dando lugar al incremento en la presión de poros,
está aumenta hasta ser igual a la presión de sobrecarga de confinamiento. El esfuerzo
entre las partículas del suelo se convierte en cero y la arena pierde por completo la
resistencia al corte entrando al estado de licuación. (Hunt, 2007)
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Seiches
Los seiches se producen cuando un movimiento de tierra inicia una oscilación en el
agua de un lado a otro, de un cuerpo cerrado ó parcialmente cerrado. Estas ondas
estacionarias se dan en los ríos, embalses, estanques y lagos cuando las ondas
sísmicas de un terremoto pasan a través de estas regiones. Los seiches están en
contacto directo con los tsunamis creados por la elevación repentina del fondo marino.
(Hunt, 2007)
Los grandes seiches han sido formados cuando el periodo de llegada de diversas
perturbaciones coincide con el periodo natural de la masa de agua la cual es función
de la profundidad y de la resonancia.
La primera vez que se dio el término seiche fue en la década de 1995 por Anders
Kvale, en donde se pretendía describir la oscilación de los lagos en Noruega e
Inglaterra ocasionados por el terremoto de agosto de 1950. No obstante eventos
anteriores por estos fenómenos se habían registrado en Noviembre de 1755 en Lisboa
Portugal y Escocia.
Los primeros registros dados por los medidores de agua de superficie se observaron
por primera vez por “A.M. Piper of the U.S. Geological Survey (USGS)”, donde se
informó que dos de los seis indicadores sobre el rio Mokelumne en California
presentaban una ligera fluctuación causada el 20 de Diciembre en 1932 por el
terremoto en Lodi, California. Desde luego muchos seiches resultan a partir de los
terremotos registrados. Dado esto Kavale hizo un estudio detallado de 29 seiches que
fueron registrados en lagos de Noruega y depósitos en Inglaterra, todos causados por
el terremoto de 1950 en Assam. Posteriormente Frank Stermitz, un científico del
USGS, anunció lecturas de 54 medidores de corriente que habían registrado seiches
causados por el terremoto Hebgen Lake, Montana, del 17 de agosto de 1959.
Tiempo después en 1964 se presentaron ondas sísmicas generadas por el terremoto
de Alaska del 28 de marzo, tan poderosa que originaba masas de agua que oscilaban
en diferentes lugares de América del Norte. Dado este gran impacto del terremoto se
estudió la distribución continental de los seiches, dividiéndolos en los que fueron
producidos en Alaska y los que fueron producidos fuera del Estado.
Con el paso del tiempo se registraron 1964 seiches que precedían un gran poder de
destrucción, con olas de hasta 1.8 metros en las costas probablemente porque
estaban generando resonancia con las ondas sísmicas de la superficie.
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De acuerdo a todas estas investigaciones se definieron algunos patrones regionales
que reflejan la influencia de los rasgos geológicos principales como la densidad de los
seiches, la cual es aproximadamente proporcional al espesor de los sedimentos. Este
tipo de eventos se debe controlar en ubicaciones cercanas a levantamientos
estructurales y cuencas, de esta manera se pretende crear un entorno favorable para
la generación de seiches. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2009)
2.4. PROCESOS HISTÓRICOS DE INTERÉS A NIVEL MUNDIAL
Los eventos más destructivos del planeta se han generado en la zona del Pacífico, a
continuación se mencionan algunos de ellos.
1883, Krakatoa. La erupción del volcán de Krakatoa en Indonesia fue uno de las
erupciones más grandes registradas en la historia. Las ondas de sonido generadas por
la erupción se escucharon a más de 400 km a lo largo del océano Índico. La parte
norte de la isla desapareció bajo una caldera de 270 m. de profundidad. La erupción
también generó tsunamis que destruyeron la costa y cobraron la vida de
aproximadamente 34.000 personas. La explosión y colapso del volcán generó olas
catastróficas de alturas de hasta 37 m. las cuales destruyeron 295 ciudades y pueblos
en el estrecho de Sonda, en Java occidental y Sumatra del sur. El tsunami de origen
volcánico fue destructivo en Indonesia, sin embargo pequeñas olas de tsunami
llegaron a todas las costas del océano. (Satake, 2007)
1908, Messina (Italia). El tsunami fue causado por un terremoto de magnitud 7. El
origen del evento se localizó en el fondo del estrecho de Messina (en medio de Italia y
Sicilia). El tsunami empezó después del sismo, el cual, se detuvo con la retirada del
fondo el mar. Parte del fondo del mar empezó a inundar las costas y en algunos
lugares, el fondo marino se abrió por cerca de 200 m. La máxima altura de la ola
alcanzada en la costa de Sicilia fue de 11.7 m, en la costa calabresa de 10.7 m. el
tsunami alcanzo a llegar a las costas de Egipto y Libia. El periodo de las olas fue de 5
a 15 minutos. El tsunami inundó las estructuras destruidas por el terremoto y destruyó
todo lo que había sobrevivido a este. Ambos eventos cobraron la vida de más de 1000
personas. (Satake, 2007)
Abril 1 de 1946, islas Aleutianas. El terremoto de las islas Aleutianas fue muy inusual.
El sismo generó grandes olas de tsunami en las islas Aleutianas y en Hawái. El
epicentro del sismo se localizó a 25 Km de profundidad. A pesar de que la magnitud
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del evento no fue tan grande respecto a otros eventos (Ms=7.4), este evento generó
olas más grandes de las esperadas. En Hawái las alturas de Run-up alcanzaron los
3m. El tsunami atravesó todo el océano pacifico cobrando la vida de 159 personas en
Hawái, lo que llevo a la creación del sistema de alertas del pacífico en esta ciudad. Las
alturas de las olas registradas en Hawái alcanzaron los 12 m. Sin embargo, Hilo fue la
ciudad más afectada, a pesar de que el tsunami llego aproximadamente 5 horas
después del origen del evento, se alcanzaron olas de 8.1 m. Estudios recientes
demostraron que la lenta ruptura durante el sismo y un gran deslizamiento fueron los
responsables del posterior tsunami. (Satake, 2007)
1952, Kamchatka (Rusia). El tsunami se produjo cerca de las costas orientales de
Kamchatka y de la isla de Paramushir siendo considerado como uno de los tsunamis
más destructivos del siglo XX. El evento ocurrió el 4 y 5 de Noviembre, donde ocurrió
un terremoto de magnitud de 8.3, aproximadamente 40 minutos después del sismo el
agua se retiró y el fondo del océano se abrió en cientos de metros. La altura de ola fue
de 10 m, la cual avanzó por la ciudad llevándose todo a su paso. Varios minutos
después de este fuerte oleaje, una ola relativamente débil corrió hacia la costa
devastada dejando más residuos. En algunos lugares de la costa la ola alcanzo alturas
de 10 a 15m, destruyendo totalmente estructuras y levándose todo mar adentro. El
tsunami se llevó la vida de 2336 personas. El tsunami fue producido por un terremoto
de magnitud de 9 en la escala de Richter, con una longitud de ruptura de 800 km.
(Satake, 2007)
Mayo 22 de 1960, chile. El tsunami fue causado por un fuerte terremoto de magnitud
de 9.4, situado en el sur de la zona central de Chile. La máxima elevación del agua
alcanzo los 25m en Chile, 10.5 m en las islas de Hawái, 9m en Oceanía, 6.5 ms en
Japón y 3.5m en Estados Unidos. Cerca de 100 personas murieron en Chile, 60 en
Hawái y 200 en Japón. Llevó aproximadamente 15 horas para que las olas cubrieran
10 mil kilómetros y llegaran a las islas de Hawái, y casi un día para llegar a Japón. El
sismo no se sintió ni en Hawái, ni en Japón ni en Estados Unidos, por lo que el
tsunami fue inesperado. (Satake, 2007)
1944, isla Shikotan (Rusia). El tsunami fue causado por un sismo de magnitud de 8.3
en la escala de Richter, cerca de las islas Shikotan. Parte de la isla se hundió 60 cm,
la altura máxima de la ola alcanzo los 10.4 m y entro 300 m, a la isla.
1988, Papua Nueva Guinea. El tsunami ocurrió en la región de Papua - Nueva Guinea.
Originado por un terremoto de magnitud de 7.1 en la escala de Richter dando lugar a
una onda inesperadamente grande que alcanzo los 15m. El tsunami ataco la costa con
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_____________________________________________________________________ Página 58 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
tres olas aproximadamente 20 minutos después del terremoto. El área de costa
afectada fue de unos 30 km, donde varios puertos pesqueros fueron destruidos y
cerca de 3000 personas perdieron la vida. La formación de esta ola gigantesca se
debió a un deslizamiento bajo el agua causado por el terremoto, en lugar del mismo
terremoto. (Satake, 2007)
Diciembre 26 de 2004, Sumatra. El tsunami se originó en el océano índico a causa de
un fuerte terremoto de magnitud de 9.3 en la escala de Richter. El epicentro del sismo
ocurrió cerca al norte de la isla de Sumatra. La manifestación del tsunami fue de
carácter global, además de las catastróficas consecuencias en las cercanías del origen
(Sumatra) donde se registraron olas de 35 m, en el océano. Las amplitudes de estas
ondas fueron reportadas en varias partes de la costa pacífica (Manzanillo-México
0.5 m, Nueva Zelanda - 0.5 m, Chile – 0.5 m, Severo-Kurilsk Rusia – 0.3 m,
Columbia Británica y Canadá-0.2 m, San Diego, California-0.2 m) y de la costa
Atlántica (Halifax-0.4 m, en el Atlántico Ciudad-0.2 m, las islas Bermudas -0.1 m, San
Juan de Puerto Rico, 0.05 m). Los más afectados fueron los países cerca al océano
índico: Indonesia, Tailandia, India, Sri Lanka, Kenia, Somalia, Sudáfrica y las Islas
Maldivas. El número total de víctimas supero las 250.000 personas. Esta ha sido una
de las catástrofes más grandes en la historia de los tsunamis. (Levin & Nosov, 2009)
Noviembre 15 de 2006, islas Kuril (Rusia). Un fuerte terremoto de magnitud 8.3 en la
escala de Richter ocurrió en las islas Kuriles. El epicentro del terremoto fue localizado
en el océano Pacífico a uno 85 km del norte de la isla Simunshur. Dos meses
después, el 13 de Enero de 2007, otro terremoto de prácticamente la misma magnitud,
8.1 en la escala de Richter, ocurrió en la misma región. Ambos eventos fueron
acompañados por tsunamis en todo el océano Pacifico: Isla Shikotan, Malokurilsk
1.55 m-0.72 m; isla Kunashir y Yuzhno-Kurilsk, 0.55m y 0.11m; Alaska-Shemya0.93m
y 0.69m; California 1.77 y0.51m; Hawái Kahului, 1.61m y 0.24m; Perú, El Callao,
0.73m y 0.3m;Chile, Talcahuano, 0.96 y 0.23m (la altura de las olas se indica para los
eventos del 15 de Noviembre de 2006 y del 13 de enero de 2007, respectivamente).
Sin embargo debido a la ausencia de mareógrafos, no hay información sobre la altura
de las olas. Ambos tsunamis, no se convirtieron en una tragedia catastrófica debido a
la ausencia de población en las islas Kuriles. Estos dos acontecimientos están
considerados como los más fuertes tsunamis que no fueron acompañados de pérdidas
de vidas humanas. (Levin & Nosov, 2009)
Febrero 27 de 2010, Chile. El tsunami se produjo por un terremoto de magnitud de 8.8
en la escala de Richter, ubicado a 35 kilómetros de profundidad. El terremoto generó
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una falla de pendiente suave que se transmitió a través de la placa de Nazca hacia el
este y por debajo de la placa Suramericana. La ruptura de la falla superó los 100 km,
paralelos a la costa con un mecanismo focal de falla inversa. La ruptura comenzó en
las profundidades de la costa y se extendió hacia todas las direcciones. La falla
también produjo deformación en el fondo del océano lo que ocasiono el tsunami a lo
largo de todo el plano de rotura, alcanzando olas de hasta 16 m. en el norte de Chile.
Al menos 521 personas murieron, 56 personas se registraron como desaparecidas,
12000 personas fueron afectadas y 800.000 personas quedaron desplazadas por el
evento. El centro de alerta de tsunamis del Pacífico generó una alerta por tsunami
para gran parte de las costas del océano Pacífico, cerca de 53 países fueron
alertados. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2011)
Marzo 11 de 2011, Honshu (Japón). El tsunami fue generado por un terremoto de
magnitud de 9 en la escala de Richter, ubicado a 130 km de Sendai, Japón.
Japón está situado en una zona de subducción que genera el hundimiento de cerca de
8 cm entre la placa pacifica bajo la placa norteamericana anualmente. Además de
esto hacia el sur de Japón la placa Filipina subduce la placa euroasiática y la placa
norteamericana, de esta manera Japón es uno de los países con más sismicidad a
nivel mundial. El terremoto ocurrido fue el resultado de las fallas cercanas a los límites
de subducción de la placa de la zona del pacifico y la placas norteamericana. El
terremoto fue precedido por una serie de temblores en los últimos dos días, a partir del
9 de Marzo con un evento de magnitud de 7.2, con epicentro a 40 km del terremoto
del 11 de Marzo, y siguiendo con otros terremotos de magnitudes superiores a 6, la
ruptura del sismo alcanzo de 450 a 500 kilómetros y el mecanismo focal de la falla fue
inverso, por la subducción oceánica. (National Oceanic and Atmospheric
Administration NOAA, 2011)
El tsunami generado atravesó todo el océano pacifico pero fue catastrófico en la costa
del noreste Honshu, Japón. Las primeras olas que llegaron a la costa se registraron 15
minutos después del terremoto. Comunidades enteras e infraestructura se vieron
afectadas. Los países se prepararon para la llegada del tsunami en todo el océano
pacifico. Hawái ordeno evacuaciones en todo el estado, allí se registraron olas de 2m
de altura. La costa oeste de los Estados Unidos experimentó olas de 4m. La
destrucción del evento fue enorme, puesto que alcanzó a inundar cerca de 5
kilómetros hacia el interior. (National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA,
2011)
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2.5. RECOPILACIÓN DE DATOS
2.5.1. Métodos de medición
2.5.1.1. Mediciones contra las costas:
El nivel del mar en las costas se ha medido durante más de un siglo por mareógrafos
ubicados en los puertos. Los mareógrafos más recientes presentan indicadores de
burbujeo, medidores de acústica y medidores laser. El indicador de burbujeo es un
sistema de presión atmosférica, donde el aire comprimido o gas de nitrógeno se
comprime en un tubo con un orificio y se mide su presión. Como el gas se escapa
lentamente por el orificio la presión de gas, se considera igual a la presión del agua,
entonces se determina el nivel de agua. El medidor acústico envía ondas ultrasónicas
en un tubo que se refleja en el nivel del mar. Los cambios en el nivel del mar pueden
ser medidos a partir de los tiempos de viaje de la onda por medio de la acústica
(Ilustración 2-19), el medidor laser emplea el mismo principio. (Satake, 2007)
Ilustración 2-19. Instrumentos de medición. (Satake, 2007)
2.5.1.2. Medidores en la costa
El proceso de generación de un tsunami es lento, pero a medida que se empieza a
propagar acercándose a la costa, se convierte en un proceso mucho más complejo,
por lo cual es importante evaluar la inundación y llegada del tsunami a la costa. Por
ejemplo, en Japón se han instalado medidores ubicados en las afueras de la costa y
GPS de tsunamis, cerca de 50 medidores de onda acústica se encuentran ubicados
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 61 de 233
fuera de los puertos a profundidades de 10 m. El instrumento utiliza cinemática en
tiempo real, por medio del GPS se estima la ubicación y la altitud de la superficie de
agua. El periodo de muestreo es de un segundo con una precisión de unos pocos
centímetros. Debido que las medidas en la superficie de agua en movimiento están
libres de ondas sísmicas a diferencia de los medidores de presión también se puede
supervisar la altura de las olas durante las tormentas. (Satake, 2007)
2.5.1.3. Medidores en profundidades del océano
En las profundidades de océano se espera que las ondas sean menos complejas
debido a que están libres de efectos topográficos costeros, aunque se esperarían
amplitudes menores. Se han utilizado medidores de presión en el fondo del océano
para la detección temprana de tsunamis con el fin de advertir sobre este evento. Un
sensor típico de presión consta de un cristal del cuarzo, el cual proporciona una
precisión de 1 cm y esta ubicado a una profundidad de 6000 m.s.n.m. La presión es
muy sensible a la temperatura por lo que se debe realizar correcciones por este factor.
Además, el sensor se encuentra en el fondo del océano, lo cual permite el registro del
movimiento de tierra, es decir, funciona como un sismógrafo en el fondo oceánico.
(Satake, 2007)
2.5.1.4. Observaciones satelitales
Las observaciones satélites son un tipo de medición mas avanzada, Satake (2007),
afirma que cuatro satélites captaron la propagación de los tsunamis a través del
océano índico el 26 de Diciembre de 2004: el “Jason -1”, el ”Topex Poseidón”, “El
Envistat” y los dos primeros identificaron el tsunami dos horas después del terremoto,
“El Envistat” a las 3 horas, finalmente la armada de Estados Unidos hizo un
seguimiento a las 7 horas. La máxima altura de la superficie del mar durante el evento
fue de 0.8m en el océano índico la exactitud de la altimetría medida en los satélites es
superior a 5 cm. (Satake, Tsunamis, 2007).
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 62 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
2.5.1.5. Deep-ocean Assesment and Reporting of Tsunamis (DART)
A continuación, tomado de un aparte de (National Oceanic and Atmospheric
Administration NOAA, 2011) se explica uno de los métodos de medición actuales
implementados por NOAA.
En la década de 1980, el laboratorio del Pacífico NOAA, Pacific Marine Environmental
Laboratory (PMEL) desarrollaron mareómetros en profundidades del océano para la
detección temprana de tsunamis, además de la presentación de informes en tiempo
real de estos eventos en océano abierto. El sistema DART consiste en un sistema de
presión bajo el fondo marino, el cual detecta desde pequeños tsunamis hasta eventos
catastróficos, transmitiéndolos a las boyas en la superficie en tiempo real.
Los datos de las boyas incluyen varias señales de las mareas y ondas sísmicas. La
información recolectada por la red de sistemas de DART está ubicada en lugares
estratégicos en todo el océano, desempeñando un papel importante para la predicción
de futuros eventos. En la Ilustración 2-20 se presenta la distribución actual de sistemas
DART en los océanos del mundo.
Ilustración 2-20. Distribución actual de sistemas DART. (National Oceanic and Atmospheric
Administration NOAA, 2011)
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 63 de 233
La tecnología de predicción de los tsunamis se basa en la integración de las
mediciones en tiempo real y tecnologías de modelación. El sistema está compuesto
por tres partes principales, la parte inferior, la boya de superficie y un satélite que
transmite los datos registrados a las estaciones de la tierra (Ilustración 2-21). El
sistema en el puerto trabaja en cuatro fases principales:
1. Observatorios sísmicos en la región detectan un terremoto y envían los datos
hacia el sistema de alertas del pacifico PTWC (Pacfic Tsunami Warning Centre)
ubicado en Hawái.
2. Si el origen del terremoto se encuentra en la cuenca del pacifico y la magnitud
en la escala de Richter está por encima de 7.5, se envía una alerta inicial
“Advertencia de tsunami”.
3. Los datos de las estaciones de monitoreo en el fondo marino cerca del
epicentro del terremoto se usan para buscar características del tsunami.
4. Si se detecta un tsunami, se envían las advertencias a través de redes
nacionales ubicadas en varios países.
Ilustración 2-21. Sistema DART. (National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), 2009)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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El tsunami de Diciembre de 2004 en el océano indico fue uno de los más desastrosos
eventos en la historia, esto sin contar el del 11 de Marzo en Japón, del cual, aun se
siguen realizando investigaciones. Volviendo al tsunami de Sumatra (2004), además
de la gran magnitud del terremoto, la falta de preparación para este tipo de eventos en
las costas del océano Índico fue un factor muy importante responsable de esta
tragedia. La preparación para tsunamis debe incluir un sistema de alerta contra los
tsunamis basados en el monitoreo de los niveles sísmicos del mar, la evaluación del
peligro por medio de mapas de amenaza y la educación y sensibilización a los
residentes de las costas. (Satake, 2007)
Actualmente programas como “The US National Tsunami Hazard Mitigation Program”
es un programa basado en tres componentes: orientación y alerta, evaluación de
riesgos y la mitigación. Los sistemas de alerta contra tsunamis se pueden agrupar en
sistemas de toda la cuenca (como en el pacifico o en el océano indico), y regionales o
locales.
2.5.2. Centros de alerta de tsunamis
Los principales centros de alerta contra tsunamis y centros internacionales de
información de tsunamis son:
- El “West Coast/ Alaska Tsunami Warning Center” (WC/ATWC), proporciona
una guía de alerta contra tsunamis para todas las costas de los Estados Unidos
(exceptuando a Hawái) y las provincias costeras de Canadá.
- El “Richard H. Hagemeyer Pacific Tsunami Warning Center” (PTWC),
proporciona alerta contra tsunamis para Hawái y ciudades en el océano
pacifico, océano índico y el mar Caribe.
- El “International Tsunami Information Center” (ITIC). es dirigido por el NWS en
nombre de la comisión oceanográfica intergubernamental de la UNESCO. El
ITIC apoya el programa de tsunamis COI (en inglés, Intergovernmental
Oceanographic Commission – IOC) el cual se centra en la coordinación de
alerta contra tsunamis y atenuación de sus efectos a nivel mundial.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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2.5.2.1. Pacífico
El Centro de Alerta de Tsunami del Pacífico Richard H. Hagemeyer (PTWC) sirve
como el centro internacional de alerta para los tsunamis que presenten un riesgo para
todo el Pacífico. Es además el centro regional para Hawái, y el centro nacional de
alerta para los EE.UU. Este centro facilita la coordinación y cooperación en todas las
demás actividades internacionales de mitigación de tsunami.
El objetivo inicial del PTWC es detectar, localizar y determinar los parámetros sísmicos
de los sismos potencialmente tsunamigénicos que ocurran en la Cuenca del Pacífico o
sus márgenes inmediatos. Para llevar a cabo este propósito, recibe en forma continua
datos sismográficos desde más de 150 estaciones alrededor del Pacífico a través de
intercambios de cooperación con el Servicio Geológico de los E.E.U.U. de América,
Instituciones de Investigación en Sismología, la Instalación Internacional de
Acelerómetros GEOSCOPE, EL Centro de Alarma de Tsunami de Alaska/Costa Oeste
de E.E.U.U. de América (WC/ATWC), y otras agencias internacionales que manejan
estaciones y redes sismográficas. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2009)
Además, cada país en forma individual puede operar centros de alerta nacional o
regional para proporcionar información de alerta en situaciones de amenaza de
tsunami. La Agencia Meteorológica de Japón proporciona alertas a Japón y
adicionalmente a Corea y Rusia para aquellos eventos que ocurren en el Mar de
Japón o Mar del Este. El Centro Polinesio de Prevención de Tsunamis proporciona
alertas en la Polinesia Francesa y Chile (Sistema Nacional de Alarma de Maremotos) y
Rusia (Servicio Hidrometerológico Ruso) operan sistemas nacionales de alerta.
2.5.2.2. Colombia
COI (en inglés, Intergovernamental Oceanographic Commission - IOC), es el órgano
de la UNESCO encargado de estudiar los océanos a escala mundial. El Observatorio
Sismológico de Sur occidente OSSO (Corporación OSSO) y la Comisión Colombiana
del Océano (CCO) son las entidades responsables de la Red de Detección y Alerta de
Tsunamis o Maremotos para Colombia.
En Colombia, en caso de un posible evento de tsunami, la Corporación OSSO recibe
soporte técnico del Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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quienes informan detalles del sismo como magnitud, duración y ubicación; del Instituto
de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM) con
información sobre el nivel del mar; y de la Dirección General Marítima - Centro Control
Contaminación del Pacífico (DIMAR-CCCP) sobre modelaciones matemáticas, el
tiempo calculado de llegada de la ola y de su altitud. A continuación, la Corporación
OSSO hace las consultas pertinentes con la CCO y posteriormente informa a la
Dirección de Gestión del Riesgo (anteriormente conocida con la sigla DPAD) para que
sea esta última quien, según las características del evento, emita la Alerta o Alarma a
los Comités Regionales de Prevención y Atención de Desastres (CREPAD) y los
Comités Locales para la Prevención y Atención de Desastres (CLOPAD) respectivos
para preparar la población para la evacuación. (Observatorio Sismológico de sur
occidente OSSO, 2011)
2.5.3. Sistemas de alerta de tsunamis locales
2.5.3.1. Mapas de amenaza y sensibilización a la población
Una vez la población costera recibe una alerta por tsunami, se necesita saber que
quiere decir esta alerta y a donde se debe evacuar. Una herramienta efectiva ante
estas alertas es un mapa que muestre el área a evacuar para los futuros tsunamis. Las
posibles zonas de inundación son estimadas por medio de datos históricos o por
simulaciones numéricas de tsunamis basados en terremotos. Mapas de amenaza por
tsunami ayudan a las comunidades costeras a prepararse para futuros eventos.
Planes de evacuación pueden ser establecidos por los funcionarios responsables
como defensa civil. Los mapas de amenaza deben proveerse no solo a residentes
costeros sino también para turistas, todos necesitan ser informados de las amenazas
por tsunamis. Los mapas muestran, además del área de inundación, los lugares de
evacuación y las instrucciones de evacuación. (Satake, 2007)
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2.5.3.2. Amenaza, vulnerabilidad y riesgo
- Amenaza
La amenaza, es la probabilidad de ocurrencia de un fenómeno potencialmente nocivo,
natural o inducido durante un periodo de tiempo dado dentro y en un área dada. La
evaluación de la amenaza es el proceso mediante el cual se determina la probabilidad
de ocurrencia y la severidad de un evento en un tiempo dado y en un área
determinada. Representa la recurrencia estimada y ubicación geográfica de eventos
probables. Para el motivo de la investigación se habla específicamente de amenaza
por sucesos de origen físico, donde se incluyen eventos naturales como sismos y
tsunamis, para estos último, La amenaza depende directamente de la altura máxima
de la ola en la costa, partiendo de esto y con información topográfica, se puede
estimar la inundación horizontal que es el parámetro que representa la amenaza en los
mapas de cada escenario. (Direccion de Prevención y Atención de Emergencias
DPAE, 2011)
- Vulnerabilidad
Grado de pérdida de un elemento o conjunto de elementos en riesgo, como resultado
de la ocurrencia de un fenómeno natural de una magnitud dada, caracterizado por la
susceptibilidad de un grupo social para prevenir o recuperarse de la ocurrencia de una
amenaza. Se expresa en la escala de cero (ningún daño) a uno (pérdida total). La
evaluación de vulnerabilidad se determina mediante el nivel de exposición y
predisposición de un elemento o grupo de elementos ante una amenaza específica.
(Direccion de Prevención y Atención de Emergencias DPAE, 2011)
- Riesgo
El riesgo es la estimación de los componentes de un sistema que requieren
protección, las vulnerabilidades que lo afecten y las amenazas que lo ponen en
peligro, de esta manera se realizara la evaluación del riesgo. El riesgo, es entonces, la
amenaza en una población que se encuentra en situación de vulnerabilidad. (Soldano,
2009), La valoración del riesgo está basada en la expresión:
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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2.6. MODELACIÓN
Una red en océano profundo combinada con un modelo numérico, mejorará la
velocidad y la exactitud de la predicción de tsunamis en tiempos considerablemente
cortos. Teniendo en cuenta que los tsunamis más destructivos se originan
principalmente en las zonas de subducción alrededor del borde pacifico. La simulación
de modelos combinados con las mediciones del tsunami en tiempo real ayudaran a
evaluar el riesgo. Los datos necesarios para la modelación se pueden conseguir por
medio de medidores especiales o mareógrafos en profundidades del océano que
presenten informes y reportes de tsunamis, teniendo la información necesaria se
aplicaran modelos recientes en los cuales se arrojan resultados de tiempo de llegada
del tsunami a las costas, máximas alturas de olas, y la posible inundación después del
evento. Finalmente, la integración de estos sistemas de medición y los modelos
numéricos proporcionarán una orientación más rápida y precisa para el manejo de
amenazas y mitigación del evento (National Oceanic and Atmospheric Administration
NOAA, 2011).
El ciclo de vida de un tsunami típico consta de tres fases: la generación del tsunami
debido a un sismo en el fondo del mar, la propagación como consecuencia de la
energía difundida del sismo y finalmente la inundación en la costa siendo la fase más
destructiva. Esta última fase se puede predecir con precisión por medio de modelos
numéricos si las dos etapas anteriores (generación y propagación) son descritas
adecuadamente, por lo que se requiere de una alta precisión.
2.6.1. Tipos de modelos
2.6.1.1. Modelos de predicción
El principal objetivo de un modelo de predicción es brindar una estimación del tiempo
de llegada de la ola, la altura de la ola y la inundación correspondiente después del
tsunami. Los modelos de pronóstico de tsunami se ejecutan en tiempo real, es decir,
mientras que el tsunami se propaga en océano abierto, por lo que están diseñados
bajo ciertas limitaciones de tiempo.
Teniendo en cuenta dichas limitaciones en cuanto al tiempo, el proceso de cálculo de
cada etapa en los modelos se ha desarrollado debido a la existencia de bases de
datos con escenarios pre calculados. Las bases actuales contienen información acerca
de la propagación del tsunami suministrada por diferentes fuentes distribuidas en todo
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 69 de 233
el océano. Cuando existe un evento de tsunami, una fuente inicial es seleccionada
desde los pre-cálculos de la base de datos. En las etapas iniciales del tsunami, esta
selección se basa únicamente en la información disponible del terremoto generador
del evento. A medida que la ola se propaga en el océano y llega a las fuentes
(instrumentos de medición como mareógrafos) se reporta la información. El resultado
es un pronóstico cada vez más preciso que puede ser usado para la publicación o
advertencia de peligro para evacuaciones. Cuando un evento similar ocurre en uno de
los escenarios calculados, la información disponible de propagación se utiliza para
calcular la última etapa del evento, la inundación. (National Oceanic and Atmospheric
Administration NOAA, 2011)
2.6.1.2. Modelos de inundación
A continuación, tomado de un aparte de NOAA (2011), se explican los modelos de
inundación.
Los modelos de inundación simulan la fase de generación del tsunami en aguas
profundas y la propagación de ondas en la zona de impacto. Para la simulación
dinámica de los cálculos de los parámetros de la ola durante la inundación se
requieren datos de alta resolución de batimetría y topografía. De estos parámetros
depende el desarrollo de mapas de inundación precisos.
Los estudios de la etapa de inundación se pueden realizar por enfoques probabilísticos
en donde se consideran escenarios del tsunami, además de una evaluación de
vulnerabilidad de amenaza y riesgo en la costa.
Los resultados obtenidos en la simulación de la fase de inundación del tsunami deben
incluir información de la altura máxima de la ola y la velocidad máxima de la corriente;
a su vez, la línea de inundación máxima, y la altura de las olas indican el tiempo de
llegada del tsunami, de esta manera toda la información suministrada por los modelos
de inundación será utilizada para advertir sobre emergencias y mitigación mediante
rutas de evacuación y mapas de amenaza que enseñen a las comunidades que hacer
o a dónde dirigirse en caso de un evento tsunami en las costas.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 70 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
2.6.2. Problemas de la modelación en tsunamis
A pesar de tener grandes avances y programas sobre modelación de tsunamis, son
muchas las limitaciones existentes en los modelos, el primer gran obstáculo es la falta
de datos de alta calidad y las medidas experimentales que impiden la mejora de las
simulaciones en las etapas del tsunami y una mejor calibración en los modelos.
El segundo gran obstáculo es la falta de datos de topografía y batimetría de alta
resolución, ya que estos datos son difíciles de conseguir.
A todo esto se le suma los errores que tienen ciertos modelos dependiendo de sistema
de redes o celdas del que dispongan. El incremento del tamaño de la red dará una
mejor precisión en la simulación de la amplitud de las olas, sin embargo, esto depende
en gran parte del procesamiento de la computadora.
Los parámetros de los terremotos son basados en información de bases de datos
existentes con eventos históricos, sin embargo muchos de estos datos son basados en
testigos oculares que narran los hechos, los datos de eventos históricos de siglos
pasados no tienen una buena confiabilidad debido a sus fuentes de origen, lo que hará
que las bases de datos no arrojen resultados muy correctos a la realidad.
Por lo general la estimación precisa de los datos está disponible después de ocurrido
el evento. En contadas ocasiones los sistemas de alerta temprana hacen el
seguimiento con instrumentación, teniendo datos de alta confiabilidad. Sin embargo
existen algunas dificultades, la primera es que la energía del tsunami puede ser tan
grande que las estaciones de medida pueden quedar dañadas como sucedió en el
último tsunami que impacto en Japón (3 de marzo de 2011); el segundo impedimento
se da en países que tiene una amenaza grande de tsunamis, pero a su vez no tienen
implementado este monitoreo cerca a sus costas (Sur América en general), de esta
manera existe entonces una alerta pero no estudios completos del comportamiento del
tsunami cerca a la costa, lugar donde se da la amplificación y marca la pauta de la
inundación del evento.
Por último si se requieren hacer estudios de amenaza y riesgo por tsunami, se debe
contar con los software de modelos además de la información detallada en la
definición de parámetros desconocidos para la zona pero necesarios para la
modelación mediante tsunamis sintéticos.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 71 de 233
2.6.3. Modelos actuales
2.6.3.1. MOST (Method of Splitting Tsunami) Método de división de
tsunami
A continuación, tomado de un aparte de Titov y Gonzalez (1997), se explica el modelo
MOST.
El modelo “MOST” desarrollado en la universidad del sur de California, es un conjunto
de códigos de simulación numérica capaz de simular las etapas de un tsunami:
terremoto, propagación transoceánica y la inundación en la costa.
El modelo utiliza redes computacionales anidadas a un telescopio de alta resolución.
Las redes anidadas se usan para tener un número mínimo de nodos en una longitud
de onda con el fin de resolver la ola con un error mínimo. Se requieren redes gruesas
capaces de resolver la ola en aguas profundas, debido a que la longitud de onda es
larga y se necesitaran menos nodos. A medida que la onda se desplaza en
profundidades pequeñas, la longitud de onda se disminuye y la amplitud incrementa,
se requieren más puntos o nodos por lo cual serán necesarias redes de alta
resolución. (National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA, 2006)
Parámetros de entrada al modelo
Los parámetros de entrada al modelo se pueden configurar de varias maneras
dependiendo de la aplicación. La ubicación y magnitud de un terremoto se usan en el
modelo de deformación del suelo para estimar las deformaciones verticales en el
fondo del mar. Este desplazamiento inicial de la superficie del mar será la condición
inicial de la ola del tsunami en el modelo. De esta manera, una serie de terremotos
permiten evaluar el riesgo de tsunami para comunidades vulnerables, incluyendo datos
para el diseño de estrategias de mitigación y evacuación.
Durante un posible tsunami, una secuencia de diferentes simulaciones del modelo se
ejecuta como información nueva sobre el terremoto y el tsunami disponible. El primer
conjunto de datos se obtiene a partir del terremoto. Una vez que se disponen las
observaciones reales del tsunami (dispuestas en las boyas DART) el origen del
tsunami y los datos del terremoto se ajustan al tsunami observado. Estos parámetros
son usados para hacer predicciones en las costas donde se presente alto potencial de
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 72 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
impacto por tsunamis. Este sistema incluye la capacidad de ejecutar modelos para
pronosticar tsunamis y sus efectos de inundación sobre las costas.
La evolución de un tsunami de origen sísmico constara de las tres fases típicas:
generación, propagación e inundación. El modelo numérico “MOST” calcula cada fase
del tsunami proporcionando una completa simulación del evento. (National Oceanic
and Atmospheric Administration NOAA, 2006)
Generación.
La etapa de generación de un tsunami incluye la formación de la perturbación inicial de
la superficie del océano debido a la deformación en el fondo del mar a causa de un
terremoto. Esta perturbación inicial se transforma en una onda de gravedad. La
modelación de esta etapa inicial está vinculada a los estudios de mecanismos de
origen del terremoto. La generación del tsunami se basa en un modelo del plano de
falla, que supone una capa de líquido incomprensible en un espacio subyacente
elástico que caracteriza el océano y la corteza terrestre. La aplicación de este modelo
elástico del plano de falla utiliza una fórmula para la deformación estática del fondo
marino para calcular las condiciones iníciales requeridas para los posteriores cálculos
de la propagación e inundación del evento.
Propagación
Un tsunami se puede propagar por largas distancias en la costa desde cientos a miles
de kilómetros. Para esta etapa se deben tener en cuenta factores como la curvatura de
la tierra para distancias grandes, las fuerzas de Coriolis y la dispersión del evento.
El método tiene en cuenta los efectos de dispersión, pero también permite el uso de la
no dispersión de ecuaciones lineales y no linéales para la modelación de la
propagación de ondas del tsunami. El modelo de propagación usa un esquema de
dispersión numérica y las ecuaciones de aguas superficiales de onda en coordenadas
esféricas con los términos de Coriolis. Dichas expresiones se muestran a continuación:
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 73 de 233
Donde es la longitud, es la latitud, es la amplitud, es
la profundidad del agua sin perturbaciones, son las velocidades
promedio en direcciones de longitud y latitud respectivamente con respecto al tiempo t,
g es la aceleración de la gravedad, f es el parámetro de Coriolis, y R es el radio de la
tierra.
Inundación.
La inundación de un tsunami en tierra firme es la etapa más complicada en cualquier
tipo de modelación, el primer gran obstáculo es la falta de datos de campo de alta
calidad y medidas experimentales que impiden la mejora de las simulaciones del
proceso de inundación.
El segundo gran obstáculo para el modelo de inundación es el requisito necesario de
topografía y batimetría de alta resolución, sobre todo en áreas críticas cercanas a la
costa. Estos datos de alta resolución no son fáciles de obtener.
Sin embargo, en islas como Okushiri en Japón, se tienen datos de batimetría y
topografía de alta resolución, lo que permite probar los datos del modelo “MOST”.
Ilustración 2-22. Comparación de cálculos (línea solida) y mediciones (estrellas), de máximas
inundaciones a lo largo de la costa oeste de la isla Okushiri. (Titov & Gonzalez, 1997)
Un resultado importante de esta simulación, conforme con las estimaciones de campo,
es la alta velocidad de agua calculada (más de 18 m/seg.). Además se presenta una
comparación de los valores calculados y medidas de inundación máxima a lo largo de
la costa oeste de Okushiri. Los resultados sugieren que teniendo adecuados datos de
batimetría y topografía, los cálculos del modelo son suficientemente precisos para
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 74 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
desarrollar herramientas útiles en la mitigación de posibles eventos futuros, tales como
mapas de amenaza.
2.6.3.2. COMCOT (Cornell Multi-Grid Coupled Tsunami Model)
COMCOT es un modelo capaz de simular todas las etapas de un tsunami, desde su
generación, propagación e inundación en las regiones costeras. Teniendo en cuenta la
generación de las olas, se tendrá el modelo de falla, el deslizamiento o el perfil
personalizado del evento. El modelo creado en la universidad “Cornell“ en Nueva York,
Estados Unidos, ha sido utilizado para la investigación de eventos históricos como el
tsunami chileno de 1960, el tsunami en las islas de las flores, Indonesia en 1992, el
evento en el océano indico de 2004, entre otros (Cornell University, 2011).
El modelo numérico usa un esquema “leapfrog” desarrollado en base a las ecuaciones
para aguas poco profundas (someras).
Método leap-frog o salto de rana
Tomado de (Philip, 2008)
Las ecuaciones de movimiento y de continuidad son expresadas en forma de flujo
como:
| |
Donde es el transporte del agua y n es el coeficiente de rugosidad de Manning.
El esquema numérico es construido en una red o cuadricula escalonada por el espacio
y el tiempo, el esquema de dos niveles se lee como:
(
)
[
(
)
(
)]
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 75 de 233
Donde es el factor de fricción, es la profundidad total en el punto M, y es la
profundidad local que depende del nivel del mar. Los parámetros son los
términos no lineales de cambio de viento, y se definen como:
|
|
Y
La simulación se hace en base a las ecuaciones de aguas someras en coordenadas
esféricas, las cuales se presentan a continuación.
[
]
Donde representa la perturbación de la superficie libre del agua, P y Q, son los
volúmenes de flujo en direcciones x y y (P=hu, Q=hv), y representan la longitud y
latitud respectivamente.
Por medio de un método de diferencias finitas se resuelven las ecuaciones anteriores,
la evaluación de la elevación de la superficie marina o perturbación de la misma, y el
volumen de flujo se escalonan en función del tiempo y el espacio. El sistema tiene una
precisión de .
Los esfuerzos de corte en la parte inferior de la superficie son modelados por
medio de la ecuación de Manning:
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 76 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Donde n es el coeficiente de rugosidad de Manning que se asume como n=0.02 en
tierra seca, y n=o en tierra húmeda, como lagos y canales. La presencia de edificios y
otras estructuras, si son suficientemente fuertes, retardan el flujo de inundación del
tsunami y ayudan a disipar la energía, sin embargo estas características no se
encuentran parametrizadas en el modelo. (Cornell University, 2011)
Los parámetros de entrada requeridos para implementar el modelo son, la latitud y
longitud del epicentro, profundidad focal, longitud y ancho del plano de falla,
desplazamiento, ángulo de buzamiento, rumbo, y deslizamiento. (Cornell University,
2011)
Formulación del modelo (Wijetunge, Xiaoming, & Philip, 2008))
El uso de un sistema de redes en el modelo, permite calcular la propagación de los
tsunamis en el océano y la inundación en las zonas costeras que sean vulnerables a
próximos eventos de tsunamis. La distribución de red, en su interior con una red más
fina, adopta un menor tamaño en la cuadricula de la red y la medida del tiempo,
uniéndose a la región exterior, con una red más grande. Al comienzo de cada
medición del tiempo, a lo largo de la interfaz de dos regiones diferentes, el volumen de
flujo (flujo de descarga), el cual es el producto de la profundidad del agua y la
velocidad promedio en dicha profundidad, se interpola desde el exterior en la red más
grande hacia el interior en la red más fina. Las elevaciones de la superficie del agua y
los flujos de volumen son calculados en el interior (red más fina), y los resultados de
las elevaciones de la superficie libre se promedian para actualizar los valores en el
exterior (redes más grandes). Los flujos de volumen en el exterior también son
actualizados, y de esta manera se tiene un mejor acercamiento a la dinámica real del
tsunami en las costas.
Para simular las inundaciones en tierra, se empleó un sistema en los límites, donde se
define “una línea de costa” como la interfaz entre una red húmeda con su adyacente
red seca. A lo largo de esta línea de la costa el volumen de flujo se asigna como cero.
Una vez que la elevación de la superficie de agua en la red húmeda es más alta que la
elevación de la red seca, la línea de la costa se mueve de la red seca hacia la red
húmeda y así el volumen de flujo ya no es cero, por lo cual será necesario calcularlo
por medio de las ecuaciones de aguas poco profundas.
Finalmente, los resultados del modelo se procesan para obtener la distribución
espacial de valores máximos de profundidad de inundación, velocidad de flujo así
como las variaciones temporales en las ciudades que se vean afectadas por el evento,
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 77 de 233
2.6.3.3. Modelo de pronóstico rápido de tsunamis basados en eventos
históricos por medio de bases de datos “quick tsunami forecasting based
on database”
A continuación, tomado de un aparte de Satake (2005) se explica el modelo “quick
tsunami forecasting based on database”
La costa oriental de Corea ha sido atacada por una serie de tsunamis trayendo
devastadoras consecuencias en el último siglo. Debido a esto, se han instalado una
serie de medidores en las costas, especialmente, en las plantas nucleares donde se
requiere la operación de más unidades. La amenaza constante en esta zona de Corea
ha dado a lugar la creación de estudios e investigaciones necesarias para la mitigación
de futuros eventos.
La investigación actual incluye la generación, propagación e inundación del tsunami en
mar oriental. De acuerdo a dichas investigaciones, la costa Este de Corea muestra
características complicadas que facilitan la ocurrencia de tsunamis
Base de datos para la predicción rápida de tsunamis
El principio de superposición lineal de un sistema permite que por medio de
ecuaciones lineales homogéneas, se obtengan soluciones por adición y multiplicación
de constantes. Este principio permite generar soluciones más complicadas de las
conocidas. El uso de este principio permite resolver ecuaciones lineales de longitud de
onda en la propagación de un tsunami para la estimación rápida de un tsunami real.
Se calcularon una serie de terremotos hipotéticos y se multiplican por un factor de
escala el cual es determinado por mareógrafos.
La metodología sugerida en este caso de estudio se puede entender por medio del
principio de superposición de acuerdo a la siguiente ecuación:
∑
Donde F es la solucion de una ecuación lineal de longitud de onda, es una
constante, es la sub-solución de la ecuación lineal de longitud de onda cuando se
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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divide el perfil inicial de la superficie del mar del tsunami en un número de elementos,
y n, es el número de particiones.
En el cálculo del tsunami se simplifica el plano de falla como uno o varios rectángulos
de su forma inicial. Por ejemplo, se calculó el perfil inicial de la superficie del mar
usando los parámetros del terremoto de 1983 (Mw=7.7) localizado en Akita, Japón.
El terremoto falla se calcula con cada plano de falla independiente del otro, al
superponer de forma independiente estos, se calculan los niveles de agua en una
determinada ubicación con respecto al tiempo, debe ser igual al nivel del agua que se
calcula usando los dos planos de falla en el sistema lineal. Las funciones son
equivalentes a la solución de tsunamis independientes , y F es la solución real
del tsunami, como se muestra en laIlustración 2-23.
Ilustración 2-23: Principio de superposición en un modelo numérico de tsunamis.(Satake, 2005)
De igual manera se calcula f utilizando tsunamis sintéticos I, con un área espacial y
una altura equivalente a la unidad. Si se supone que el plano de falla real está
compuesto por un número de eventos unitarios, la superposición de tsunamis unitarios
pre calculados será igual a un evento real. Después de suponer los tsunamis unitarios
a lo largo de todas las zonas de falla activas en el mar del este, se procede al cálculo
del tsunami real.
Se calculan una serie de niveles de agua localizados a lo largo de la costa este de
Corea, estos niveles de agua son multiplicados por una constante del desplazamiento
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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inicial de la superficie del mar en cada ubicación de los tsunamis unitarios en el caso
del tsunami real. Se suma cada valor en el eje del tiempo dará los tsunamis predichos.
Al fijar cada tsunami unitario cubre toda la región de las zonas de fallas activas en el
mar oriental. Entonces la serie de tiempos del nivel de agua del mar en el punto en
que se quisiera conseguir la altura, serán registrados como conjuntos de datos.
Cuando se deducen las elevaciones del tsunami real, los cálculos de la deformación
inicial de la superficie del mar y la manipulación del conjunto de datos pre calculados,
hacen posible deducir las alturas del tsunami y el tiempo de llegada a lo largo de la
costa en pocos minutos, esto con un software. Todos los cálculos son registrados en
una base de datos donde se encuentran las variables de localización de cada evento.
De esta manera se hace una estimación rápida de los tsunamis en el mar del este.
De acuerdo al procedimiento, al establecer una base de datos, se pueden aplicar las
condiciónes iniciales del tsunami real y deducir la altura de ola del tsunami y el tiempo
de llegada a partir de cierto tiempo en cada localización del evento. Para el manejo de
la predicción rápida de tsunamis se debe tener el sistema de solución de un terremoto,
con esto se realiza el cálculo de la superficie de deformación para obtener la
predicción del tsunami con los tiempos de llegada y alturas máximas del evento.
Modelación numérica
(Satake, 2005)
La modelación numérica es realizada con un conjunto de ecuaciones lineales de
longitud de la onda para la estimación de la propagación del tsunami. Las ecuaciones
lineales de longitud de onda mostradas a continuación, no incluyen la componente de
fricción en la propagación de dos dimensiones, lo cual es usado en el cálculo de la
propagación del tsunami.
(2)
Donde x y y, son las coordenadas horizontales, perturbación en la superficie del mar,
g es las aceleración gravitacional, h es la profundidad del agua. M y N son los flujos
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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de descarga en direcciones x, y definidos por las siguientes ecuaciones en función de
una coordenada vertical z:
∫
∫
Donde u y v, son la profundidad promedio de las velocidades en direcciones de y
a lo largo de los límites entre la costa y alta mar, la condición de radiación y las
condiciones de las paredes verticales se usaron en el modelo numérico.
La mínima profundidad de la columna de agua se establece como 10 metros. Por
medio de las diferencias finitas las ecuaciones de longitud de onda (1), resultaron ser
de de la forma discreta de una ecuación diferencial parcial, por medio de estas se
obtiene una solución numérica para la altura y descarga del tsunami.
Ilustración 2-24: cálculo del dominio en el mar del este (Satake, 2005)
La Ilustración 2-24, muestra el cálculo del dominio en el mar del este. La región total
abarca una red de 1,1 km. De acuerdo a este método, grandes redes en el fondo del
mar son superpuestas y dinámicamente vinculadas a redes de 1/3 del ancho de la
región superficial. Durante el cálculo el nivel del agua y la descarga se intercambiaron
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 81 de 233
entre si satisfaciendo el equilibrio dinámico a lo largo de los límites de las regiones,
este proceso se repite hasta obtener la red deseada.
2.6.3.4. Modelo de Boussinesq
Tomado de un aparte de Fuhrman y Madsen (2009), se explica el modelo de
Boussinesq en dos dimensiones.
El modelo de Boussinesq de diferencias finitas, es un modelo capaz de simular un
número de ondas de tiempo y profundidad (h), incluyendo el movimiento del fondo
marino, además de la simulación de terremotos y deslizamientos generadores de
tsunamis. La primera prueba simula las ondas de superficie lineal y no lineal
generadas a partir de movimientos en el fondo. El modelo se caracteriza por simular
eventos especialmente en los casos en que se tiene una importante dispersión de
datos.
El modelo de alta precisión de Boussinesq se basa en ecuaciones de ondas de
superficie libre en aguas someras, por medio del cual se permiten variaciones rápidas
de batimetría, este método utiliza como condiciones las expresiones de cinemática y
dinámica mostradas a continuación:
(1)
(
) (2)
Donde η es la perturbación del nivel del mar, U = ,
representan la velocidad horizontal y vertical integrada en la superficie de
perturbación del mar , g es la aceleración de la gravedad, t es el tiempo, y el
operador diferencial.
Asumiendo que la expansión del nivel z varía lentamente en el espacio, se derivaron
las siguientes ecuaciones para la distribución de la velocidad vertical en términos de
las velocidades u, w en función de z:
(3)
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Dónde:
(
) (
)
(
) (
)
(
) (
)
(
* (
)
Y . Reemplazando y combinando estas expresiones con la condición
cinemática se tiene:
( (
) (
) )
( (
) (
) )
*( (
) (
) )
( (
) (
) ) +
*( (
)
(
) )
( (
* (
) ) +
Donde y
son los coeficientes de disminución de profundidad optimizados.
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 83 de 233
Las ecuaciones descritas anteriormente requieren que la expansión del nivel z se
especifique en el dominio y en el presente modelo se representa con la siguiente
ecuación:
{
}
El primer término de la expresión da lugar a que el nivel óptimo de z sea igual a –h/2,
basado en la elevación máxima local del fondo. El segundo término de la expresión,
impide que z se extienda cada vez más bajo tierra.
Después de ubicar el nivel z de la ecuación anterior, los valores resultantes son
“suavizados” asegurando que el nivel de expansión final usado en el modelo varia en
el espacio, incluso en lugares donde no puede existir variaciones de profundidad (por
ejemplo, en la parte abrupta de las transiciones).
Análisis y aplicaciones de la formulación de Boussinesq, han demostrado que se
conservan con precisión las propiedades lineales y no lineales para números de ondas
de tiempo y profundidad kh 25, proporciona una disminución en profundidad para
kh 30, y da perfiles exactos de velocidades para kh 12. Por lo tanto para una amplia
gama de profundidades de agua el sistema se puede considerar como una
aproximación muy precisa al problema de Laplace para ondas reales no lineales.
El sistema de expresiones de derivadas parciales se resuelven por medio de
diferencias finitas y discretizaciones, de esta manera el modelo formulado por
Boussinesq, permite el movimiento de la batimetría del fondo marino con el fin de
simular tsunamis de dos y tres dimensiones causados por terremotos y deslizamientos
de tierra. La función ha sido simplificada en una y dos dimensiones generalizando la
condición cinemática de un fondo fijo a una profundidad que varía con respecto al
tiempo, lo que permite especificar arbitrariamente el espacio y tiempo.
Para validar el movimiento horizontal en la parte inferior, primero se debe considerar el
movimiento impulsivo donde las regiones empujan ascendente o descendentemente
al plano inicial inferior. Los resultados del modelo son comparables con resultados de
modelos analíticos y numéricos.
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2.6.3.5. Modelación de tsunamis por Kowalik
Tomado de (National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA, 2005)
Ecuaciones fundamentales del modelo
Para realizar el estudio del tsunami, las ecuaciones necesarias y fundamentales del
modelo son las ecuaciones de movimiento y de continuidad representadas en
coordenadas esféricas y polares. Además se debe tener en cuenta el radio de la tierra
R=6370 km.
Las ecuaciones de movimiento vertical promedio en coordenadas esféricas son:
(
*
(
*
Donde, u es la velocidad en dirección (este a oeste), v es la velocidad en dirección
(norte a sur), es el nivel del mar, es el desplazamiento en el fondo, t es el tiempo,
g es la aceleración de gravedad, es la densidad del agua y D es la profundidad
focal. El coeficiente de Coriolis se tomo como . Los componentes no
lineales de velocidad de fricción en el fondo son:
√
√
El tamaño de la partícula en función del espacio, en dirección este-oeste, representa el
espacio a lo largo de los paralelos de latitud. A medida que dichos paralelos se
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 85 de 233
convierten en círculos muy pequeños cerca de los polos, la región geográfica debe ser
excluida.
Para comprender mejor la identificación del código numérico, el sistema se debe
basar en las formulas explicadas, en coordenadas esféricas. El cálculo se hace por
medio de una red escalonada como se muestra en laIlustración 2-25, la velocidad u
en las celdas esta denotada en las barras horizontales, la velocidad v en las celdas
esta denotada en las barras verticales. Los puntos del nivel del mar en la cuadricula se
indican con las cruces. El tamaño de la cuadricula a lo largo de la dirección este-oeste
esta denotada por . El índice j=1… representa el espacio a lo largo de
los paralelos de latitud, por lo tanto la distancia a lo largo de los paralelos se denota
como . A medida que los paralelos de latitudes se vuelven círculos muy pequeños
ceca de los polos, la región geográfica debe ser excluida o introducida en el cálculo a
través de una proyección diferente.
La cuadricula a lo largo de la dirección norte-sur esta denotada por . el
índice k representa el espacio a lo largo de los meridianos de longitud. La ubicación de
los puntos de la cuadricula en la esfera esta dad por las coordenadas j y k.
Los puntos u, v, están organizados en triplas por los triángulos amarillos. Los círculos
rojos y azules muestran los valores promedios. Los cuatro valores indicados por los
círculos azules, definen la velocidad promedio v en la ubicación de los puntos u.
Ilustración 2-25: Distribución espacial de a cuadricula en el sistema de coordenadas esféricas. (National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA, 2005)
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2.6.3.6. Tunami N2
A continuación, tomado de un aparte de Inmamura et al (2006), se explica el modelo
Tunami-N2.
Tunami N2 es un programa de simulación numérica creado por la Universidad de
Tohoku (Japón) como parte del proyecto TIME (Tsunami Inundation Modeling
Exchange). El modelo se basa en las ecuaciones de movimiento no lineal de aguas
someras, integradas a la ecuación de continuidad sin tener en cuenta el efecto
Coriolis.
Modelación numérica
Los tsunamis de origen sísmico se estudian en este caso como terremotos de ondas
largas. En la teoría de estas ondas, la aceleración vertical de las partículas de agua es
insignificante en comparación con la aceleración de la gravedad, en consecuencia, el
movimiento vertical de las partículas de agua no tiene ningún efecto en la distribución
de presiones. Las ecuaciones de conservación de la masa y de momento en tres
dimensiones son mostradas a continuación
(
)
(
)
Donde x y y son los ejes horizontales y z es el eje vertical, t es el tiempo, h es la
profundidad del agua, perturbación en la superficie del mar, g es las aceleración
gravitacional, y . y son las velocidades en direcciones , es el esfuerzo
de corte normal o tangencial en dirección de i en el plano normal a j.
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Para resolver el problema de propagación de indas se usan las ecuaciones de
condición de contorno. Las condiciones de dinámica y cinemática en la superficie y el
fondo son las siguientes:
Con las condiciones de dinámica y cinemática se obtienen las ecuaciones en dos
dimensiones, es decir la teoría de aguas someras:
(
)
(
*
√
(
*
(
)
√
∫
∫
Donde D es la profundidad de la columna de agua dada por y es la
profundidad promedio de la columna de agua (los valores negativos de h representan
la topografía del terreno); son los vectores promedio de
profundidad horizontal del volumen de flujo en dirección longitudinal X y latitudinal Y;
y corresponden a la velocidad correspondiente de las partículas de agua; es la
aceleración de la gravedad y es la rugosidad de Manning tomada con un valor
constante de 0.025. Las ecuaciones anteriores son entonces, las ecuaciones
fundamentales del modelo.
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Modelo TUNAMI-N2
Los parámetros de entrada al modelo inician con los parámetros de dimensión, el
espacio de las celdas en función del tamaño y las medidas del tiempo, además de
estos es necesario tener las coordenadas de lo mareógrafos, y una batimetría de alta
resolución. Con estos datos de entrada el modelo se efectúan los procedimientos
necesarios de las ecuaciones fundamentales del modelo, por medio del método de
diferencias finitas aplicado en las expresiones de conservación de masa y momento.
Los resultados expuestos por el modelo se representan en varios archivos que
muestran el estado del océano en diferentes momentos y lugares, las elevaciones de
la superficie del agua en los lugares indicados, las velocidades de corriente en dichos
lugares, el nivel máximo de agua en cada celda, el mínimo nivel de agua en la celda
durante la simulación, y finalmente la altura de la ola para estos parámetros.
La ecuación de continuidad y las ecuaciones de movimiento se discretizan en un
esquema a diferencias finitas centrales denominado “salto de rana” (leapfrog). El
dominio de integración se discretiza mediante un conjunto de celdas anidadas de
diferente resolución espacial. Las celdas representan regiones del área de ruptura
en las que se va trasladando la solución de la simulación numérica, este traslado se
triplica cuando pasa de una celda inferior a una exterior es decir de una red de celdas
mas fina a una red de celdas más gruesa. (Lagos, Gutiérrez, 2005, pp. 8-10)
La modelación parte de la condición inicial del tsunami, el cual se determinar por
medio de la deformación instantánea de la superficie del océano que se asume como
la misma deformación vertical producida en el fondo marino. Es decir este modelo,
interpreta la ruptura sísmica donde se requieren conocer parámetros de rigidez, área
de ruptura y dislocación o desplazamiento de la falla. Los tsunamis de origen sísmico
se simulan por medio de la integración numérica de las ecuaciones de aguas poco
profundas (someras) por medio del método de las diferencias finitas. La modelación
de la inundación en las costas, se realiza por medio de una condición frontera. Todos
los procedimientos permiten determinar la deformación del terreno, las alturas de olas
del tsunami en la costa, el tiempo de arribo del tsunami, la obtención de los vectores
de velocidad de corriente y la generación de mareogramas sintéticos en puntos
específicos de la costa en estudio. (Lagos & Gutierrez, 2005).
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3. BASES DE DATOS
3.1. RECOPILACIÓN DE DATOS
La recopilación de datos históricos de eventos de tsunamis y las consecuencias en las
costas es una parte importante para la investigación y mitigación de los tsunamis. A
través de la historia han ocurrido cientos de eventos de los cuales se han recopilado
datos de observaciones y previos estudios, además de publicaciones y catálogos para
regiones particulares donde la ocurrencia de este tipo de eventos es frecuente. Sin
embargo, algunos de estos catálogos tienen datos históricos de hace cientos de años
y la nueva información no está disponible. A pesar de esto eventos de hace 10 años o
más tienen la suficiente información disponible. Algunos de estos catálogos han sido
compilados y publicados en bases de datos de diferentes formatos y aproximaciones.
Las bases de datos realizadas en este trabajo contienen datos de 1953 eventos a nivel
mundial desde el año -2000 A.c. hasta el presente año, incluyendo una lista de
acontecimientos históricos y mediciones en los puntos de origen en todo el mundo.
Los eventos fueron obtenidos por medio de catálogos científicos, académicos, y de
fuentes mundiales y locales. De acuerdo al centro de investigación NOAA (National
oceanic and atmospheric administration) (2011), la distribución global de estos eventos
es de 63% en el Océano Pacifico, 21% en el Mar Mediterránea, 5% en el Océano
Atlántico, 4% en el Mar Cribe, 6% en el Océano Indico, y el 1% En El Mar Negro. Se
recopilaron alrededor de 15.000 mediciones de Run-ups, en ubicaciones donde se
observaron eventos del tsunami. La distribución mundial de estas mediciones de Run-
ups, es de de 82% en el Océano Pacífico, el 2% del Océano Atlántico, 2% en el Mar
Caribe ,4% en el Mediterráneo, un 9% en el Océano Índico, y menos del
1% en el Mar Rojo y el Mar Negro.
Los tsunamis han sido eventos existentes desde tiempos antiguos. Se han recopilado
eventos en mayor parte en Japón y la cuenca Mediterránea. El primer registro de
tsunami ocurrió en la costa de Siria en el año 2000 a.c. Desde el año 1900 se cuenta
con eventos en Japón, Perú, Chile, Nueva Guinea y las Islas Salomón, en su mayoría.
Sin embargo las regiones que más han sido afectadas por tsunamis están ubicadas
en toda la cuenca del pacifico. El Mediterráneo y el Mar Caribe, tiene pequeñas zonas
de subducción con una historia de tsunamis destructivos a nivel local. En el océano
Atlántico se han generado pocos tsunamis debido a que allí no existen zonas de
subducción en los límites de las placas.
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3.2. BASE DE DATOS “EVENTOS HISTÓRICOS”
La base de datos consiste en dos partes principales: el catálogo de sismos
(generación del tsunami) y el catálogo de tsunamis (propagación e inundación) con los
parámetros básicos del evento, además de un catálogo de mediciones Run-up para
cada tsunami de origen sísmico. La base de datos se filtrara por dos parámetros
principales: causa del tsunami, validez del tsunami. Cada parámetro de la base de
datos se explicará brevemente.
Los catálogos fueron creados con base a la recopilación de datos de los siguientes
centros de información: Historical Tsunami Database (HTDB) y NOAA/WDC Tsunami
Event Database, NEIC/WDC for Seismology del USGS (U.S. Geophysical Survey); El
ISC (International Seismological Centre), incorpora en sus registros información de
National Earthquake Information Center (NEIC), the International Data Center forthe
Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty (CTBT/IDC) en Austria, the Incorporated
Research Institutions for Seismology (IRIS) en Seattle, y la Federation of Digital
Seismograph Networks (FDSN),dentro de sus registros para las bases de datos.
3.2.1. Catálogo de sismos
La lista de los parámetros de origen del sismo incluye fecha (año, mes día) y hora
(hora, minuto, segundo), coordenadas de origen, ubicación geográfica (ciudad y
nombre), profundidad epicentral, mecanismo focal (ángulos strike, dip y rake), y
magnitudes del sismo (Ms, Mb, Mw,Ml, Mfa, Mmi).
3.2.2. Catálogo de tsunamis
El catálogo de tsunamis contiene una lista completa de eventos tsunamigenicos con
los parámetros básicos que describen el efecto del tsunami. Los eventos están
organizados por fecha y hora del suceso. Cada evento en la base de datos, incluye
fecha (año, mes día) y hora (hora, minuto, segundo) del origen del evento, ubicación
del origen del evento (latitud y longitud), magnitudes del tsunami (Abe, Iida y Soloviev),
máxima altura de la ola, numero de mediciones run-up disponible para el mismo
evento, número de muertos causados por el evento, población afectada y el daño
causado en dólares.
3.2.3. Parámetros de la base de datos
La lista de parámetros para la descripción del evento incluye las fases del tsunami de
generación, propagación e inundación incluyendo un catálogo adicional de mediciones
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 91 de 233
run-up para un mismo evento. Cada fase del evento incluye los principales parámetros
necesarios para la investigación los cuales serán explicados a continuación.
3.2.3.1. Generación
Validez del evento: validez del tsunami con valores de -1 a 4, la validez del
tsunami se indica mediante una clasificación numérica:
1: muy dudoso tsunami
2: tsunami cuestionable
3: probable tsunami
4: tsunami definitivo
Casusa del tsunami: causa del evento con valores de 0 a 11, la causa del
tsunami se indica mediante una clasificación numérica:
0: Indefinido
1: Sismo
2: probable sismo
3: sismo y deslizamiento
4: volcán y sismo
5: volcán, sismo y deslizamiento
6: volcán
7: volcán y deslizamiento
8: deslizamiento
9: meteorológico
10: explosión
11: evento astronómico
Fecha y hora: representa la fecha y hora de ocurrencia del evento, dada en
horario universal (meridiano de Greenwich). Los datos de años representados
con –(menos) son fechas antes de Cristo (A.c.).
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_____________________________________________________________________ Página 92 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Ciudad: ciudad de origen del tsunami.
Nombre: país, estado, provincia o isla donde ocurrió el origen del tsunami. Sin
embargo eventos previos a 1900 no tienen localizaciones instrumentales por lo
tanto su ubicación aproximada se basa en la longitud y latitud de la ciudad
donde se produjeron las mayores consecuencias del evento.
Latitud: coordenadas del origen del evento con valores validos entre -90 a 90.
Donde la latitud de 0 a 90 está ubicada en el hemisferio norte y de -90 a 0 en el
hemisferio sur. (eventos previos a 1900 no tienen localizaciones instrumentales
por lo tanto su ubicación aproximada se basa en la longitud y latitud de la
ciudad donde se produjeron las mayores consecuencias del evento)
Longitud: coordenadas del origen del evento con valores validos entre -180 a
180. Donde la longitud de 0 a 180 está ubicada en el hemisferio oriental y de -
180 a 0 en el hemisferio occidental. (eventos previos a 1900 no tienen
localizaciones instrumentales por lo tanto su ubicación aproximada se basa en
la longitud y latitud de la ciudad donde se produjeron las mayores
consecuencias del evento)
Longitud epicentral: Longitud del punto de la superficie de la tierra que está
encima del hipocentro, dada en kilómetros.
Longitud de falla: longitud de la falla dada en kilómetros
Mecanismo focal: Es la dirección del deslizamiento en un terremoto y la
orientación en la que este se presente entendido de acuerdo a tres ángulos
“Dip”, “strike” y “rake”. La orientación del plano de falla, el sentido de la
orientación de los bloques, y el tipo de falla generadora de un terremoto darán
la clasificación al mecanismo focal: normal, inverso o de rumbo.
Profundidad focal: profundidad del sismo dada en kilómetros (Km)
Magnitudes del sismo:
Las magnitudes del sismo se explican a continuación teniendo en cuenta que un
aumento de uno en magnitud representa un aumento de diez veces la amplitud de la
onda registrada. Sin embargo la liberación de energía en un terremoto asociada a un
incremento de magnitud de uno equivale alrededor de 30 veces de energía liberada.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 93 de 233
Mw: magnitud de momento con valores válidos de 0 a 9.5. El momento se
puede estimar a partir de sismógrafo y mediciones geodésicas. La magnitud de
momento ofrece una estimación del tamaño del terremoto con escala
logarítmica.
Ms: magnitud de ondas superficiales con valores validos de 0 a 9.5. La
magnitud es una medida de la energía sísmica con escala logarítmica. Un
aumento de uno en magnitud representa un aumento de diez veces la amplitud
de la onda registrada.
Mb: magnitud de amplitud de ondas de cuerpo con valores validos de 0 a 9.5
La magnitud mb se basa en la amplitud de ondas de cuerpo con períodos
cercanos a 1.0 segundos. La magnitud es una medida de la energía sísmica
con escala logarítmica.
Ml: magnitud de Richter con valores validos de 0 a 9.5. la magnitud Ml se basa
en la máxima amplitud de un sismograma registrado en un sismógrafo de
torsión. Sin embargo estos instrumentos ya no son usados, los valores de Ml se
calculan por medio de instrumentos modernos con los ajustes apropiados.
Mfa: magnitud calculada en la zona de origen del sismo, usadas en los
terremotos ocurridos antes de la existencia de instrumentos sísmicos.
Unk: magnitud desconocida. El método de cálculo de la magnitud del sismo fue
desconocido y no se pudo determinar a partir de fuentes publicadas.
MMi: intensidad modificada de Mercalli con valores validos de 1 a 12 se da en
numerales romanos, sin embargo para la base de datos digital se convirtió a
números.
3.2.3.2. Propagación
Profundidad del mar: profundidad del mar dad en metros.
Periodo: periodo del evento dado en minutos.
Magnitudes del tsunami
Abe: magnitud del tsunami Abe, con valores validos de -5 a 10. Abe definió dos
amplitudes diferentes para el tsunami.
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Iida: magnitud del tsunami definida por Iida, con valores validos de -5 A -10
Soloviev: intensidad del tsunami definida por Soloviev, con valores validos de -
5 a -10.
3.2.3.3. Inundación
Altura máxima de la ola (m): máxima altura de la ola sobre el nivel del mar para
cada evento, teniendo en cuenta el tipo de medición de altura “run-up”:
Mareógrafos: la mitad de la altura máxima de la ola del tsunami (menos de la
marea normal) registrada en la costa por un mareógrafo.
Medición en océano profundo: la mitad de la altura máxima de una ola del
tsunami registrada en el océano abierto por un sistema de registro de presión
en el fondo del lecho marino
Altura Run-up: máxima elevación que alcanza la ola en la máxima inundación.
Run-up: número total de mediciones Run-up asociadas a un evento de tsunami
en particular.
Inundación horizontal (m): distancia máxima horizontal de inundaciones tierra
adentro.
Muertes: descripción del número total de muertes por el tsunami y el origen del
evento. El número de muertos en la base de datos esta codificado por un
rango entre una escala de 0 a 4.
0: ninguna muerte
1: pocas (~1 a 50 muertes)
2: algunas (~51 a 100 muertes)
3: muchas (~101 a 1000 muertes)
4: demasiadas (~1001 o más muertes)
Población afectada: número de personas afectadas por el tsunami. El
número de personas afectadas en la base de datos esta codificado por un rango
entre una escala de 0 a 4.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 95 de 233
0: ninguna muerte
1: pocas (~1 a 50 muertes)
2: algunas (~51 a 100 muertes)
3: muchas (~101 a 1000 muertes)
4: demasiadas (~1001 o más muertes)
Descripción del daño: millones de dólares de daños causados por el tsunami, la
descripción del daño se clasifico de acuerdo a una escala con valores de 0 a
4.
0: ninguno
1: limitado (corresponde aproximadamente a menos de 1 millón)
2: moderado (~$1 a $5 millones)
3: severo (~$5 a $24 millones)
4: extremo (~25 millones o más)
3.3. BASE DE DATOS “RUN-UPS”
3.3.1. Catálogo de Run-up
El catálogo de mediciones run-up, contiene los datos de alturas de ola observadas,
incluyendo nombre y ubicación geográfica de los sitios de observación del run-up. Este
catálogo re realizo exclusivamente para tsunamis de origen sísmico debido al enfoque
principal de la investigación. Para cada registro se incluye el nombre de la región,
coordenadas geográficas del sitio de observación o medición, tipo de medición
(mareógrafo, medición en profundidad del océano, testigo ocular, altura run-up, entre
otros), inundación horizontal, velocidad y periodo de la ola.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 96 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
3.3.1.1. Parámetros base de datos run-up
Para el catálogo de Run-ups, se debe tener en cuenta que la base de datos tienen una
o varias mediciones run-up para un mismo evento, a continuación se explican los
principales parámetros de la base de datos realizada. (National Oceanic and
Atmospheric Administration NOAA, 2011)
Validez del evento: validez del tsunami con valores de -1 a 4, la validez del
tsunami se indica mediante una clasificación numérica:
1: muy dudoso tsunami
2: tsunami cuestionable
3: probable tsunami
4: tsunami definitivo
Casusa del tsunami: causa del evento con valores de 0 a 11, la causa del
tsunami se indica mediante una clasificación numérica:
0: Indefinido
1: Sismo
2: probable sismo
3: sismo y deslizamiento
4: volcán y sismo
5: volcán, sismo y deslizamiento
6: volcán
7: volcán y deslizamiento
8: deslizamiento
9: meteorológico
10: explosión
11: evento astronómico
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Fecha y hora: representa la fecha y hora de ocurrencia del evento, dada en
horario universal (meridiano de Greenwich). Los datos de años representados
con –(menos) son fechas antes de Cristo (A.c.).
País: país de origen del tsunami.
Nombre: país, estado, provincia o isla donde ocurrió el origen del tsunami. Sin
embargo eventos previos a 1900 no tienen localizaciones instrumentales por lo
tanto su ubicación aproximada se basa en la longitud y latitud de la ciudad
donde se produjeron las mayores consecuencias del evento.
Distancia de la fuente (km): distancia desde el origen del evento hasta la
ubicación del Run-up.
Altura de la ola (m):máxima altura de la ola sobre el nivel del mar para cada
evento, teniendo en cuenta el tipo de medición de altura “run-up”:
Mareógrafos: la mitad de la altura máxima de la ola del tsunami (menos de la
marea normal) registrada en la costa por un mareógrafo.
Medición en océano profundo: la mitad de la altura máxima de una ola del
tsunami registrada en el océano abierto por un sistema de registro de presión
en el fondo del lecho marino
Altura Run-up: máxima elevación que alcanza la ola en la máxima inundación.
Periodo: cuando el dato está disponible, representa el periodo del primer ciclo
del evento. dado en minutos.
Tiempo de viaje: el tiempo de viaje en horas y minutos que toma la ola inicial
del tsunami en viajar desde el origen hasta la ubicación de los efectos.
Inundación horizontal: máxima distancia horizontal de inundación en la costa,
dada en metros.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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4. CORRELACIONES MULTIVARIADAS
En este capítulo se harán las correlaciones de los parámetros recopilados en la base
de datos, teniendo en cuenta diferentes factores. Debido a que se analizaran los
tsunamis generados por fuente sísmica las correlaciones deben tener una gran
proporción de parámetros que caractericen debidamente la fuente. Además, se deben
establecer cuales parámetros serán eliminados debido a su poca importancia en el
proceso o a la cantidad de datos disponibles que se tenga de cada uno; Por último, se
harán sub grupos de cada parámetro, para generar correlaciones más detalladas que
muestren un comportamiento más acertado del proceso.
4.1. METODOLOGÍA
4.1.1. Parámetros
Los parámetros se definieron para el caso de tsunami de origen sísmico únicamente,
debido a que es el comportamiento representativo para la zona del pacifico
Colombiano. El listado de los posibles parámetros a emplear para cada fase del
proceso: generación, propagación e inundación, se presenta a continuación:
4.1.1.1. Generación:
Magnitud: (Ms, Mw, Mb).
Mecanismo Focal: (Inverso, Normal, Rumbo).
Longitud de Falla.
Longitud de Ruptura.
Longitud Epicentral.
Hipocentro.
4.1.1.2. Propagación:
Profundidad del mar.
Altura de la ola.
Periodo de la ola.
Velocidad de la ola.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 99 de 233
4.1.1.3. Inundación:
Altura máxima de la ola.
Altura Run-up.
Inundación Horizontal
Pendiente de la costa.
Más adelante se explicara cuáles de estos parámetros supuestos se pudieron
recopilar, como se le dio solución a los que no se encontraron y cuales se
descartaron.
4.1.2. Datos
En la Base de datos “Eventos históricos” se tienen 1953 eventos registrados, los
cuales son por causa de diferentes procesos (Sismo, Volcán, Deslizamiento,
Tormenta, entre otros) y a su vez una mezcla de estos grupos (sismo-deslizamiento,
sismo-volcán, etc.) como ya se mencionó en el capítulo3.
El primer filtro que se hizo en los datos históricos fue conservar únicamente los
eventos de validez 3 y 4 (probable tsunami y tsunami definitivo respectivamente), de
esta forma se busca mayor confianza en el análisis estadístico y en las correlaciones.
El segundo filtro que se le aplicó a la base de datos fue la causa del tsunami,
escogiendo únicamente aquellos eventos de causa tipo uno (1), es decir solo sismo,
descartando las otras causas ya mencionadas en el capítulo (3.2.3), debido a que las
diferentes componentes de éstos, pueden alterar la relación entre datos(Numeral
3.2.3.1); a continuación en la Ilustración 4-1se muestra algunos parámetros y algunos
eventos de la base de datos realizada.
Así mismo, de la base de datos “Run-Ups” se escogieron dentro de los 15450 datos,
que comprendían 8 tipos de mediciones diferentes (3.3.1.1); únicamente las
mediciones de Testigo ocular, Instrumento Profundo, Mareómetro e Inspección post
tsunami Run-Up; a continuación en la Ilustración 4-2 se muestra un ejemplo de la base
de datos “Run-Ups”.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Ilustración 4-1: Ejemplo de parámetros y eventos base de datos “Eventos Históricos”.
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Ilustración 4-2: Ejemplo de mediciones y eventos base de datos “Run-Ups”.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Después de haber aplicado los filtros de la base de datos “Eventos Históricos” se
obtuvieron 937 eventos en la base de datos histórica con las características
anteriormente mencionadas; posteriormente se buscó en la base de datos “Run-Ups”
los números de identificación de los eventos (ID), pero únicamente de los cuatro tipos
de mediciones nombradas anteriormente, posteriormente se cruzaron los ID de ambas
bases de datos de manera que solo quedaran mediciones de aquellos eventos que se
encontraban dentro de los 937 escogidos; descartando de esta manera las mediciones
de eventos por causas ajenas a esta investigación.
Por último, Se unificaron los Datos de la base de datos “Eventos Históricos” y la base
de datos “Run-ups”, obteniendo un archivo compilado entre el tipo de medición con
sus respectivos datos y el sismo que había causado el tsunami con los parámetros
importantes del mismo, para cada medición. Obteniendo como resultado 3541 datos,
habiendo eliminado cualquier medición que no contara con el total de los parámetros
completos.
4.2. MÉTODOS ESTADÍSTICOS
Análisis de varianza (ANOVA)
Según Evans (2007), el análisis de varianza determina si la variación debido a un
factor particular es significativamente grande con respecto al error. El ANOVA simple,
analiza dos variables: Y llamada variable de respuesta y F llamada variable categórica
o factor, y determina si estas variables son independientes es decir, si existe relación
significativa entre ellas o si por el contrario existen diferencias significativas en uno u
otro valor, o si el factor influye en la variable de respuesta. (Evans, 2007)
Las variables de respuesta proporcionan las estadísticas básicas de regresión, el
coeficiente de correlación R, R2, R2 ajustado, el error estándar y el tamaño de la
muestra
Si se tiene una muestra Y y una muestra f, considerando que el factor F tiene k valores
posibles, se representan por medio de , y se denominan niveles del factor,
entonces se plantea la siguiente hipótesis:
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 103 de 233
Donde representan las medias correspondientes a cada nivel del factor es
decir, los coeficientes de regresion. Si se acepta se dice que la media de Y es la
misma independiente del valor del factor, por lo tanto Y y F son independientes. La
media de todos los datos se llama media global, .
Contrastando , se utilizara la noción de variabilidad que coincide con la dispersión.
Para medir la variabilidad de los datos (donde el subíndice , indica el nivel de
factor al que pertenece el dato, y el índice el orden que ocupa el dato dentro de los
tomados en ese nivel) se realiza una suma de cuadrados totales SCT, y se
descompone en una suma de cuadrados residuales SCR, además de la suma de
cuadrados explicada SCE, esta ultima relación las diferencias entre la media de cada
factor y la media global, cumpliendo la siguiente expresión:
∑ ∑ ∑
De acuerdo a esto SCE será pequeña frente a SCT, esta relación se llama porcentaje
de variabilidad explicada (
) , si este porcentaje no es demasiado alto es
aceptado, sin embargo, si es suficientemente alto, entonces se interpretara afirmando
que el factor introducido realmente explica las diferencias entre los valores de la
variable Y, por lo tanto existe una relación entre Y y F, por lo cual es falsa. Esto
implica que todas las son distintas entre si o simplemente una de ellas es diferente
de las demás.
Las diferencias que aparecen entre los datos y que no son explicadas por el factor
introducido son consideradas al azar. Teniendo en cuenta esto, se denomina error
experimental a la parte de variabilidad de datos debidos al azar, estimado mediante la
raíz cuadrada de la suma de cuadrados medios que aparecen en el análisis de
varianza.
En el modelo de análisis de varianza se supone que cada observación se puede
expresar como:
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Donde los valores son los residuos y son simplemente la desviación entre la
predicción del modelo y el valor actual para cada observación. Los efectos se calculan
por medio de la siguiente expresión:
En un modelo de regresión lineal simple con una variable explicativa, la suma total de
los cuadrados ∑ , tiene n-1 grados de libertad porque se estima la
media. Tiene un grado de libertad porque este es una variable independiente.
Esto deja n-2 grados de libertad para . Entonces
representa la varianza
entre las observaciones explicativas de la regresión, mientras que
representa la varianza restante. El cociente entre y dará como resultado la
estadística F.
El análisis de varianza y otro tipo de información estadística para el análisis de
regresión puede ser obtenido por medio de la herramienta de regresión de Excel.
Regresión lineal múltiple
Un modelo de regresión con más de una variable independiente es llamado modelo de
regresión múltiple. Este modelo es idéntico al modelo de regresión lineal simple, la
única diferencia es que aparecen más variables explicativas.
Un modelo de regresión lineal múltiple tiene la forma:
Donde es la variable dependiente, son las variables independientes,
son los coeficientes de regresión para las variables independientes y es el
error.
Similar a la regresión lineal simple, se estiman los coeficientes de regresión parcial
para predecir los valores de la variable dependiente.
Los coeficientes de regresión parcial , representan el cambio en la
variable dependiente cuando la variable independiente asociada incrementa una
unidad mientras los valores de todas las variables independientes se mantienen
constantes.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 105 de 233
Como la regresión lineal simple, la regresión lineal múltiple usa menos cuadrados para
estimar los interceptos y los coeficientes de pendientes que minimizan la suma de los
términos de error sobre todas las observaciones.
La herramienta de regresión de Excel permite realizar la regresión lineal múltiple,
especificando todo el rango de los datos de variables independientes. Los resultados
de la regresión son los mismos que para una relación lineal simple, R múltiple, el
coeficiente de correlación múltiple, el coeficiente de correlación múltiple, y el R2, y el
coeficiente de determinación múltiple.
Igual que en la regresión lineal simple, explicado anteriormente se plantean las
siguientes hipótesis:
La hipótesis nula, plantea que no existe relación lineal entre la variable dependiente y
cualquiera de las variables independientes, mientras que la segunda hipótesis plantea
que la variable dependiente tiene una relación lineal con al menos una variable
independiente. Si la hipótesis nula es rechazada no se puede concluir una relación
existente entre cada variable independiente individual. La prueba es idéntica a la
regresión lineal simple, la estadística F se calcula como , solo que este
modelo tiene k y n-k-1, grados de libertad.
4.3. APLICACIÓN
Las correlaciones se harán de forma discriminante, es decir se aplicara la regresión
lineal múltiple para cada tipo de medición (testigo ocular, mareómetro y instrumento
profundo) diferenciando en la zona de generación el mecanismo focal (inverso, normal
y rumbo) y la magnitud (Mw y Ms).
Por lo cual, por cada correlación que se haga, entendiendo ésta como el análisis de
una cantidad de parámetros determinada, se obtendrán seis (6) ecuaciones diferentes
así: Inverso-Mw, Inverso-Ms, Normal-Mw, Normal-Ms, Rumbo-Mw y Rumbo-Ms; todo
esto para cada uno de los tres tipos de mediciones de altura de la ola los cuales se
muestran en la Ilustración 4-3.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Ilustración 4-3: Sectores de mediciones de altura de la ola.
Donde el sector uno es muy alejado de la costa y la profundidad del mar es muy
grande, en contraste está el sector dos donde la profundidad del mar no decrece de
manera rápida mientras en relación con la costa (menor a 300 metros), por último está
el sector tres en el cual se da la ruptura de la ola y el comienzo de la inundación a la
costa.
Los parámetros que se utilizaron para las correlaciones están descritos en los
capítulos 3.2.3 y 3.3.1.1
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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5. CORRELACIÓN DE PROPAGACIÓN TIPO 1
5.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS
Debido a que de los parámetros pensados al principio del proyecto para el desarrollo
de las correlaciones (mencionados en la sección de parámetros) no fueron totalmente
completados, se inició con una correlación la cual llamaremos “correlación 1”, que
cuenta con los siguientes parámetros.
5.1.1. Generación:
Magnitud: (Ms, Mw).
Mecanismo Focal: (Inverso, Normal, Rumbo).
Distancia Epicentral. (DE)
Profundidad del sismo. (PS)
5.1.2. Propagación:
Altura de la ola. (Instrumento profundo, Mareómetro, Testigo Ocular)
La correlación se hizo buscando la forma fácil de simplificar el análisis de este
proceso, para así, poder construir graficas de dos variables para determinar la altura
de la ola. Por esta razón se generó un nuevo parámetro llamado distancia hipocentral
(DH), la cual depende de la profundidad del sismo y de la distancia epicentral
directamente.
Ecuación 5-1: Definición de Distancia Hipocentral.
√
√
Ahora bien, la altura de la ola h, es la variable dependiente de la magnitud e
indirectamente de la distancia epicentral y la profundidad del sismo. Generando una
regresión de dos grados de libertad.
De acuerdo a lo anterior, se le aplico la regresión lineal múltiple a los siguientes
parámetros, los cuales se presentan con su respectivo análisis estadístico descriptivo.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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5.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA.
A continuación, se muestra la estadística descriptiva de los datos utilizados para
generar la correlación 1.
5.2.1. Sector 1
Tabla 5-1: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso -- Sector 1 – Correlación 1.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.061 7.956 8.181 3725.718
Error típico 0.016 0.132 0.132 1086.719
Mediana 0.040 7.900 7.900 1512.944
Moda 0.040 8.500 8.800 #N/A
Desviación estándar 0.063 0.529 0.528 4346.876
Varianza de la muestra 0.004 0.280 0.279 18895334.325
Curtosis 4.487 -1.888 -1.999 1.401
Coeficiente de asimetría 2.179 -0.087 0.275 1.446
Rango 0.230 1.300 1.200 14558.890
Mínimo 0.010 7.200 7.600 377.127
Máximo 0.240 8.500 8.800 14936.018
Suma 0.970 127.300 130.900 59611.491
Cuenta 16.000 16.000 16.000 16.000
Mayor (1) 0.240 8.500 8.800 14936.018
Menor(1) 0.010 7.200 7.600 377.127
Nivel de confianza (95.0%) 0.033 0.282 0.281 2316.287
Tabla 5-2: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal – Sector 1 -Correlación 1.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.028 8.033 7.933 2588.586
Error típico 0.006 0.088 0.088 1312.481
Mediana 0.025 8.100 8.000 1442.128
Moda 0.020 8.100 8.000 #N/A
Desviación estándar 0.015 0.216 0.216 3214.908
Varianza de la muestra 0.000 0.047 0.047 10335635.851
Curtosis -0.859 5.357 5.357 5.322
Coeficiente de asimetría 0.418 -2.248 -2.248 2.277
Rango 0.040 0.600 0.600 8297.001
Mínimo 0.010 7.600 7.500 747.017
Máximo 0.050 8.200 8.100 9044.018
Suma 0.170 48.200 47.600 15531.517
Cuenta 6.000 6.000 6.000 6.000
Mayor (1) 0.050 8.200 8.100 9044.018
Menor(1) 0.010 7.600 7.500 747.017
Nivel de confianza (95.0%) 0.015 0.227 0.227 3373.839
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Tabla 5-3: Estadística descriptiva Mecanismo Focal de Rumbo – Sector 1 -Correlación 1.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.028 8.033 7.933 2588.586
Error típico 0.006 0.088 0.088 1312.481
Mediana 0.025 8.100 8.000 1442.128
Moda 0.020 8.100 8.000 #N/A
Desviación estándar 0.015 0.216 0.216 3214.908
Varianza de la muestra 0.000 0.047 0.047 10335635.851
Curtosis -0.859 5.357 5.357 5.322
Coeficiente de asimetría 0.418 -2.248 -2.248 2.277
Rango 0.040 0.600 0.600 8297.001
Mínimo 0.010 7.600 7.500 747.017
Máximo 0.050 8.200 8.100 9044.018
Suma 0.170 48.200 47.600 15531.517
Cuenta 6.000 6.000 6.000 6.000
Mayor (1) 0.050 8.200 8.100 9044.018
Menor(1) 0.010 7.600 7.500 747.017
Nivel de confianza (95.0%) 0.015 0.227 0.227 3373.839
5.2.2. Sector 2
Tabla 5-4: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso – Sector 2 – Correlación 1.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.208 7.620 7.805 4950.415
Error típico 0.006 0.014 0.014 120.277
Mediana 0.120 7.700 7.900 3662.036
Moda 0.050 7.700 7.700 160.312
Desviación estándar 0.267 0.581 0.607 5071.659
Varianza de la muestra 0.071 0.337 0.368 25721724.611
Curtosis 34.581 3.080 1.931 -0.144
Coeficiente de asimetría 4.459 -1.236 -1.001 0.960
Rango 3.850 3.400 3.800 18412.618
Mínimo 0.000 5.100 5.200 18.439
Máximo 3.850 8.500 9.000 18431.057
Suma 369.850 13548.200 13854.200 8801837.384
Cuenta 1778.000 1778.000 1775.000 1778.000
Mayor (1) 3.850 8.500 9.000 18431.057
Menor(1) 0.000 5.100 5.200 18.439
Nivel de confianza (95.0%) 0.012 0.027 0.028 235.900
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Tabla 5-5: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal – Sector 2 – Correlación 1.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.149 7.606 7.615 3739.206
Error típico 0.010 0.037 0.029 197.580
Mediana 0.110 8.000 8.000 2429.025
Moda 0.050 8.100 8.000 1083.362
Desviación estándar 0.167 0.620 0.481 3323.804
Varianza de la muestra 0.028 0.384 0.231 11047673.035
Curtosis 75.074 0.990 -0.342 0.388
Coeficiente de asimetría 6.902 -1.072 -0.743 1.002
Rango 2.150 2.800 2.400 15922.151
Mínimo 0.010 5.400 5.800 53.852
Máximo 2.160 8.200 8.200 15976.003
Suma 42.150 2152.400 2155.100 1058195.411
Cuenta 283.000 283.000 283.000 283.000
Mayor (1) 2.160 8.200 8.200 15976.003
Menor(1) 0.010 5.400 5.800 53.852
Nivel de confianza (95.0%) 0.020 0.073 0.056 388.918
Tabla 5-6: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Rumbo – Sector 2 – Correlación 1.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.332 7.884 8.059 2841.014
Error típico 0.029 0.049 0.053 184.599
Mediana 0.175 8.100 8.300 1323.074
Moda 0.070 8.100 9.000 60.877
Desviación estándar 0.463 0.798 0.868 2999.372
Varianza de la muestra 0.215 0.636 0.754 8996233.076
Curtosis 13.233 -0.391 -0.749 -0.654
Coeficiente de asimetría 3.240 -0.845 -0.635 0.822
Rango 3.240 2.500 2.900 11089.364
Mínimo 0.010 6.200 6.100 11.662
Máximo 3.250 8.700 9.000 11101.026
Suma 87.720 2081.400 2135.700 750027.593
Cuenta 264.000 264.000 265.000 264.000
Mayor (1) 3.250 8.700 9.000 11101.026
Menor(1) 0.010 6.200 6.100 11.662
Nivel de confianza (95.0%) 0.056 0.097 0.105 363.479
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 111 de 233
5.2.3. Sector 3
Tabla 5-7:Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso – Sector 3 – Correlación 1.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 3.498 7.644 7.733 264.129
Error típico 0.260 0.017 0.018 25.223
Mediana 2.100 7.700 7.700 133.154
Moda 1.000 7.700 7.700 83.522
Desviación estándar 5.131 0.339 0.360 498.114
Varianza de la muestra 26.331 0.115 0.129 248118.050
Curtosis 46.053 4.868 4.841 141.310
Coeficiente de asimetría 5.860 -1.173 -1.010 10.715
Rango 53.950 3.000 3.200 7489.141
Mínimo 0.050 5.500 5.600 10.000
Máximo 54.000 8.500 8.800 7499.141
Suma 1364.400 2981.100 3015.700 103010.320
Cuenta 390.000 390.000 390.000 390.000
Mayor (1) 54.000 8.500 8.800 7499.141
Menor(1) 0.050 5.500 5.600 10.000
Nivel de confianza (95.0%) 0.511 0.034 0.036 49.590
Tabla 5-8: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal –Sector 3 – Correlación 1.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 3.390 6.881 7.162 155.112
Error típico 0.822 0.085 0.095 33.486
Mediana 1.370 6.900 7.100 84.758
Moda 1.000 6.900 7.100 52.154
Desviación estándar 4.998 0.517 0.578 203.688
Varianza de la muestra 24.982 0.267 0.334 41488.631
Curtosis 8.185 0.596 -0.427 20.311
Coeficiente de asimetría 2.708 -0.625 -0.463 4.057
Rango 23.930 2.500 2.400 1197.134
Mínimo 0.450 5.500 5.800 11.000
Máximo 24.380 8.000 8.200 1208.134
Suma 125.430 254.600 265.000 5739.148
Cuenta 37.000 37.000 37.000 37.000
Mayor (1) 24.380 8.000 8.200 1208.134
Menor(1) 0.450 5.500 5.800 11.000
Nivel de confianza (95.0%) 1.666 0.172 0.193 67.913
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 112 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Tabla 5-9: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Rumbo – Sector 3 – Correlación 1.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 4.702 7.283 7.439 99.558
Error típico 1.556 0.122 0.141 32.950
Mediana 2.390 7.600 7.900 36.878
Moda 1.000 7.600 7.900 36.878
Desviación estándar 9.204 0.721 0.811 194.937
Varianza de la muestra 84.717 0.520 0.658 38000.597
Curtosis 18.765 3.155 0.086 9.171
Coeficiente de asimetría 4.201 -0.935 -0.314 3.184
Rango 49.960 3.900 3.700 837.340
Mínimo 0.040 4.800 5.300 10.000
Máximo 50.000 8.700 9.000 847.340
Suma 164.560 254.900 245.500 3484.539
Cuenta 35.000 35.000 33.000 35.000
Mayor (1) 50.000 8.700 9.000 847.340
Menor(1) 0.040 4.800 5.300 10.000
Nivel de confianza (95.0%) 3.162 0.248 0.288 66.963
En los tres sectores con los diferentes mecanismos focales, las magnitudes Mw y Ms
tienen valores que oscilan entre un valor mínimo de 4.8 y un máximo de 9 con una
gran parte de datos con valores cercanos a 8, lo cual cubre el rango amplio y
significativo, debido a que magnitudes menores a 4.5 son sismos casi imperceptibles.
Los valores de distancia hipocentral oscilan entre un valor mínimo de 10 km, y uno
máximo de 18431 km, este último valor de distancia es equivalente para tsunamis
transoceánicos. Los datos de altura de ola cambian en los tres sectores, ya que este
parámetro se va amplificando, por lo que no se puede dar un rango general para los
tres sectores.
5.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE.
A los datos anteriores se les aplico la regresión lineal múltiple, manejando como
variable dependiente la altura de la ola y como variables independientes la magnitud
del sismo (Mw y Ms) y la distancia hipocentral; como se muestra en la Ecuación 5-1.
Ecuación 5-2: Ecuación General Correlación 1.
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5.3.1. Para sismos en la escala de magnitud Ms.
5.3.1.1. Sector 1
Los resultados se presentan en la Tabla 5-10 y la Tabla 5-11.
Tabla 5-10: Coeficientes de los parámetros – Ms – Sector 1 -Correlación 1.
MECANISMO FOCAL MS DISTANCIA HIPOCENTRAL (km)
INVERSO 0.006 0.0000031555
NORMAL 0.004 -0.0000015267
RUMBO 0.043 -0.0000596917
Tabla 5-11: Estadísticas de la regresión Ms – Sector 1 -Correlación 1.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.745 0.555 0.451 0.061
NORMAL 0.920 0.847 0.559 0.015
RUMBO 0.652 0.425 0.327 0.302
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 5-3,Ecuación 5-4 y
Ecuación 5-5.
Ecuación 5-3: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Ms – Sector 1 -Correlación 1.
Ecuación 5-4: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Ms – Sector 1 -Correlación 1.
Ecuación 5-5:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Ms – Sector 1 -Correlación 1.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y DH es la distancia
Hipocentral en kilómetros (km).
5.3.1.2. Sector 2
Los resultados se presentan en la Tabla 5-12 y la Tabla 5-13.
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Tabla 5-12: Coeficientes de los parámetros – Ms - sector 2 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL MS DISTANCIA HIPOCENTRAL (km)
INVERSO 0.035 -0.0000111444
NORMAL 0.021 -0.0000035634
RUMBO 0.041 0.0000058938
Tabla 5-13: Estadísticas de la regresión – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.645 0.417 0.416 0.258
NORMAL 0.673 0.453 0.448 0.166
RUMBO 0.609 0.370 0.364 0.453
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 5-6,Ecuación 5-7 y
Ecuación 5-8.
Ecuación 5-6: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
Ecuación 5-7: Altura de la ola para mecanismo focal Normal – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
Ecuación 5-8: Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y DH es la distancia
Hipocentral en kilómetros (km).
5.3.1.3. Sector 3
Los resultados se presentan en la Tabla 5-14 y la
Tabla 5-15.
Tabla 5-14: Coeficientes de los parámetros – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL MS DISTANCIA HIPOCENTRAL (km)
INVERSO 0.482 -0.0007558915
NORMAL 0.505 -0.0004129364
RUMBO 0.716 -0.0006853106
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Tabla 5-15: Estadísticas de la regresión – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.565 0.319 0.315 5.133
NORMAL 0.571 0.326 0.278 5.050
RUMBO 0.458 0.210 0.155 9.356
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 5-9,Ecuación 5-10 y
Ecuación 5-11.
Ecuación 5-9: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
Ecuación 5-10: Altura de la ola para mecanismo focal Normal – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
Ecuación 5-11: Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y DH es la distancia
Hipocentral en kilómetros (km).
5.3.2. Para sismos en la escala de magnitud Mw.
5.3.2.1. Sector 1
Los resultados se presentan en la Tabla 5-16 y la Tabla 5-17.
Tabla 5-16: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 1 -Correlación 1.
MECANISMO FOCAL MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (km)
INVERSO 0.006 0.0000030421
NORMAL 0.004 -0.0000015282
RUMBO 0.043 -0.0000621763
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Tabla 5-17: Estadísticas de la regresión Mw – Sector 1 -Correlación 1.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.747 0.558 0.455 0.061
NORMAL 0.921 0.847 0.559 0.015
RUMBO 0.659 0.435 0.337 0.300
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 5-12, Ecuación 5-13
y Ecuación 5-14.
Ecuación 5-12: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Mw – Sector 1 -Correlación 1.
Ecuación 5-13: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Mw – Sector 1 -Correlación 1.
Ecuación 5-14:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Mw – Sector 1 -Correlación 1.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Mw es la magnitud y DH es la distancia
Hipocentral en kilómetros (km).
5.3.2.2. Sector 2
Los resultados se presentan en la Tabla 5-18 y Tabla 5-19
Tabla 5-18: Coeficientes de los parámetros – Mw - sector 2 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (km)
INVERSO 0.035 -0.0000117480
NORMAL 0.021 -0.0000029570
RUMBO 0.041 0.0000049539
Tabla 5-19: Estadísticas de la regresión – Mw – Sector 2 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.647 0.419 0.418 0.258
NORMAL 0.671 0.450 0.444 0.167
RUMBO 0.611 0.374 0.368 0.451
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 117 de 233
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 5-15, Ecuación 5-16
y Ecuación 5-17.
Ecuación 5-15: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
Ecuación 5-16: Altura de la ola para mecanismo focal Normal – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
Ecuación 5-17: Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo – Ms – Sector 2 – Correlación 1.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Mw es la magnitud y DH es la distancia
Hipocentral en kilómetros (km).
5.3.2.3. Sector 3
Los resultados se presentan en la Tabla 5-20 y Tabla 5-21.
Tabla 5-20: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 3 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL MW DISTANCIA HIPOCENTRAL (km)
INVERSO 0.479 -0.0007877120
NORMAL 0.494 -0.0006711145
RUMBO 0.736 -0.0007397373
Tabla 5-21: Estadísticas de la regresión – Mw – Sector 3 – Correlación 1.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.568 0.322 0.318 5.121
NORMAL 0.576 0.331 0.284 5.030
RUMBO 0.463 0.215 0.157 9.618
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 5-18, Ecuación 5-19
y Ecuación 5-20.
Ecuación 5-18: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
Ecuación 5-19: Altura de la ola para mecanismo focal Normal – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
Ecuación 5-20: Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo – Ms – Sector 3 – Correlación 1.
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Donde h es la altura de la ola en metros (m), Mw es la magnitud y DH es la distancia
Hipocentral en kilómetros (km).
5.4. ANÁLISIS DE DATOS
Si se analiza las estadísticas de la regresión se ve que en el primer sector se tienen
los más altos coeficientes de correlación múltiple, después le sigue el segundo y tercer
sector respectivamente.
El primer sector es el que menos datos presenta para la regresión múltiple, se puede
decir que es la zona que menos confiabilidad tiene en el análisis, ya que su muestra
no es muy representativa comparada con los otros dos sectores. Sin embargo para
este tipo de procesos cualquier dato es fundamental ya que se está hablando de
eventos que ocurren muy esporádicamente y su registro en cuanto a mediciones no se
ha acabado de perfeccionar, si bien esta práctica comenzó de la mitad del siglo XX,
puede ser que los pocos datos que se tienen expresen todos los eventos registrados
en los últimos 50 años, teniendo en cuenta que estos sistemas de alerta y control solo
está al alcance de países desarrollados.
Lo anterior sugiere, por un lado que es el sector que menos datos tiene, pero a su vez
es el de mejor precisión en la medida de altura de la ola entre las tres mediciones,
debido a que es una medida real, medida por las boyas instrumentadas o llamados
instrumentos de medición profunda.
Así mismo, el sector dos (mareómetro) es un instrumento que mide la altura de la ola
con gran precisión, del cual se tienen mucho más datos registrados que la boya, es
por esto que se hace más confiable el análisis. En cuanto al sector tres (testigo ocular)
se tiene muy buena cantidad de datos, ya que es la forma más antigua de estimar la
altura de la ola, sin embargo este parámetro tiene mucha incertidumbre, ya que el ojo
humano no es de gran precisión y si a esto se le suma el pánico del momento,
distancia del observador, entre otros muchos parámetros que afectan la medida real,
se puede decir que no es favorable incluirlo en la regresión, pero al ser la única
medida cercana que nos puede decir la amplificación de la ola en la costa, fue
imperativo incluirlo.
Entre parámetros de magnitud (Ms y Mw) la diferencia es mínima dando como
resultado casi el mismo coeficiente de parámetro y error típico, lo cual se puede ver
representado en la Grafica 5-1 y Grafica 5-2.
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 119 de 233
Grafica 5-1: Medición Mareómetro, Mecanismo focal inverso para todas las magnitudes Ms.
Grafica 5-2: Medición Mareómetro, Mecanismo focal inverso para todas las magnitudes Mw.
Después de analizar esta primera regresión multivariada, se propuso una segunda
correlación, con el objetivo de incrementar la correlación entre parámetros y disminuir
el error típico que presento cada ecuación de ajuste.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 5000 10000 15000 20000
Alt
ura
de
la O
la (
m)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO MS (TODOS)
Base de datos
Correlacion 1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 5000 10000 15000 20000
Alt
ura
de
la O
la (
m)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO MW (TODOS)
Base de datos
Correlacion 1
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_____________________________________________________________________ Página 120 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
6. CORRELACIÓN DE PROPAGACIÓN TIPO 2.
6.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS
Debido a que de los parámetros utilizados en la “correlación 1”, no dieron un ajuste
muy adecuado, se trabajó con una correlación la cual llamaremos “correlación 2”, que
cuenta con los siguientes parámetros.
6.1.1. Generación:
Magnitud: (Ms, Mw).
Mecanismo Focal: (Inverso, Normal, Rumbo).
Distancia Epicentral. (DE)
Profundidad del sismo. (PS)
6.1.2. Propagación:
Altura de la ola. (Instrumento profundo, Mareómetro, Testigo Ocular).
La correlación se hizo modificando el parámetro descrito en la Ecuación 5-1: Definición
de Distancia Hipocentral. Por esta razón se generó un nuevo parámetro llamado
logaritmo de la distancia hipocentral (LogDH), el cual depende de la profundidad del
sismo y de la distancia epicentral directamente, pero está afectado por la función
logaritmo.
Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral.
√
Donde DE es la Distancia epicentral en kilómetros (km) y PS es la profundidad del
sismo en kilómetros (km).
Ahora bien, la altura de la ola h, es la variable dependiente de la magnitud e
indirectamente de la longitud epicentral y la profundidad del sismo. Generando una
regresión de dos grados de libertad.
De acuerdo a lo anterior, se le aplico la regresión lineal múltiple a los siguientes
parámetros, los cuales se presentan con su respectivo análisis estadístico descriptivo.
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6.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA.
A continuación, se muestra la estadística descriptiva de los datos utilizados para
generar la correlación 2.
6.2.1. Sector 1
Tabla 6-1: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso -- Sector 1 – Correlación 2.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.061 7.956 8.181 3.286
Error típico 0.016 0.132 0.132 0.130
Mediana 0.040 7.900 7.900 3.173
Moda 0.040 8.500 8.800 #N/A
Desviación estándar 0.063 0.529 0.528 0.520
Varianza de la muestra 0.004 0.280 0.279 0.270
Curtosis 4.487 -1.888 -1.999 -1.279
Coeficiente de asimetría 2.179 -0.087 0.275 0.391
Rango 0.230 1.300 1.200 1.598
Mínimo 0.010 7.200 7.600 2.576
Máximo 0.240 8.500 8.800 4.174
Suma 0.970 127.300 130.900 52.576
Cuenta 16.000 16.000 16.000 16.000
Mayor (1) 0.240 8.500 8.800 4.174
Menor(1) 0.010 7.200 7.600 2.576
Nivel de confianza (95.0%) 0.033 0.282 0.281 0.277
Tabla 6-2: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal – Sector 1 -Correlación 2.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.028 8.033 7.933 3.218
Error típico 0.006 0.088 0.088 0.167
Mediana 0.025 8.100 8.000 3.130
Moda 0.020 8.100 8.000 #N/A
Desviación estándar 0.015 0.216 0.216 0.409
Varianza de la muestra 0.000 0.047 0.047 0.167
Curtosis -0.859 5.357 5.357 1.866
Coeficiente de asimetría 0.418 -2.248 -2.248 1.390
Rango 0.040 0.600 0.600 1.083
Mínimo 0.010 7.600 7.500 2.873
Máximo 0.050 8.200 8.100 3.956
Suma 0.170 48.200 47.600 19.308
Cuenta 6.000 6.000 6.000 6.000
Mayor (1) 0.050 8.200 8.100 3.956
Menor(1) 0.010 7.600 7.500 2.873
Nivel de confianza (95.0%) 0.015 0.227 0.227 0.429
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 122 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Tabla 6-3: Estadística descriptiva Mecanismo Focal de Rumbo – Sector 1 -Correlación 2.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.215 8.056 8.261 3.182
Error típico 0.075 0.141 0.164 0.068
Mediana 0.025 7.600 7.900 3.148
Moda 0.010 8.700 9.000 #N/A
Desviación estándar 0.317 0.597 0.696 0.288
Varianza de la muestra 0.101 0.357 0.485 0.083
Curtosis 2.245 -2.130 -2.015 0.084
Coeficiente de asimetría 1.717 0.195 0.091 0.545
Rango 1.070 1.400 1.600 1.057
Mínimo 0.010 7.300 7.400 2.734
Máximo 1.080 8.700 9.000 3.791
Suma 3.870 145.000 148.700 57.270
Cuenta 18.000 18.000 18.000 18.000
Mayor (1) 1.080 8.700 9.000 3.791
Menor(1) 0.010 7.300 7.400 2.734
Nivel de confianza (95.0%) 0.158 0.297 0.346 0.143
6.2.2. Sector 2
Tabla 6-4: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso – Sector 2 – Correlación 2.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.208 7.620 7.805 3.298
Error típico 0.006 0.014 0.014 0.017
Mediana 0.120 7.700 7.900 3.564
Moda 0.050 7.700 7.700 2.205
Desviación estándar 0.267 0.581 0.607 0.720
Varianza de la muestra 0.071 0.337 0.368 0.518
Curtosis 34.581 3.080 1.931 -0.970
Coeficiente de asimetría 4.459 -1.236 -1.001 -0.521
Rango 3.850 3.400 3.800 3.000
Mínimo 0.000 5.100 5.200 1.266
Máximo 3.850 8.500 9.000 4.266
Suma 369.850 13548.200 13854.200 5863.815
Cuenta 1778.000 1778.000 1775.000 1778.000
Mayor (1) 3.850 8.500 9.000 4.266
Menor(1) 0.000 5.100 5.200 1.266
Nivel de confianza (95.0%) 0.012 0.027 0.028 0.033
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 123 de 233
Tabla 6-5: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal – Sector 2 – Correlación 2.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.149 7.606 7.615 3.345
Error típico 0.010 0.037 0.029 0.030
Mediana 0.110 8.000 8.000 3.385
Moda 0.050 8.100 8.000 3.035
Desviación estándar 0.167 0.620 0.481 0.511
Varianza de la muestra 0.028 0.384 0.231 0.261
Curtosis 75.074 0.990 -0.342 -0.027
Coeficiente de asimetría 6.902 -1.072 -0.743 -0.666
Rango 2.150 2.800 2.400 2.472
Mínimo 0.010 5.400 5.800 1.731
Máximo 2.160 8.200 8.200 4.203
Suma 42.150 2152.400 2155.100 946.608
Cuenta 283.000 283.000 283.000 283.000
Mayor (1) 2.160 8.200 8.200 4.203
Menor(1) 0.010 5.400 5.800 1.731
Nivel de confianza (95.0%) 0.020 0.073 0.056 0.060
Tabla 6-6: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Rumbo – Sector 2 – Correlación 2.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 0.332 7.884 8.059 3.011
Error típico 0.029 0.049 0.053 0.048
Mediana 0.175 8.100 8.300 3.122
Moda 0.070 8.100 9.000 1.784
Desviación estándar 0.463 0.798 0.868 0.772
Varianza de la muestra 0.215 0.636 0.754 0.596
Curtosis 13.233 -0.391 -0.749 -0.877
Coeficiente de asimetría 3.240 -0.845 -0.635 -0.538
Rango 3.240 2.500 2.900 2.979
Mínimo 0.010 6.200 6.100 1.067
Máximo 3.250 8.700 9.000 4.045
Suma 87.720 2081.400 2135.700 794.920
Cuenta 264.000 264.000 265.000 264.000
Mayor (1) 3.250 8.700 9.000 4.045
Menor(1) 0.010 6.200 6.100 1.067
Nivel de confianza (95.0%) 0.056 0.097 0.105 0.094
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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6.2.3. Sector 3
Tabla 6-7: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso – Sector 3 – Correlación 2.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 3.498 7.644 7.733 2.206
Error típico 0.260 0.017 0.018 0.020
Mediana 2.100 7.700 7.700 2.124
Moda 1.000 7.700 7.700 1.922
Desviación estándar 5.131 0.339 0.360 0.397
Varianza de la muestra 26.331 0.115 0.129 0.158
Curtosis 46.053 4.868 4.841 0.324
Coeficiente de asimetría 5.860 -1.173 -1.010 0.492
Rango 53.950 3.000 3.200 2.875
Mínimo 0.050 5.500 5.600 1.000
Máximo 54.000 8.500 8.800 3.875
Suma 1364.400 2981.100 3015.700 860.175
Cuenta 390.000 390.000 390.000 390.000
Mayor (1) 54.000 8.500 8.800 3.875
Menor(1) 0.050 5.500 5.600 1.000
Nivel de confianza (95.0%) 0.511 0.034 0.036 0.040
Tabla 6-8: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal –Sector 3 – Correlación 2.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 3.390 6.881 7.162 1.977
Error típico 0.822 0.085 0.095 0.072
Mediana 1.370 6.900 7.100 1.928
Moda 1.000 6.900 7.100 1.717
Desviación estándar 4.998 0.517 0.578 0.437
Varianza de la muestra 24.982 0.267 0.334 0.191
Curtosis 8.185 0.596 -0.427 0.406
Coeficiente de asimetría 2.708 -0.625 -0.463 -0.072
Rango 23.930 2.500 2.400 2.041
Mínimo 0.450 5.500 5.800 1.041
Máximo 24.380 8.000 8.200 3.082
Suma 125.430 254.600 265.000 73.141
Cuenta 37.000 37.000 37.000 37.000
Mayor (1) 24.380 8.000 8.200 3.082
Menor(1) 0.450 5.500 5.800 1.041
Nivel de confianza (95.0%) 1.666 0.172 0.193 0.146
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Tabla 6-9: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Rumbo – Sector 3 – Correlación 2.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA DE LA OLA (m) MS MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
Media 4.702 7.283 7.439 1.682
Error típico 1.556 0.122 0.141 0.070
Mediana 2.390 7.600 7.900 1.567
Moda 1.000 7.600 7.900 1.567
Desviación estándar 9.204 0.721 0.811 0.415
Varianza de la muestra 84.717 0.520 0.658 0.173
Curtosis 18.765 3.155 0.086 3.870
Coeficiente de asimetría 4.201 -0.935 -0.314 1.864
Rango 49.960 3.900 3.700 1.928
Mínimo 0.040 4.800 5.300 1.000
Máximo 50.000 8.700 9.000 2.928
Suma 164.560 254.900 245.500 58.860
Cuenta 35.000 35.000 33.000 35.000
Mayor (1) 50.000 8.700 9.000 2.928
Menor(1) 0.040 4.800 5.300 1.000
Nivel de confianza (95.0%) 3.162 0.248 0.288 0.143
En los tres sectores con los diferentes mecanismos focales, las magnitudes Mw y Ms
tienen valores que oscilan entre un valor mínimo de 4.8 y un máximo de 9 con una
gran parte de datos con valores cercanos a 8 lo cual cubre el rango amplio y
significativo, debido a que magnitudes menores a 4.5 son sismos casi imperceptibles.
Los valores de logaritmo de la distancia hipocentral oscilan entre un valor mínimo de
1km, y uno máximo de 4 km. Los datos de altura de ola cambian en los tres sectores,
ya que este parámetro se va amplificando, por lo que no se puede dar un rango
general para los tres sectores.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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6.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE.
A los datos anteriores se les aplico la regresión lineal múltiple, manejando como
variable dependiente la altura de la ola y como variables independientes la magnitud
del sismo (Ms y Mw) y el logaritmo de la distancia hipocentral;como se muestra en la
Ecuación 6-2.
Ecuación 6-2: Ecuación General Correlación 2.
6.3.1. Para sismos en la escala de magnitud Ms.
6.3.1.1. Sector 1
Los resultados se presentan en la Tabla 6-10y la Tabla 6-11.
Tabla 6-10: Coeficientes de los parámetros – Ms – Sector 1 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL MS LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
INVERSO TODOS 0.005 -0.0300178532
NORMAL TODOS 0.011 -0.0183044848
RUMBO TODOS 0.354 -0.8270699451
Tabla 6-11: Estadísticas de la regresión Ms – Sector 1 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.740 0.548 0.444 0.062
NORMAL 0.932 0.868 0.586 0.014
RUMBO 0.891 0.794 0.719 0.181
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 6-3,Ecuación 6-4 y Ecuación 6-5.
Ecuación 6-3: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Ms – Sector 1 -Correlación 2.
Ecuación 6-4: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Ms – Sector 1 -Correlación 2.
Ecuación 6-5:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Ms – Sector 1 -Correlación 2.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral.(km).
6.3.1.2. Sector 2
Los resultados se presentan en la Tabla 6-12 y
Tabla 6-13.
Tabla 6-12: Coeficientes de los parámetros – Ms – Sector 2 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL MS LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
INVERSO TODOS 0.091 -0.1463573002
NORMAL TODOS 0.053 -0.0756949570
RUMBO TODOS 0.094 -0.1303128957
Tabla 6-13: Estadísticas de la regresión - Ms – Sector 2 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.681 0.463 0.462 0.248
NORMAL 0.684 0.468 0.462 0.164
RUMBO 0.622 0.387 0.380 0.448
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 6-6,Ecuación 6-7 y Ecuación 6-8.
Ecuación 6-6: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Ms – Sector 2 -Correlación 2.
Ecuación 6-7: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Ms – Sector 2 -Correlación 2.
Ecuación 6-8:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Ms – Sector 2 -Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral. (Km).
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 128 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
6.3.1.3. Sector 3
Los resultados se presentan en la Tabla 6-14 y Tabla 6-15.
Tabla 6-14: Coeficientes de los parámetros – Ms – Sector 3 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL MS LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
INVERSO 0.928 -1.6392152363
NORMAL 1.033 -1.8606474388
RUMBO 2.328 -7.4007951408
Tabla 6-15: Estadísticas de la regresión Ms – Sector 3 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.571 0.326 0.322 5.106
NORMAL 0.581 0.338 0.290 5.007
RUMBO 0.510 0.260 0.208 9.050
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 6-9,Ecuación 6-10 y Ecuación 6-11.
Ecuación 6-9: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Ms – Sector 3 -Correlación 2.
Ecuación 6-10: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Ms – Sector 3 -Correlación 2.
Ecuación 6-11:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Ms – Sector 3 -Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral. (Km).
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 129 de 233
6.3.2. Para sismos en la escala de magnitud Mw.
6.3.2.1. Sector 1
Los resultados se presentan en la Tabla 6-16y la Tabla 6-17.
Tabla 6-16: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 1 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
INVERSO -0.002 0.0245148408
NORMAL 0.011 -0.0183911640
RUMBO 0.335 -0.8010103176
Tabla 6-17: Estadísticas de la regresión Mw – Sector 1 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.739 0.546 0.443 0.062
NORMAL 0.932 0.869 0.586 0.014
RUMBO 0.903 0.815 0.741 0.171
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 6-12, Ecuación 6-13 y Ecuación 6-14.
Ecuación 6-12: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Mw – Sector 1 -Correlación 2.
Ecuación 6-13: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Mw – Sector 1 -Correlación 2.
Ecuación 6-14:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Mw – Sector 1 -Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Mw es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral. (km).
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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6.3.2.2. Sector 2
Los resultados se presentan en la Tabla 6-18 y Tabla 6-19.
Tabla 6-18: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 2 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
INVERSO 0.096 -0.1617473314
NORMAL 0.049 -0.0664831398
RUMBO 0.098 -0.1477208308
Tabla 6-19: Estadísticas de la regresión - Mw – Sector 2 -Correlación 2.
MECANISMO
FOCAL
Coeficiente de correlación
múltiple
Coeficiente de
determinación R^2
R^2
ajustado
Error
típico
INVERSO 0.688 0.473 0.472 0.246
NORMAL 0.679 0.461 0.456 0.165
RUMBO 0.628 0.394 0.388 0.444
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 6-15,Ecuación 6-16 y Ecuación 6-17.
Ecuación 6-15: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Mw – Sector 2 -Correlación 2.
Ecuación 6-16: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Mw – Sector 2 -Correlación 2.
Ecuación 6-17:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Mw – Sector 2 -Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Mw es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral. (Km).
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 131 de 233
6.3.2.3. Sector 3
Los resultados se presentan en la Tabla 6-20 y Tabla 6-21.
Tabla 6-20: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 3 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
INVERSO 0.939 -1.7104376531
NORMAL 1.193 -2.5697018131
RUMBO 2.440 -7.9104431699
Tabla 6-21: Estadísticas de la regresión Mw – Sector 3 -Correlación 2.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.575 0.331 0.327 5.089
NORMAL 0.593 0.351 0.304 4.954
RUMBO 0.519 0.269 0.213 9.281
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 6-18, Ecuación 6-19 y Ecuación 6-20.
Ecuación 6-18: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Ms – Sector 3 -Correlación 2.
Ecuación 6-19: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Ms – Sector 3 -Correlación 2.
Ecuación 6-20:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Ms – Sector 3 -Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Mw es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral. (Km).
6.4. ANALISIS DE DATOS
Como se puede ver en la Tabla 6-22, el coeficiente de correlación múltiple para
magnitud Ms se incrementó en relación con la primera correlación establecida, es decir
que al introducir el logaritmo a la variable Distancia Hipocentral, el grado de
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 132 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
correlación entre variables aumento; lo mismo sucedió para la escala de magnitud Mw,
los resultados se pueden ver en la tabla
Tabla 6-22: Comparación coeficientes de correlación múltiple entre las correlaciones 1 y 2. (Ms)
MECANISMO FOCAL
SECTOR 1 SECTOR 2 SECTOR 3
CORRELACION CORRELACION CORRELACION
1 2 1 2 1 2
INVERSO 0.745 0.740 0.645 0.681 0.645 0.681
NORMAL 0.920 0.932 0.673 0.684 0.673 0.684
RUMBO 0.652 0.891 0.609 0.622 0.609 0.622
Tabla 6-23: Comparación coeficientes de correlación múltiple entre las correlaciones 1 y 2. (Mw)
MECANISMO FOCAL
SECTOR 1 SECTOR 2 SECTOR 3
CORRELACION CORRELACION CORRELACION
1 2 1 2 1 2
INVERSO 0.747 0.739 0.647 0.688 0.568 0.575
NORMAL 0.921 0.932 0.671 0.679 0.576 0.593
RUMBO 0.659 0.903 0.611 0.628 0.463 0.519
Así mismo, el primer sector es el que tiene mayor grado de relación asociado a los
parámetros, entre 0.7 y 0.92, lo cual es un buen resultado para una regresión de dos
grados de libertad siendo 1 la correlación perfecta entre parámetros, después lo sigue
el sector 2 con un rango entre 0.6 y 0.7 y por último el sector 1 con rango de 0.5 y
0.6.
Para incrementar el coeficiente de correlación múltiple, y con el impedimento de no
tener más parámetros completos e importantes en la base de datos, se pensó en
buscar una relación o más, entre algún parámetro fundamental que estuviera incluido
en el registro histórico y las hipótesis de parámetros citadas antes de comenzar el
análisis.
A partir de lo anterior se creó una última correlación, la cual se explica en el siguiente
capítulo.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 133 de 233
7. CORRELACIÓN DE PROPAGACIÓN TIPO 3.
7.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS
Debido a que de los parámetros utilizados en la “correlación 2”, mejoraron el ajuste de
la “correlación 1” hasta cierto punto, se trabajó con una correlación la cual llamaremos
“correlación 3”, que cuenta con los siguientes parámetros.
7.1.1. Generación:
Magnitud: (Mw).
Mecanismo Focal: (Inverso, Normal, Rumbo).
Distancia Epicentral. (DE)
Profundidad del sismo. (PS)
7.1.2. Propagación:
Altura de la ola. (Instrumento profundo, Mareómetro, Testigo Ocular).
La correlación se hizo utilizando los parámetros anteriormente nombrados, sin
embargo, a partir de esos se crearon los siguientes:“logaritmo Distancia Hipocentral”
descrito en la Ecuación 6-1 y a su vez, se utilizaron las ecuaciones de longitud de
ruptura de falla y longitud de desplazamiento de falla que crearon Wells y
Coppersmithen 1994 (Roy E. Hunt, 2007)las cuales se muestran en la Ecuación 7-1 y
Ecuación 7-3 respectivamente.
Ecuación 7-1: Mw en término de la Longitud de Ruptura de falla de Wells y Coppersmith. (Roy E. Hunt, 2007)
Donde Mw es la magnitud en la escala de momento, SRL es la longitud de ruptura de
falla en kilómetros (km), a y b son parámetros que dependen del tipo de mecanismo
focal del sismo, estos parámetros se muestran más adelante en la Tabla 7-1.
Tabla 7-1: Parámetros a y b de la Ecuación 7-1 (Roy E. Hunt, 2007).
LONGITUD DE RUPTURA DE FALLA
PARAMETRO INVERSO NORMAL RUMBO
A 5 4.86 5.16
B 1.22 1.32 1.12
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_____________________________________________________________________ Página 134 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Despejando el término SRL de la Ecuación 7-1, se obtiene la Ecuación 7-2.
Ecuación 7-2: Ecuación de Longitud de Ruptura de falla en términos de Mw.
(
)
Por otra parte,
Ecuación 7-3: Mw en término del Desplazamiento de Ruptura de falla de Wells y Coppersmith. (Roy E. Hunt, 2007).
Donde Mw es la magnitud en la escala de momento, MD es el desplazamiento de
ruptura de falla en metros (cm), a y b son parámetros que dependen del tipo de
mecanismo focal del sismo, estos parámetros se muestran más adelante en la Tabla
7-2.
Tabla 7-2: Parámetros a y b de la Ecuación 7-3 (Roy E. Hunt, 2007).
DESPLAZAMIENTO RUPTURA DE FALLA
PARAMETRO INVERSO NORMAL RUMBO
A 6.69 6.61 6.81
B 0.74 0.89 0.78
Despejando el término MD de la Ecuación 7-1, se obtiene la Ecuación 7-4.
Ecuación 7-4: Desplazamiento de Ruptura en término de Mw.
(
)
Debido a que las correlaciones encontradas para longitud de ruptura de falla y
desplazamiento de ruptura están solo para la magnitud de momento, se excluirán los
datos de Ms para generar la regresión, por lo cual esta última correlación solo servirá
para mejorar la correlación 1 y 2 pero de magnitud de momento (Mw).
De acuerdo a lo anterior, se le aplico la regresión lineal múltiple a los siguientes
parámetros, los cuales se presentan con su respectivo análisis estadístico descriptivo.
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 135 de 233
7.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA.
A continuación, se muestra la estadística descriptiva de los datos utilizados para
generar la correlación 3.
7.2.1. Sector 1
Tabla 7-3: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso -- Sector 1 – Correlación 3.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 0.061 8.181 3.286 629.182 295.169
Error típico 0.016 0.132 0.130 137.462 83.726
Mediana 0.040 7.900 3.173 242.515 45.272
Moda 0.040 8.800 #N/A 1302.429 710.152
Desviación estándar 0.063 0.528 0.520 549.848 334.903
Varianza de la muestra 0.004 0.279 0.270 302332.52 112160.160
Curtosis 4.487 -1.999 -1.279 -1.953 -1.935
Coeficiente de asimetría 2.179 0.275 0.391 0.461 0.520
Rango 0.230 1.200 1.598 1167.176 693.180
Mínimo 0.010 7.600 2.576 135.253 16.972
Máximo 0.240 8.800 4.174 1302.429 710.152
Suma 0.970 130.900 52.576 10066.904 4722.701
Cuenta 16 16 16 16 16
Mayor (1) 0.240 8.800 4.174 1302.429 710.152
Menor(1) 0.010 7.600 2.576 135.253 16.972
Nivel de confianza (95.0%) 0.033 0.281 0.277 292.993 178.457
Tabla 7-4: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal – Sector 1 -Correlación 3.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 0.028 7.933 3.218 223.610 33.843
Error típico 0.006 0.088 0.167 25.819 5.082
Mediana 0.025 8.000 3.130 239.215 36.458
Moda 0.020 8.000 #N/A 239.215 36.458
Desviación estándar 0.015 0.216 0.409 63.243 12.449
Varianza de la muestra 0.000 0.047 0.167 3999.623 154.977
Curtosis -0.859 5.357 1.866 4.590 4.108
Coeficiente de asimetría 0.418 -2.248 1.390 -1.950 -1.724
Rango 0.040 0.600 1.083 184.804 37.223
Mínimo 0.010 7.500 2.873 100 10
Máximo 0.050 8.100 3.956 284.804 47.223
Suma 0.170 47.600 19.308 1341.662 203.057
Cuenta 6 6 6 6 6
Mayor (1) 0.050 8.100 3.956 284.804 47.223
Menor(1) 0.010 7.500 2.873 100 10
Nivel de confianza (95.0%) 0.015 0.227 0.429 66.369 13.064
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_____________________________________________________________________ Página 136 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Tabla 7-5: Estadística descriptiva Mecanismo Focal de Rumbo – Sector 1 -Correlación 3.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 0.215 8.261 3.182 1296.740 293.624
Error típico 0.075 0.164 0.068 300.919 75.636
Mediana 0.025 7.900 3.148 279.530 24.971
Moda 0.010 9.000 #N/A 2682.696 642.233
Desviación estándar 0.317 0.696 0.288 1276.691 320.896
Varianza de la muestra 0.101 0.485 0.083 1629938.8 102974.082
Curtosis 2.245 -2.015 0.084 -2.193 -2.198
Coeficiente de asimetría 1.717 0.091 0.545 0.239 0.243
Rango 1.070 1.600 1.057 2582.696 636.526
Mínimo 0.010 7.400 2.734 100.000 5.707
Máximo 1.080 9.000 3.791 2682.696 642.233
Suma 3.870 148.700 57.270 23341.325 5285.240
Cuenta 18 18 18 18 18
Mayor (1) 1.080 9.000 3.791 2682.696 642.233
Menor(1) 0.010 7.400 2.734 100.000 5.707
Nivel de confianza (95.0%) 0.158 0.346 0.143 634.883 159.578
1.1.1. Sector 2
Tabla 7-6: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso – Sector 2 – Correlación 3.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
Media 0.208 7.805 3.297 329.003 109.360
Error típico 0.006 0.014 0.017 7.908 4.470
Mediana 0.120 7.900 3.563 238.259 43.165
Moda 0.050 7.700 2.205 163.348 23.167
Desviación estándar 0.267 0.607 0.720 333.179 188.323
Varianza de la muestra 0.071 0.368 0.518 111008.09 35465.521
Curtosis 34.525 1.931 -0.969 3.223 6.132
Coeficiente de asimetría 4.455 -1.001 -0.520 1.937 2.652
Rango 3.850 3.800 3.000 1898.257 1323.179
Mínimo 0.000 5.200 1.266 1.459 0.010
Máximo 3.850 9.000 4.266 1899.715 1323.188
Suma 369.400 13854.2 5851.378 583981.0 194114.054
Cuenta 1775 1775 1775 1775 1775
Mayor (1) 3.850 9.000 4.266 1899.715 1323.188
Menor(1) 0.000 5.200 1.266 1.459 0.010
Nivel de confianza (95.0%) 0.012 0.028 0.034 15.510 8.767
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 137 de 233
Tabla 7-7: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal – Sector 2 – Correlación 3.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 0.149 7.615 3.345 161.243 23.088
Error típico 0.010 0.029 0.030 5.779 1.038
Mediana 0.110 8.000 3.385 239.215 36.458
Moda 0.050 8.000 3.035 239.215 36.458
Desviación estándar 0.167 0.481 0.511 97.218 17.469
Varianza de la muestra 0.028 0.231 0.261 9451.253 305.161
Curtosis 75.074 -0.342 -0.027 -1.716 -1.663
Coeficiente de asimetría 6.902 -0.743 -0.666 -0.126 0.009
Rango 2.150 2.400 2.472 333.927 61.044
Mínimo 0.010 5.800 1.731 5.154 0.123
Máximo 2.160 8.200 4.203 339.081 61.167
Suma 42.150 2155.10 946.608 45631.628 6533.888
Cuenta 283 283 283 283 283
Mayor (1) 2.160 8.200 4.203 339.081 61.167
Menor(1) 0.010 5.800 1.731 5.154 0.123
Nivel de confianza (95.0%) 0.020 0.056 0.060 11.375 2.044
Tabla 7-8: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Rumbo – Sector 2 – Correlación 3.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 0.331 8.059 3.006 1054.768 224.123
Error típico 0.028 0.053 0.048 67.942 17.179
Mediana 0.170 8.300 3.119 636.167 81.331
Moda 0.070 9.000 1.784 2682.696 642.233
Desviación estándar 0.463 0.868 0.775 1106.008 279.646
Varianza de la muestra 0.214 0.754 0.600 1223252.8 78202.043
Curtosis 13.282 -0.749 -0.898 -1.323 -1.300
Coeficiente de asimetría 3.246 -0.635 -0.529 0.712 0.809
Rango 3.240 2.900 2.979 2675.789 642.110
Mínimo 0.010 6.100 1.067 6.907 0.123
Máximo 3.250 9.000 4.045 2682.696 642.233
Suma 87.790 2135.7 796.652 279513.464 59392.681
Cuenta 265 265 265 265 265
Mayor (1) 3.250 9.000 4.045 2682.696 642.233
Menor(1) 0.010 6.100 1.067 6.907 0.123
Nivel de confianza(95.0%) 0.056 0.105 0.094 133.776 33.824
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 138 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
7.2.2. Sector 3
Tabla 7-9: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Inverso – Sector 3 – Correlación 3.
INVERSO
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW
LOG DISTANCIA
HIPOCENTRAL (Km)
LONGITUD DE
RUPTURA FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 3.498 7.733 2.206 213.517 45.120
Error típico 0.260 0.018 0.020 7.939 3.588
Mediana 2.100 7.700 2.124 163.348 23.167
Moda 1.000 7.700 1.922 163.348 23.167
Desviación estándar 5.131 0.360 0.397 156.776 70.858
Varianza de la muestra 26.331 0.129 0.158 24578.73 5020.896
Curtosis 46.053 4.841 0.324 14.061 38.895
Coeficiente de asimetría 5.860 -1.010 0.492 3.063 5.517
Rango 53.950 3.200 2.875 1299.326 710.118
Mínimo 0.050 5.600 1.000 3.103 0.034
Máximo 54.000 8.800 3.875 1302.429 710.152
Suma 1364.40 3015.70 860.175 83271.66 17596.715
Cuenta 390 390 390 390 390
Mayor (1) 54.000 8.800 3.875 1302.429 710.152
Menor(1) 0.050 5.600 1.000 3.103 0.034
Nivel de confianza (95.0%) 0.511 0.036 0.040 15.608 7.054
Tabla 7-10: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Normal –Sector 3 – Correlación 3.
NORMAL
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 3.390 7.162 1.977 83.883 9.572
Error típico 0.822 0.095 0.072 11.955 1.980
Mediana 1.370 7.100 1.928 49.770 3.553
Moda 1.000 7.100 1.717 49.770 3.553
Desviación estándar 4.998 0.578 0.437 72.719 12.045
Varianza de la muestra 24.982 0.334 0.191 5288.087 145.075
Curtosis 8.185 -0.427 0.406 2.578 8.278
Coeficiente de asimetría 2.708 -0.463 -0.072 1.426 2.441
Rango 23.930 2.400 2.041 333.927 61.044
Mínimo 0.450 5.800 1.041 5.154 0.123
Máximo 24.380 8.200 3.082 339.081 61.167
Suma 125.430 265.000 73.141 3103.686 354.153
Cuenta 37 37 37 37 37
Mayor (1) 24.380 8.200 3.082 339.081 61.167
Menor(1) 0.450 5.800 1.041 5.154 0.123
Nivel de confianza (95.0%) 1.666 0.193 0.146 24.246 4.016
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 139 de 233
Tabla 7-11: Estadística descriptiva Mecanismo Focal Rumbo – Sector 3 – Correlación 3.
RUMBO
PARAMETROS ALTURA
DE LA OLA (m)
MW LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (m)
Media 4.926 7.439 1.707 335.501 55.195
Error típico 1.643 0.141 0.072 109.347 26.589
Mediana 2.400 7.900 1.567 279.530 24.971
Moda 1.000 7.900 1.567 279.530 24.971
Desviación estándar 9.439 0.811 0.412 628.152 152.741
Varianza de la muestra 89.103 0.658 0.170 394574.88 23329.760
Curtosis 17.663 0.086 3.894 11.433 13.159
Coeficiente de asimetría 4.082 -0.314 1.939 3.421 3.752
Rango 49.960 3.700 1.928 2681.362 642.221
Mínimo 0.040 5.300 1.000 1.334 0.012
Máximo 50.000 9.000 2.928 2682.696 642.233
Suma 162.560 245.500 56.341 11071.521 1821.443
Cuenta 33 33 33 33 33
Mayor (1) 50.000 9.000 2.928 2682.696 642.233
Menor(1) 0.040 5.300 1.000 1.334 0.012
Nivel de confianza (95.0%) 3.347 0.288 0.146 222.733 54.160
En los tres sectores con los diferentes mecanismos focales, el logaritmo de la distancia
hipocentral oscilan entre un valor mínimo de 1km y uno máximo de 4.2km. Los valores
de longitud de ruptura de falla oscilan entre un valor mínimo de 1.3 km, y uno máximo
de 2682 km. El desplazamiento de ruptura oscila entre un valor mínimo de 0.010 m, y
uno máximo de 1323 m.
7.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE.
A los datos anteriores se les aplico la regresión lineal múltiple, manejando como
variable dependiente la altura de la ola y como variables independientes magnitud de
momento, logaritmo de la distancia hipocentral, longitud de ruptura de falla y
desplazamiento de ruptura; es decir una regresión múltiple con cuatro grados de
libertad, como se muestra en la Ecuación 7-5.
Ecuación 7-5: Ecuación General Correlación 3.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 140 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
1.1.1. Para sismos en la escala de magnitud Mw.
7.3.1.1. Sector 1
Los resultados se presentan en la Tabla 7-12 Tabla 6-16: Coeficientes de los
parámetros – Mw – Sector 1 -Correlación 2. y la Tabla 7-13.
Tabla 7-12: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 1 -Correlación 3.
MECANISMO FOCAL
LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
MW LONGITUD DE
RUPTURA FALLA (Km) DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
INVERSO -1.37E-01 5.79E-02 -2.00E-04 5.51E-04
NORMAL -2.42E-02 5.05E-02 -1.34E-03 5.86E-03
RUMBO -6.68E-01 2.99E-01 -1.68E-03 6.98E-03
Tabla 7-13: Estadísticas de la regresión Mw – Sector 1 -Correlación 3.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.911 0.829 0.703 0.041
NORMAL 0.977 0.955 0.387 0.012
RUMBO 0.945 0.892 0.798 0.140
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la
Ecuación 7-6, Ecuación 7-7 y Ecuación 7-8.
Ecuación 7-6: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Mw – Sector 1 -Correlación 3.
Ecuación 7-7: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Mw – Sector 1 -Correlación 3.
Ecuación 7-8:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Mw – Sector 1 -Correlación 3.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), LogDH está definido en la Ecuación
6-1(km), Mw es la magnitud de momento, SRL está definido en la Ecuación 7-2 (km) y
MD está definido en la Ecuación 7-4 (cm).
7.3.1.2. Sector 2
Los resultados se presentan en la Tabla 7-14 y Tabla 7-15.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 141 de 233
Tabla 7-14: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 2 -Correlación 3.
MECANISMO FOCAL
LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
MW LONGITUD DE
RUPTURA FALLA (Km) DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
INVERSO -1.95E-01 9.30E-02 6.19E-04 -7.18E-04
NORMAL -9.70E-02 4.74E-02 -2.16E-03 1.09E-02
RUMBO -3.04E-01 1.14E-01 7.16E-04 -1.92E-03
Tabla 7-15: Estadísticas de la regresión - Mw – Sector 2 -Correlación 3.
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.717 0.514 0.513 0.236
NORMAL 0.688 0.473 0.464 0.164
RUMBO 0.732 0.535 0.526 0.390
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 7-9, Ecuación 7-10 y Ecuación 7-11.
Ecuación 7-9: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Mw – Sector 2 -Correlación 2.
Ecuación 7-10: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Mw – Sector 2 -Correlación 2.
Ecuación 7-11:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Mw – Sector 2 -Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m),LogDH está definido en la Ecuación
6-1(km), Mw es la magnitud de momento, SRL está definido en la Ecuación 7-2 (km) y
MD está definido en la Ecuación 7-4 (cm).
7.3.1.3. Sector 3
Los resultados se presentan en la Tabla 7-16 y Tabla 7-17.
Tabla 7-16: Coeficientes de los parámetros – Mw – Sector 3 -Correlación 3.
MECANISMO FOCAL
LOG DISTANCIA HIPOCENTRAL (Km)
MW LONGITUD DE
RUPTURA FALLA (Km) DESPLAZAMIENTO
RUPTURA (cm)
INVERSO -1.97 1.12 -4.44E-03 3.80E-02
NORMAL -4.92 1.59 1.17E-04 1.76E-02
RUMBO -14.90 4.70 -4.82E-03 2.08E-02
Tabla 7-17: Estadísticas de la regresión Mw – Sector 3 -Correlación 3.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 142 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
MECANISMO FOCAL
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
INVERSO 0.579 0.335 0.327 5.086
NORMAL 0.667 0.445 0.364 4.721
RUMBO 0.620 0.384 0.286 8.809
Dados los resultados anteriores se puede ensamblar la Ecuación 7-12, Ecuación 7-13y Ecuación 7-14.
Ecuación 7-12: Altura de la ola para mecanismo focal Inverso -Ms – Sector 3 -Correlación 3.
Ecuación 7-13: Altura de la ola para mecanismo focal Normal -Ms – Sector 3 -Correlación 3.
Ecuación 7-14:Altura de la ola para mecanismo focal de Rumbo -Ms – Sector 3 -Correlación 3.
Donde h es la altura de la ola en metros (m),LogDH está definido en la Ecuación
6-1(km), Mwes la magnitud de momento, SRL está definido en la Ecuación 7-2 (km) y
MD está definido en la Ecuación 7-4 (cm).
7.4. ANÁLISIS DE DATOS
Al tener cuatro grados de libertad la regresión de la correlación 3, se refleja un mejor
ajuste en los parámetros que representan la propagación de ola, es claro que entre
más parámetros se le incluya a la ecuación (parámetros fundamentales) el
comportamiento va a reflejar más lo que puede pasar en un evento real, sin embargo
incertidumbres como la profundidad del mar, que a su vez influye en la velocidad y
periodo siguen estando vigentes. Se evidencio una mejoría en los coeficientes de
correlación múltiple entre parámetros, al incluir los parámetros longitud de ruptura de
falla y desplazamiento de ruptura, los dos dependientes de la magnitud de momento,
la mejoría se puede ver más claramente en la Tabla 7-18.
Tabla 7-18: Comparación de los coeficientes de correlación múltiple para Mw.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 143 de 233
MECANISMO FOCAL
SECTOR 1 SECTOR 2 SECTOR 3
CORRELACION CORRELACION CORRELACION
1 2 3 1 2 3 1 2 3
INVERSO 0.75 0.74 0.91 0.65 0.69 0.72 0.57 0.58 0.58
NORMAL 0.92 0.93 0.98 0.67 0.68 0.69 0.58 0.59 0.67
RUMBO 0.66 0.90 0.94 0.61 0.63 0.73 0.46 0.52 0.62
Así mismo mostramos la comparación del error típico entre las diferentes
correlaciones.
Tabla 7-19: Comparación de los errores típicos para Mw
MECANISMO FOCAL
SECTOR 1 SECTOR 2 SECTOR 3
CORRELACION CORRELACION CORRELACION
1 2 3 1 2 3 1 2 3
INVERSO 0.061 0.062 0.041 0.258 0.246 0.236 5.133 5.106 0.236
NORMAL 0.015 0.014 0.012 0.167 0.165 0.164 5.050 5.007 0.164
RUMBO 0.300 0.171 0.140 0.451 0.444 0.390 9.356 9.050 0.390
Se escogió la falla inversa para mostrar el comportamiento de la correlación dos y tres
en los tres diferentes sectores.
7-1: Dispersión de datos relacionando la altura de la ola y el logaritmo de la distancia
hipocentral para falla inversa en el sector 1.
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0 1 2 3 4 5
Alt
ura
de
la o
la (
m)
Log Distancia Hipocentral (km)
INVERSO
Base de Datos
Correlacion 2
Correlacion 3
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 144 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
7-2: Dispersión de datos relacionando la altura de la ola y el logaritmo de la distancia hipocentral para falla inversa en el sector 2.
7-3: Dispersión de datos relacionando la altura de la ola y el logaritmo de la distancia hipocentral para falla inversa en el sector 3.
Si se analiza por qué el sector 1 tiene una mejor relación entre parámetros con
respecto al sector 2 y sector 3, se puede decir que en el océano profundo, de donde
viene la medición del primer sector la altura de la ola es casi imperturbable, la
velocidad es casi constante y la pérdida de energía se da por el recorrido donde se
pierde mucha energía. Al ser olas de grandes periodos (30-200 km) y bajas alturas, la
perdida no se manifestara en la altura tanto como en el periodo, por esta razón los
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 1 2 3 4 5
Alt
ura
de
la o
la (
m)
Log Distancia Hipocentral (km)
INVERSO
Base de Datos
Correlacion 3
Correlacion 2
0
10
20
30
40
50
60
0 1 2 3 4 5
Alt
ura
de
la o
la (
m)
Log Distancia Hipocentral (km)
INVERSO
Base de Datos
Correlacion 2
Correlacion 3
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 145 de 233
parámetros sísmicos describen muy acertadamente el comportamiento. En cuanto al
segundo sector, a este se le deberían incluir más parámetros, teniendo en cuenta que
se encuentra cerca a la costa donde están las fosas oceánicas. La pendiente del
océano comienza a incrementarse y la profundidad a disminuirse dramáticamente,
gracias a lo anterior, cualquier cambio pequeño en el fondo del océano afectara mucho
más la altura de la ola y por consiguiente la medición del mareómetro; por lo anterior,
si se quisiera incrementar el nivel de relación entre datos para este sector, se debería
incluir a lo sumo la posición relativa del mareómetro con respecto a la costa y segundo
la pendiente promedio del lecho marino, desde donde se encuentra la estación de
medición hasta la línea costera. Por último el sector tres es el de menor confiabilidad
como ya se mencionó en elcapítulo5.4, a esto se le debe agregar quela amplificación
de la ola depende del periodo natural de la bahía Donde se busca encontrar una
amplificación debido a la similitud probable entre el periodo de la ola cerca a la costa y
el periodo de la bahía que se hace por medio de un análisis de registros
mareométricos; por otro lado, es fundamental igualmente la velocidad en ese sector y
la pendiente de la costa, por estas razones la correlación es la menos acertada de las
tres.
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_____________________________________________________________________ Página 146 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
8. CORRELACIÓN DE INUNDACIÓN TIPO 1.
8.1. SELECCIÓN DE PARÁMETROS
Debido a que de los parámetros utilizados en las correlaciones 1, 2 y 3, se utilizaron
para describir la propagación de la ola, los parámetros de inundación son
completamente indirectos a los de generación, más bien es dependientes de los
siguientes parámetros.
8.1.1. Inundación:
Altura de la ola en la costa.
Altura Run-up.
Inundación Horizontal.
Se hizo una suposición para poder encontrar la pendiente de la costa para cada
medición de la base de datos, se presenta en la a continuación.
Ecuación 8-1: Pendiente secante de la costa
Para calcular S en porcentaje se tiene la siguiente ecuación.
Ecuación 8-2: pendiente secante de la costa en porcentaje
(
* { }
De acuerdo a lo anterior, se le aplico la regresión lineal múltiple a los siguientes
parámetros, los cuales se presentan con su respectivo análisis estadístico descriptivo.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 147 de 233
8.2. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA.
A continuación, se muestra la estadística descriptiva de los datos utilizados para
generar la correlación de inundación tipo 1.
Tabla 8-1: Estadística descriptiva correlación de inundación.
PARAMETROS INUNDACION
HORIZONTAL (m) ALTURA DE LA OLA EN LA
COSTA (m) PENDIENTE SECANTE
TERRENO (%)
Media 150.0984701 14.37674548 10.2252426
Error típico 6.973732995 0.197517041 0.374051235
Mediana 90.8 11.2 7.358476501
Moda 10 11.2 13.9495522
Desviación estándar 186.9948994 5.296256573 10.02987541
Varianza de la muestra 34967.09241 28.05033368 100.5984008
Curtosis 28.54242457 -1.220721043 6.330848332
Coeficiente de asimetría 4.066803283 0.778194631 2.166120127
Rango 2002.1 18.92 63.9115712
Mínimo 4 3.43 0
Máximo 2006.1 22.35 63.9115712
Suma 107920.8 10336.88 7351.949429
Cuenta 719 719 719
Mayor (1) 2006.1 22.35 63.9115712
Menor(1) 4 3.43 0
Nivel de confianza (95.0%) 13.69134466 0.387779957 0.73436485
8.3. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE.
A los datos anteriores se les aplico la regresión lineal múltiple, manejando como
variable dependiente la inundación horizontal y como variables independientes la
pendiente secante del terreno definida en la Ecuación 8-1 y la altura de la ola en la
costa.
Ecuación 8-3: Ecuación General Correlación Inundación tipo 1.
Donde IH es la inundación horizontal en metros (m), Hmax es la altura de la ola en la
costa en metros (m) y S es la pendiente secante de la costa en porcentaje (%).
Los resultados se presentan en la Tabla 8-2 y Tabla 8-3.
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_____________________________________________________________________ Página 148 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Tabla 8-2: Coeficientes de los parámetros – Correlación Inundación tipo 1.
ALTURA MAXIMA DE LA OLA (m) PENDIENTE PROMEDIO TERRENO (%)
12.243 -5.8308314018
Tabla 8-3: Estadísticas de la regresión -Correlación Inundación tipo 1.
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R^2
R^2 ajustado
Error típico
0.584 0.341 0.339 194.836
8.4. ANÁLISIS DE DATOS
La correlación tiene un coeficiente de correlación múltiple cercano a 0.6 lo cual
significa que falta algún parámetro por incluir para mejorar la relación (posiblemente la
velocidad y periodo), sin embargo al observar los parámetros estadísticos de
pendiente secante terreno, la media es cercana a s=10% para lo cual se dice que esta
correlación es válida para pendientes mayores a esta.
Por otra parte, se supone una inundación horizontal mínima de 20 metros sea cual sea
la altura de la ola y la pendiente de la costa, será tomando este valor como zona de
playa de daño normal, debido a la marea.
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 149 de 233
9. CORRELACION DE INUNDACION TIPO 2.
Utilizando los mismos parámetros y datos de la correlación de inundación tipo 1, se
hizo una nueva correlación pero discriminando el análisis por valores de pendiente así:
para pendientes menores al 1%, pendientes entre el 1% y el 10% y por ultimo
pendientes mayores al 10%.
9.1. ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA.
A continuación, se muestra la estadística descriptiva de los datos utilizados para
generar la correlación de inundación tipo 2.
Tabla 9-1: Estadística descriptiva correlación de inundación tipo 2.
PARAMETROS INUNDACION
HORIZONTAL (m) ALTURA DE LA OLA
EN LA COSTA (m)
INVERSO PENDIENTE SECANTE TERRENO
(%)
Media 149.7027894 14.37172943 0.427108902
Error típico 6.968421792 0.197661074 0.123618066
Mediana 90.8 11.2 0.134677317
Moda 10 11.2 0.071686889
Desviación estándar 186.5924246 5.29274206 3.310103123
Varianza de la muestra 34816.73293 28.01311851 10.95678269
Curtosis 28.90896394 -1.215872689 669.6008215
Coeficiente de asimetría 4.097199806 0.780785007 25.48275161
Rango 2002.1 18.92 87.42534914
Mínimo 4 3.43 0.015646619
Máximo 2006.1 22.35 87.44099576
Suma 107336.9 10304.53 306.2370829
Cuenta 717 717 717
Mayor (1) 2006.1 22.35 87.44099576
Menor(1) 4 3.43 0.015646619
Nivel de confianza(95.0%) 13.68098184 0.388064565 0.242697209
9.2. REGRESIÓN LINEAL MÚLTIPLE.
La variable dependiente es la inundación horizontal y como variables independientes
la pendiente secante del terreno y la altura de la ola en la costa.
Ecuación 9-1: Ecuación General Correlación Inundación tipo 2.
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Donde IHes la inundación horizontal en metros (m), Hmax es la altura de la ola en la
costa en metros (m) y S es la pendiente secante de la costa en porcentaje (%).
Los resultados se presentan en la Tabla 9-2
Tabla 9-2: Coeficientes de los parámetros – Correlación Inundación tipo 2.
PENDIENTE (S)
ALTURADE LA OLA EN LA COSTA (m)
INVERSO PENDIENTE PROMEDIO TERRENO (%)
S < 1% 40.94 0.6138
1%< S < 10% 13.899 446.741
10% < S 0.21 836.204
Tabla 9-3: Estadísticas de la regresión -Correlación Inundación tipo 2.
Pendiente (S) Coeficiente de
correlación múltiple Coeficiente de
determinación R^2 R^2
ajustado Error típico
S < 1% 0.756510149 0.572307606 0.5290442 467.815959
1%< S < 10% 0.832421158 0.692924984 0.689729202 131.403405
10% < S 0.802320005 0.643717391 0.638675448 38.3959807
9.3. ANÁLISIS DE DATOS
La correlación tiene coeficientes de correlación múltiple cercanos a 0.8 lo cual es
aceptable, mejoro con respecto a la correlación de inundación tipo 1, debido a que la
regresión se hizo por separado entre los rangos ya mencionados anteriormente.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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10. SELECCIÓN DE CORRELACIONES
En este capítulo se seleccionaran las correlaciones más aptas para aplicarlas en la
evaluación de amenaza por tsunami, por lo anterior se utilizarán aquellas correlaciones
que tengan el mejor ajuste encontrado, entendiendo esto como las que tienen en
relación a las otras un mayor coeficiente de correlación múltiple y el menor error típico.
Es de aclarar, que entre mecanismos focales y sectores la comparación no se hace.
Lo descrito en cada uno de los análisis de la correlación muestra la diferencia de los
parámetros estadísticos anteriormente mencionados, por tal se escogió como
ecuaciones finales las mostradas a continuación.
10.1. PARA MAGNITUD MS
La propagación se hará con la correlación tipo 2 y la inundación con la correlación tipo
2 igualmente.
A continuación, se muestra el resumen de las ecuaciones.
10.1.1. Propagación:
Ecuación 6-2: Ecuación General Correlación 2.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), Ms es la magnitud y LogDH está definido
en la Ecuación 6-1: Definición de Logaritmo de la Distancia Hipocentral. (Km).
Tabla 10-1: Resumen de parámetros propagación para magnitud Ms.
MECANISMO FOCAL SECTOR 1 SECTOR 2 SECTOR 3
a b Error a b Error a b Error
INVERSO -0.005 0.0300 0.062 0.091 -0.1464 0.248 0.928 -1.639 5.106
NORMAL 0.011 -0.0183 0.014 0.053 -0.0757 0.164 1.033 -1.861 5.007
RUMBO 0.354 -0.8271 0.181 0.094 -0.1303 0.448 2.328 -7.401 9.050
Por consiguiente, se pueden construir los siguientes ábacos.
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_____________________________________________________________________ Página 152 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
10.1.1.1. Sector 1.
10-1:Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Inverso – Sector 1.
10-2: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Normal – Sector 1.
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
0.000
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
0.120
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
NORMAL
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 153 de 233
10-3: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Rumbo – Sector 1.
10.1.1.2. Sector 2.
10-4: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Inverso – Sector 2.
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
RUMBO
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 154 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
10-5: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Normal – Sector 2.
10-6: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Rumbo – Sector 2.
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
NORMAL
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
RUMBO
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 155 de 233
10.1.1.3. Sector 3.
Grafica 10-7: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Inverso – Sector 3.
Grafica 10-8: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Normal – Sector 3.
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
10.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
NORMAL
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 156 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Grafica 10-9: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Ms - Rumbo – Sector 3.
10.1.2. Inundación:
Ecuación 9-1: Ecuación General Correlación Inundación tipo 2.
Donde IH es la inundación horizontal en metros (m), Hmax es la altura de la ola en la
costa (sector 3 únicamente o sector 1 y 2 con algún parámetro de amplificación) en
metros (m) y S es la pendiente secante de la costa en porcentaje (%).
Tabla 10-2: Resumen de parámetros inundación.
Pendiente (S) a b Error
S < 1% 40.9494699 0.613842529 467.8159594
1%< S < 10% 35.79 446.7413275 131.4034048
10% < S 0.20828988 836.2044908 38.39598066
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
RUMBO
Ms=5
Ms=5.5
Ms=6.0
Ms=6.5
Ms=7.0
Ms=7.5
Ms=8.0
Ms=8.5
Ms=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 157 de 233
10.2. PARA MAGNITUD MW
La propagación se hará con la correlación tipo 3 y la inundación con la correlación tipo
2.
A continuación, se muestra el resumen de las ecuaciones.
10.2.1. Propagación:
Ecuación 7-5: Ecuación General Correlación 3.
Donde h es la altura de la ola en metros (m), LogDH es el logaritmo de la distancia
hipocentral que está definido en la Ecuación 6-1(km), Mw es la magnitud de momento,
SRL es la longitud de ruptura de falla que está definida en la Ecuación 7-2 (km) y MD
es el desplazamiento de ruptura que está definida en la Ecuación 7-4 (cm).
Tabla 10-3: Resumen de parámetros propagación para magnitud Mw.
MECANISMO FOCAL
SECTOR 1
a b c d Error
INVERSO -1.37E-01 5.79E-02 -2.00E-04 5.51E-04 0.041
NORMAL -2.42E-02 5.05E-02 -1.34E-03 5.86E-03 0.012
RUMBO -6.68E-01 2.99E-01 -1.68E-03 6.98E-03 0.140
MECANISMO FOCAL
SECTOR 2
a b c d Error
INVERSO -1.95E-01 9.30E-02 6.19E-04 -7.18E-04 0.236
NORMAL -9.70E-02 4.74E-02 -2.16E-03 1.09E-02 0.164
RUMBO -3.04E-01 1.14E-01 7.16E-04 -1.92E-03 0.390
MECANISMO FOCAL
SECTOR 3
a b c d Error
INVERSO -1.97 1.12 -4.44E-03 3.80E-02 5.086
NORMAL -4.92 1.59 1.17E-04 1.76E-02 4.721
RUMBO -14.90 4.70 -4.82E-03 2.08E-02 8.809
Por consiguiente, se pueden construir los siguientes ábacos.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 158 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
10.2.1.1. Sector 1.
Grafica 10-10: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Inverso – Sector 1.
Grafica 10-11: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Normal – Sector 1.
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
NORMAL
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 159 de 233
Grafica 10-12: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Rumbo – Sector 1.
10.2.1.2. Sector 2.
Grafica 10-13: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Inverso – Sector 2.
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
RUMBO
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 160 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Grafica 10-14: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Normal – Sector 2.
Grafica 10-15: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Rumbo – Sector 2.
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
NORMAL
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
2.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
RUMBO
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 161 de 233
10.2.1.3. Sector 3.
Grafica 10-16: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Inverso – Sector 3.
Grafica 10-17: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Normal – Sector 3.
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
INVERSO
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
NORMAL
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 162 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Grafica 10-18: Altura de la ola Vs Distancia Hipocentral – Rumbo – Sector 3.
1.1.1. Inundación:
Ecuación 9-1: Ecuación General Correlación Inundación tipo 2.
Donde IH es la inundación horizontal en metros (m), Hmax es la altura de la ola en la
costa (sector 3 únicamente o sector 1 y 2 con algún parámetro de amplificación) en
metros (m) y S es la pendiente secante de la costa en porcentaje (%).
Tabla 10-4: Resumen de parámetros inundación.
Pendiente (S) a b Error
S < 1% 40.9494699 0.613842529 467.8159594
1%< S < 10% 35.79 446.7413275 131.4034048
10% < S 0.20828988 836.2044908 38.39598066
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
0 200 400 600 800 1000
Atu
ra d
e la
ola
(m
)
Distancia Hipocentral (Km)
RUMBO
Mw=5
Mw=5.5
Mw=6.0
Mw=6.5
Mw=7.0
Mw=7.5
Mw=8.0
Mw=8.5
Mw=9
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 163 de 233
11. VALIDACIÓN DE CORRELACIONES
En este capítulo se compararan los resultados de la modelación de Arreaga-Vargas,
Ortiz y Farreras para las Esmeraldas (Ecuador) (Satake, 2005), con el software de
modelación “Tunami-n2” y los resultados de la aplicación de las correlaciones
escogidas en el capítulo 10, lo anterior se hará utilizando los casos sintéticos con los
que se realizó la modelación verificando alturas de ola y en definitiva, la inundación
horizontal con el fin de validar el modelo por medio de registros históricos. Debido a
que el caso piloto de aplicación es en Tumaco se utilizó la modelación en las
Esmeraldas (Ecuador) teniendo en cuenta que ambas ciudades tienen la misma fuente
sísmica.
11.1. MAPA DE AMENAZA POR TSUNAMI EN ESMERALDAS,
ECUADOR
11.1.1. Antecedentes
De acuerdo a Satake (2005), se crearon mapas de inundación en Esmeraldas
(Ecuador), los cuales permitieron identificar las áreas más susceptibles a amenazas
por tsunamis. La creación de dichos mapas de inundación encaminó al desarrollo de
sistemas de alerta temprana contra tsunamis donde se indican las rutas de evacuación
y lugares de refugio en caso de una emergencia. La identificación de posibles áreas
vulnerables a la ocurrencia de tsunamis se basó en registros históricos de estos
eventos causados por terremotos. Los resultados de la simulación de tsunamis mostró
que los eventos más destructivos, en el caso de estudio (Esmeraldas, Ecuador),
fueron aquellos que se generaron directamente en las costas de Las Esmeraldas.
(2005)
De acuerdo a eventos históricos durante el siglo XX, localizados en las costas de
Ecuador y Colombia, se evidencia la ocurrencia de grandes terremotos superficiales
como consecuencia del proceso mediante el cual la placa oceánica de Nazca se
subduce por debajo del sur de la placa continental de América.
Por ejemplo, el tsunami ocurrido el 31 de Enero de 1906 entre Ecuador y Colombia
con una magnitud de 8.8 en la escala de Richter, cobró la vida de 1500 personas las
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 164 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
cuales murieron a causa del tsunami, la longitud de ruptura del terremoto fue de 400 a
500 kilómetros, desde Manta en Ecuador hasta Buenaventura en Colombia. De igual
manera, los terremotos ocurridos el 14 de Mayo de 1942, (Mw=7, no produjo tsunami),
y el 19 de enero de 1958 (Mw=7.7), rompieron de nuevo la misma falla al terremoto de
1906. Las olas llegaron hasta Tumaco y Guayaquil. El 12 de Diciembre de 1979
ocurrió un tsunami de magnitud de 8.2 en la escala de Richter, el cual produjo un
posterior tsunami, el evento destruyo San Juan de Pasto ubicado a 60 kilómetros del
norte de Tumaco. El tsunami causo la muerte de 200 personas en las costas
colombianas, en Esmeraldas Ecuador, el tsunami llegó alcanzando olas de 1 metro de
altura. Para Arreara-Vargas et al, debido a la ocurrencia de tsunamis en la ciudad, era
necesario estimar la posible amenaza de inundación por tsunamis para Esmeraldas
por medio de una “modelación de tsunamis generados por terremotos sintéticos
ubicados en la cercanía de los eventos de 1906, 1942, 1958 y 1979”.
Ilustración 11-1: Áreas de ruptura de los grandes terremotos en Ecuador y Colombia. (Satake, Tsunamis Case studies and recent developments, 2005)
11.1.2. Modelación numérica para Esmeraldas (Ecuador)
Tomado de (Satake, 2005)
La modelación numérica realizada para la modelación de los tsunamis en Esmeraldas
(Ecuador), se basa en la teoría de ondas superficiales dicha teoría es usada cuando la
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 165 de 233
relación de profundidad de agua a la longitud de onda es pequeña. La teoría de ondas
superficiales supone que la aceleración vertical de las partículas de agua es
insignificante en comparación con la aceleración de gravedad, además la distribución
de presiones se puede aproximar por perfiles hidrostáticos. En consecuencia, el
movimiento vertical de las partículas de agua no va a tener ningún efecto en la
distribución de presiones. La velocidad horizontal de las partículas de agua se
considera verticalmente uniforme.
La base de la modelación se realizó por el movimiento de las olas expresado en
función de la profundidad promedio de las ecuaciones de aguas someras o aguas
poco profundas, dichas ecuaciones se muestran a continuación:
Ecuación de conservación de la masa:
Ecuaciones de conservación del momento:
(
)
(
*
√
(
*
(
)
√
Donde es el tiempo; es el desplazamiento vertical de la superficie de agua;
es la profundidad de la columna de agua, y es la profundidad promedio de la
columna de agua (los valores negativos de h representan la topografía del terreno);
son los vectores promedio de profundidad horizontal del
volumen de flujo en dirección longitudinal X y latitudinal Y; y corresponden a la
velocidad correspondiente de las partículas de agua; es la aceleración de la
gravedad y es la rugosidad de Manning tomada con un valor constante de 0.025.
Las ecuaciones anteriores se resuelven por medio de diferencias finitas, como se
presentó en el modelo TUNAMI-N2 (Capitulo 2.6.3.6), para el caso de las ecuaciones
de conservación de momento se usó el método de salto de rana “leap-frog”, en el cual
un conjunto de redes interconectadas permiten el uso de las ecuaciones de aguas
someras y de ecuaciones no lineales de conservación.
Una de las capacidades del modelo es la inclusión de la medición Run-up, estimada
en la alta resolución interna de la red, donde los términos de aceleración lineal y la
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 166 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
fricción del fondo se mantienen. Si el elemento de cálculo es seco o sumergido, se
toma en términos de la profundidad total de agua como se muestra a continuación:
Para elementos sumergidos:
Para elementos secos:
La condición inicial para el modelo consiste en una descripción de la deformación de la
superficie marina, teniendo en cuenta esto, se asume que la topografía de la superficie
del mar se aproxima a la deformación vertical del fondo marino producido por un
terremoto. El tiempo de evolución de los desplazamientos del fondo marino no está
incluido en la ecuación de conservación de la masa; se debe asumir despreciable este
tiempo cuando la velocidad de propagación de la ola es comparable con la velocidad
de ruptura.
La deformación vertical del fondo marino, producto de un terremoto se determina
mediante expresiones analíticas de la deformación interna de un medio continuo
debido al corte y tensión de las fallas. El modelo considero una ruptura simple de la
geometría y una distribución uniforme de deslizamiento en el plano de la falla. Los
planos de falla usados para estimar la deformación vertical del fondo marino en las
cercanías de los terremotos de 1942, 1958 y 1979, se asumieron como una
distribución uniforme de deslizamiento de 4 metros en un plano de falla de 160km x
70km. la geometría de falla se ajustó aproximadamente a la magnitud y al momento
sísmico del terremoto ocurrido el 12 de Diciembre de 1979. Para el terremoto de 1906
se asumió una distribución de rumbo de 7 metros en un plano de falla de 480km. x
130km. (Satake, 2005)
11.1.3. Resultados de la modelación
Para generar la modelación de “Tunami-n2” se caracterizaron cuatro tipos de
escenarios, cada uno de ellos representando parámetros de la fuente sísmica, es decir
la fase de generación del tsunami.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 167 de 233
Tabla 11-1: Parámetros de tsunamis sintéticos de la modelación Esmeraldas (Ecuador).
PARÁMETROS ESCENARIO 1 ESCENARIO 2 ESCENARIO 3 ESCENARIO 4
Longitud de ruptura de falla (Km) 160 160 160 480
Ancho (Km) 70 70 70 130
Profundidad (Km) 15 15 15 15
Strike (°) 35 30 25 30
Dip (°) 30 30 30 30
Rake (°) 90 90 90 90
Desplazamiento (m) 4 4 4 7
Mo (Dina x cm) 2.24 x 10 28 2.24 x 10 28 2.24 x 10 28 2.24 x 10 28
Mw 8.2 8.2 8.2 8.8
Coordenadas 1.9014° N - 79.8436° O
0.71314°N - 80.6536°O
0.5961°S - 81.2611°W
0.5961°S - 81.2611°W
11.1.3.1. Resultado de los tsunamis sintéticos
El tiempo de llegada de la altura de la ola del primer registro máximo y del registro
máximo registrados en el mareómetro.
Tabla 11-2. Resultados de altura de la ola para diferentes escenarios.
ESCENARIO DE MODELACION PRIMER REGISTRO
MÁXIMO REGISTRO MÁXIMO
1 0.7m @ 23 min 1.2 m @ 90min
2 1.3 m @ 19 min 2.3 m @ 116min
3 0.5 m @ 36 min 0.5 m @ 36 min
4 2.7m @ 17 min 4.3.m @ 88 min
El tiempo de llegada de la altura de la ola del primer registro máximo y del registro
máximo para el escenario 4 en las diferentes ubicaciones.
Tabla 11-3: Resultado de altura de ola para el escenario 4 en las diferentes ubicaciones de lectura.
UBICACIÓN PRIMER REGISTRO
MÁXIMO REGISTRO MÁXIMO
1 Km offshore esmeraldas 2.5m @ 15 min 2.5 m @ 15 min
Tide Gauge 2.7 m @ 17 min 4.3 m @ 88 min
Riverside 1 2.5 m @ 21 min 2.5 m @ 21 min
Riverside 2 2.3m @ 26 min 2.3.m @ 26 min
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 168 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
11.1.4. Aplicación de las correlaciones
Debido a que las correlaciones necesitan parámetros de entrada como magnitud,
distancia epicentral, profundidad, y tipo de mecanismo focal a continuación se
definirán estos parámetros con base en los tsunamis sintéticos mostrados en la tabla
Tabla 11-1.
Con las coordenadas de los sismos y con las coordenadas de los puntos de ubicación
de lectura (1 Km offshore esmeraldas, Tide Gauge, Riverside 1 y Riverside 2)
obtenidas de “Google Maps”, se calcularon las distancias epicentrales de los cuatro
escenarios.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 169 de 233
Tabla 11-4: Calculo de la distancia epicentral.
ESCENARIO COORDENADAS UBICACIÓN COORDENADAS SISMO
COORDENADAS COSTA
DIFERENCIA (km) DISTANCIA
EPICENTRAL (km)
Longitud Km/º Latitud Km/º Región (Puerto de Esmeraldas) Ecuador Latitud Longitud Latitud Longitud Latitud Longitud
1
111.32 111.13 1 Km offshore esmeraldas 1.90 -79.84 1.00 -79.64 99.67 22.86 102.26
111.32 111.13 Tide Gauge 1.90 -79.84 0.99 -79.65 101.27 21.55 103.54
111.32 111.13 Riverside 1 1.90 -79.84 0.96 -79.63 104.23 23.57 106.86
111.32 111.13 Riverside 2 1.90 -79.84 0.96 -79.64 105.12 23.21 107.66
2
111.32 111.13 1 Km offshore esmeraldas 0.73 -80.65 1.00 -79.64 30.36 113.03 117.04
111.32 111.13 Tide Gauge 0.73 -80.65 0.99 -79.65 28.76 111.71 115.36
111.32 111.13 Riverside 1 0.73 -80.65 0.96 -79.63 25.80 113.74 116.63
111.32 111.13 Riverside 2 0.73 -80.65 0.96 -79.64 24.90 113.38 116.08
3
111.32 111.13 1 Km offshore esmeraldas -0.60 -81.26 1.00 -79.64 177.89 180.66 253.54
111.32 111.13 Tide Gauge -0.60 -81.26 0.99 -79.65 176.28 179.34 251.47
111.32 111.13 Riverside 1 -0.60 -81.26 0.96 -79.63 173.33 181.37 250.87
111.32 111.13 Riverside 2 -0.60 -81.26 0.96 -79.64 172.43 181.00 249.99
4
111.32 111.13 1 Km offshore esmeraldas -0.60 -81.26 1.00 -79.64 177.89 180.66 253.54
111.32 111.13 Tide Gauge -0.60 -81.26 0.99 -79.65 176.28 179.34 251.47
111.32 111.13 Riverside 1 -0.60 -81.26 0.96 -79.63 173.33 181.37 250.87
111.32 111.13 Riverside 2 -0.60 -81.26 0.96 -79.64 172.43 181.00 249.99
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Debido a que el modelo “Tunami-N2” genera una distribución de olas a través del
tiempo, dando como resultado la altura de la ola en función del tiempo después del
sismo. Para el caso de las correlaciones, estas solo pueden calcular la altura máxima
del evento en los tres diferentes sectores independiente del tiempo de llegada, por lo
cual se comparó el registro máximo de altura de la ola de la modelación de las
Esmeraldas con el sector 2 (mareógrafo) de las correlaciones como se muestra en la
Tabla 11-5.
Tabla 11-5. Comparación de escenarios para la altura de la ola entre el registro máximo de la modelación con “Tunami-N2” y las correlaciones para el sector 2.
ESCENARIO Mw PROFUNDIDAD
(Km)
LONGITUD EPICENTRAL
(Km)
ALTURA DE LA OLA (m)
ERROR RELATIVO
(%) SECTOR 2
CORRELACIONES
MODELACION ARREAGA-
VARGAS REGISTRO MAXIMO
1 8.2 15.0 103.5 2.2 1.2 83.3
2 8.2 15.0 115.4 2.2 2.3 5.9
3 8.2 15.0 251.5 1.9 0.5 279.9
4 8.8 15.0 251.5 2.6 4.3 39.9
Se asume un mecanismo focal inverso debido a que el ángulo “rake” es positivo (90°),
por otro lado los parámetros “dip”, “rake” y “strike”, no se tuvieron en cuenta porque las
correlaciones asumen el mecanismo focal general sin descripción alguna de estos
parámetros.
Los resultados muestran una gran diferencia de altura de la ola para los cuatro tipos
de escenarios con errores de hasta el 280%, sin embargo, debido a lo explicado en el
alcance de este proyecto y a través del capítulo 4 las correlaciones carecen de
muchos parámetros morfológicos, topográficos, entre otros, que si tiene en cuenta el
modelo. En los cuatro escenarios las correlaciones mostraron alturas de ola superiores
a los de la modelación, por lo cual se podría hablar de una sobreestimación de la
amenaza.
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_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 171 de 233
Tabla 11-6. Comparación entre puntos de medición de altura de la ola entre el registro máximo de la modelación con “Tunami-N2” y las correlaciones para el sector 2.
LUGAR DE MEDICION PROFUNDIDAD
(Km)
LONGITUD EPICENTRAL
(Km)
ALTURA DE LA OLA (m) ERROR
RELATIVO (%)
SECTOR 2 CORRELACIONES
MODELACION ARREAGA-
VARGAS FIRST MAXIMUM
1 Km offshore esmeraldas 15 253,5383657 2,5849 2,5 3,4
Tide Gauge 15 251,474842 2,5876 2,7 4,2
Riverside 1 15 250,8716269 2,5885 2,5 3,5
Riverside 2 15 249,9900194 2,5896 2,3 12,6
Como se vio en la Tabla 11-6 para el escenario 4 se muestra una mejor relación entre
las alturas de ola calculadas por las correlaciones y las obtenidas por al modelación, lo
que nos puede indicar que con magnitudes de sismo muy grandes (Mw>8.5) la
divergencia entre los valores se reduce considerablemente.
Tabla 11-7. Parámetros de descripción de la fuente para las correlaciones multivariadas.
PARAMETROS ESCENARIO 4 ESCENARIO 1, 2 Y 3
MAGNITUD 8,8 8,2
LONGITUD DE RUPTURA FALLA (Km) 1302,429122 419,7114524
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm) 710,1520603 109,7843767
Para los cálculos de longitud de ruptura de falla y desplazamiento de ruptura se
utilizan las ecuaciones citadas en el capítulo7.1.1, si se comparan los valores
supuestos para los tsunamis sintéticos y los resultados por dichas ecuaciones se ve
una gran diferencia, la longitud de ruptura de falla para los escenarios 1, 2 y 3, fue
prevista de 160 km, mientras que para las correlaciones la longitud de ruptura es de
480 km. A su vez, el desplazamiento de rupturainicial era de 2 metros mientras que
para las correlaciones es de 1.1 metros.
De esta misma manera se puede comparar el escenario 4, siendo el más significativo
para la amenaza debido a que su magnitud es muy grande en comparación con los
otros escenarios. Para el tsunami sintético se tiene una longitud de ruptura de falla de
480 km y un desplazamiento de ruptura de 7 metros, mientras que en las ecuaciones
usadas para las correlaciones estiman un valor de 1302 km y 7.1 metros
respectivamente.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 172 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Lo anterior explica por qué los valores de altura de la ola para las correlaciones dan
mucho mayores a los establecidos por el modelo. Como referencia histórica se tiene el
tsunami de Indonesia (2004) el cual ha sido el evento más catastrófico registrado
gracias a que su longitud de ruptura de falla fue cercana a 1600 km lo que hizo posible
que se extendiera por todo el océano Índico llegando a costas tan lejanas como las de
Madagascar.
Lo más importante es comparar el parámetro de inundación horizontal ya que las
correlaciones no están hechas para predecir el comportamiento en la propagación,
sino más para determinar la altura máxima puntual con la cual se halla dicha
inundación. A continuación en la Tabla 11-8se muestran los valores máximos de altura
de la ola para la etapa de inundación.
Tabla 11-8. Comparación de la altura máxima de la ola antes de la inundación entre el registro máximo de la modelación con “Tunami-N2” y las correlaciones para el sector 3.
LUGAR DE MEDICION PROFUNDIDAD
(Km)
LONGITUD EPICENTRAL
(Km)
ALTURA DE LA OLA (m)
ERROR RELATIVO
(%) SECTOR 3
CORRELACIONES
MODELACION ARREAGA-
VARGAS FIRST MAXIMUM
1 Km offshore esmeraldas 15 253,5383657 26,29462546 8 228,7
Tide Gauge 15 251,474842 26,30160018 8 228,8
Riverside 1 15 250,8716269 26,30364978 8 228,8
Riverside 2 15 249,9900194 26,30665413 8 228,8
Para determinar la altura máxima de la ola en la modelación de las Esmeraldas
(Ecuador), se utilizó un parámetro de amplificación de ola de 2, debido a que su
máximo registrado fue de 4 metros y su cuota de inundación es de 8 metros, en
contraste las correlaciones no utilizan una cota de inundación sino que se basan en
determinar la longitud de inundación horizontal teniendo como punto de referencia la
costa. Por tal motivo se buscó en el mapa de inundación (Arrega-Vargas, et al) tres
zonas para comparar el valor de inundación horizontal, estas zonas se muestran en la
Ilustración 11-2.
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Ilustración 11-2. Carta de inundación por tsunami en la provincia de Esmeraldas. Las líneas rojas representan la inundación horizontal de cada uno de los tres puntos para los que se
compara el modelo de Arreaga-Vargas et al y las correlaciones multivariadas. Adaptado de (Satake, 2005)
Para calcular la pendiente secante de la costa en cada uno de los puntos para cada
sector se midió la longitud en planta desde la costa hasta la cota de inundación
máxima en la carta de inundación y se tomó un valor de altura de 8 metros, después
de esto se calculó la altura máxima de la ola para las correlaciones tipo 3 sector 3, por
último se aplicó la correlación de inundación tipo 2 utilizando como parámetros de
entrada los mencionados anteriormente para calcular la inundación horizontal. a
continuación en Tabla 11-9 se muestran los resultados.
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Tabla 11-9. Comparación de la inundación horizontal entre los resultados de la modelación con el modelo “Tunami-N2”y la correlación de inundación tipo 2.
ZONA ALTURA DE LA OLA
(m) CORRELACIONES SECTOR 3
PENDIENTE PROMEDIO COSTA (%)
INUNDACION HORIZONTAL (m)
CORRELACION INUNDACION
TIPO 2
MODELACION ARREAGA-VARGAS –CARTA DE AMENZA
H=8m
1 26,3 2,04 584,7 500
2 26,3 1,54 655,8 660
3 26,3 0,75 1078,1 1350
Los resultados de inundación horizontal para la correlación de inundación tipo 2 fueron
superiores en comparación con el modelo de las Esmeraldas, en la zona 1 la
inundación horizontal fue de 584 metros, mientras que lo reflejado en la carta de
inundación fue de 500 metros. Para la zona 2, los valores fueron de 655 metros y 660
metros respectivamente, y finalmente para la zona 3 los valores obtenidos fueron de
1078 metros y 1350 metros. Se debe resaltar que a pesar de la diferencia entre los
valores, los resultados son acertados en la medida que las correlaciones tienen un
grado de incertidumbre mencionado anteriormente, y a su vez los coeficientes de
correlación múltiple entre parámetros de la misma no son del 100%, lo que implica que
si se mejoran las correlaciones en cuanto a obtener un mejor coeficiente de
correlación múltiple también puede disminuirse la diferencia entre modelos avanzados
y este modelo de grado 1 para la fase de inundación.
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12. CARACTERIZACIÓN CASO PILOTO (TUMACO)
Tumaco-Nariño-Colombia
Dada las posibilidades de ocurrencia que existen de tsunami en el Pacífico colombiano
y por los eventos documentados del mismo, se afirma que la ciudad de Tumaco
ubicada en el sur de la costa del Pacífico colombiano en el departamento de Nariño,
está en una zona de amenaza inminente de tsunami; esta ciudad de aproximadamente
161.490 habitantes, para el censo del año 2005 realizado por el Departamento
Administrativo Nacional de Encuesta (DANE) y con un incremento moderado de
crecimiento demográfico (se estiman 220.000 habitantes para el presente año), tiene
una vulnerabilidad muy alta debido a su exposición y sistemas constructivos, dando
como resultado un potencial de daño grande, por lo que se puede decir que está
expuesta a un gran riesgo ante estos eventos. (Departamento Administrativo Nacional
de Estadística DANE, 2005) Como se explica en el capítulo 2.5.3.2.
Este capítulo se concentrara únicamente en la evaluación de la amenaza por tsunami
para esta ciudad, sin embargo se analizara a grandes rasgos la vulnerabilidad y el
riesgo al cual puede estar sometida.
Así mismo, se hará un enfoque de la ciudad desde diferentes aspectos descritos a
continuación, esta información junto a lo explicado en el capítulo Tsunami de origen
sísmico serán las bases para definir los tsunamis sintéticos (tsunamis generados a
partir de datos hipotéticos pero probables de ciertos parámetros) y la construcción de
los mapas de amenaza.
12.1. MARCO DE ANALISIS
12.1.1. Descripción Regional.
El municipio de Tumaco, en el Pacífico Colombiano, es un conjunto de tres islas
cercanas a la costa, que se encuentran frente al mar abierto y expuestas al efecto de
un tsunami en cualquier momento (Ilustración 12-1). Tumaco es un municipio
colombiano del departamento de Nariño, ubicado a 300 kilómetros de San Juan de
Pasto. La región constituye una franja con orientación norte-sur, que se extiende, a lo
largo de más de 850 kms., desde Punta Ardita en la frontera con Panamá, hasta el río
Mataje en la frontera con Ecuador, y desde la cresta de la cordillera Occidental (y el
Nudo de Los Pastos en la Cuenca del Patía) hasta la zona litoral del Pacífico. (Fondo
para la Proteccion del Medio Ambiente FEN, 1993)
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Ilustración 12-1. Departamento de Tumaco-Nariño. (El Heraldo, 2010)
12.1.2. Geografía
Tumaco se extiende en sentido Occidente - Oriente y se encuentra en el Sureste
Colombiano en la región pacifica, ubicado a los 2º - 48' - 24'' de latitud norte; 78º - 45' -
53'' de longitud al oeste del Meridiano de Greenwich, como se puede ver en la Grafica
12-1.Tiene una extensión de 3.760 Km2 los cuales representan un 12.11% del
departamento. Tumaco limita por el norte con el océano Pacífico y Francisco Pizarro
(Nariño), por el sur con la república del Ecuador, por el oriente con Roberto Payan y
Barbacoas, ambos en Nariño y por el occidente con el océano Pacífico (Fondo para la
Proteccion del Medio Ambiente FEN, 1993).
Tiene una altura de dos metros sobre el nivel del mar. La bahía de Tumaco,
comprendida entre Punta del Cocal hasta Punta de Cascajal, forma el archipiélago del
mismo nombre, integrado por las islas de Tumaco, la Viciosa y el Morro, hoy unidas
por un puente. Tumaco es el mayor de los 64 municipios nariñenses y su vasto
territorio está integrado por su casco urbano y una extensa zona rural. Tumaco es la
segunda ciudad del departamento de Nariño y el segundo puerto marítimo en la costa
pacífica.
En lo correspondiente a su parte hidrográfica, el municipio cuenta con tres ríos muy
importantes, que se incluyen en el sistema de cuencas hidrográficas como lo son los
ríos Mira, Patía y Micay, los cuales forman parte de la vertiente del Pacífico. Posee
además, características muy particulares por su posición espacial, convirtiéndolo en
una zona influyente gracias a ser lluviosa, con bosques húmedos tropicales. El bosque
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 177 de 233
de manglar es el principal medio de asociación vegetal, propio de la región, que al
interrelacionarse con la gran variedad de fauna silvestre registran y aportan al
departamento de Nariño, amplias posibilidades para el desarrollo económico, y no sólo
a nivel local y regional, sino nacional. (Dirección General Marítima DIMAR, 2003)
Grafica 12-1: Ubicación geográfica de Tumaco, Nariño. (Dirección General Marítima DIMAR,
2003)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 178 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
12.1.3. Morfología
La franja costera Pacífica abarca las cuencas de la vertiente occidental de la cordillera
Occidental, entre la divisoria de aguas de los ríos Calima y Dagua y la frontera con el
Ecuador, con excepción de la cuenca del Alto Patía aguas arriba de la Hoz de
Minamá. La cumbre de la cordillera Occidental alcanza sus máximas elevaciones en
los Farallones de Cali (2.200 m), el cerro de Munchique (3.012 m), el cerro
Guayas (2.950 m), el cerro Guapí (2.970 m) y los volcanes nevados de Cumbal (4.764
m) y Chiles (4.748 m). Al occidente de la cordillera la topografía desciende a una
distancia de 50 a 70 km hasta la elevación de 100m, más allá aparecen suaves
colinas, terrazas y planicies costeras. Numerosos ríos grandes y torrentosos han
excavado profundos cañones al descender hacia el océano Pacífico: Dagua,
Anchicayá, Raposo, Mayorquín, Cajambre, Agua Sucia, Timba, Yurumanguí, Naya,
San Juan de Micay, Saija, Bubuey, Timbiquí, Guajuí, Ouapí, Iscuandé, Patía, Telembí
y Mira. Los ríos Patía y Mira llegan al mar con grandes caudales. Las mareas del
océano Pacífico frente a Buenaventura y Tumaco alcanzan hasta 4.39 y 3.47 m
respectivamente. Su influencia se manifiesta hasta 50 km tierra adentro en el área del
delta del río Mira y unos 80 km en el delta del Patía. (Fondo para la Proteccion del
Medio Ambiente FEN, 1993)
12.1.4. Hidrogeología
Grafica 12-2: Geografía de Tumaco. (Tomado de: Fondo para la protección de medio ambiente FEN, 1993)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 179 de 233
Los sedimentos aluviales no consolidados, como gravas, arenas y limos en los deltas
de los ríos Mira y Patía y en los cauces bajos del Dagua, Anchicayá, Naya, San Juan
de Micay y Guapi, así como los aluviones costeros del resto del litoral tienen acuíferos
locales de extensión variable. En estos materiales hay dos tipos de acuíferos:
costaneros, los cuales son lentes de agua dulce que yacen sobre y rodeados por agua
salada. Las aguas salinas penetran fácilmente dentro de los acuíferos por el gran
número de canales superficiales comunicados directamente con el mar. Los acuíferos
continentales, saturados con agua dulce, están lo suficientemente alejados de la costa
por lo cual solo tienen una interfase con el agua salada, como en la región de Chilví.
Bajo los sedimentos aluviales no consolidados y en una banda al occidente de la
cordillera Occidental se localiza una sucesión del Terciario compuesta por las
formaciones Suruco, Buenaventura, Tumaco y Pato. La formación Suruco -del
Eoceno- tiene caliza, lidita, arenisca calcárea, lutita silícea y conglomerado en la base;
la formación Buenaventura del Oligoceno- areniscas y arcillolitas calcáreas; la
formación Tumaco -del Mioceno- lutita calcárea, arenisca y calizas fosilíferas; y la
formación Pato-del Plioceno- está compuesta de conglomerados, limolitas y areniscas,
lentes carbonosos, tobas y cenizas. En general, las rocas de la cordillera Occidental
son impermeables. Sin embargo, se encuentran algunos acuíferos locales de
extensión variable con rocas sedimentarias y marinas del Cretáceo de baja
permeabilidad: liditas, limolitas, calizas y flujos basálticos intercalados en la serranía
de cerro Timbiquí al cerro Góngoras en Nariño y Cauca y en la formación Ampudia,
dentro del Valle del Cauca. (Fondo para la protección de medio ambiente FEN, 1993)
12.1.5. Batimetría de la región pacifica
Los mapas batimétricos de la Costa Pacífica colombiana muestran la existencia de
una plataforma continental estrecha en la región norte, donde la isobata de 200 m está
muy cerca de la costa, aproximadamente a 15 km, mientras que al sur se extiende
hasta la isla Gorgona, situada a 55 km. En esta franja las profundidades no superan
los 200 m. La zona cercana a la costa se caracteriza por la presencia de áreas poco
profundas que emergen durante las mareas bajas y que son conocidas localmente
como "bajos". Los sedimentos que bordean la Costa Pacífica colombiana están
constituidos principalmente por lodos terrígenos al norte de Cabo Corrientes y por
lodos arenosos terrígenos al sur. Esta región posee una plataforma sedimentaria más
ancha debido a la abundancia de ríos. (Fondo para la protección de medio ambiente
FEN, 1993)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 180 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
12.1.6. Topografía
De acuerdo al informe de zonificación geotécnica de licuación de Tumaco el
levantamiento topográfico muestra un perfil representado en la Ilustración 12-2 con un
tramo de 1.6 km desde el cerro el Morro hasta el batallón de infantería. La topografía
de Tumaco se encuentra bajo reserva militar por la presencia del batallón de infantería
en el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).
Ilustración 12-2. Perfil Topográfico Faro Tumaco - Batallón de Infantería. (Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS, 2003)
12.1.7. Geología
El litoral sur colombiano del pacifico se caracteriza por un cinturón sedimentario que se
angosta gradualmente de sur a norte.
A unos 40 o 60 kilómetros al este de la costa se presenta una falla con rumbo NNE-
SSW, que separa la cuenca sedimentaria de época terciaria de las rocas ígneas y
metamórficas de la cordillera occidental. La cuenca sedimentaria sigue más al
occidente de la lineal costera con espesores de hasta 10 km., y como continuación de
la cuenca sedimentaria de los ríos Atrato- San Juan. (Ramírez González, 1980)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 181 de 233
La región litoral se puede dividir en tres zonas paralelas y topográficamente distintas:
1. El cinturón costero bajo, de 3 a 5 km de ancho, afectado por las mareas.Sin
embargo, los efectos de la marea se observan en todos los ríos de la costa hasta
unos 12 km arriba de su desembocadura. Los grandes deltas o bocanas de los
ríos principales forman numerosas islas cubiertas por selva de mangle. En
algunas partes hay cultivos de palma, plátanos, etc.
2. Una amplia región de unos 35 a 45 km de anchura se encuentran entre la zona
anterior y el pie de la cordillera con altura de hasta 500 m.s.n.m.
3. La zona montañosa de la cordillera occidental que su vertiente pacifica envía sus
aguas por valles perpendiculares a la costa. El rio Patía es el único rio que se abre
paso por la cordillera para verter sus aguas al océano pacifico.
Depósitos cuaternarios recientes, constituidos por cascajos y arenas sueltas o por
lodos y arcillas, cubren todas las partes bajas de los valles, así como la zona baja
de la de la costa, hasta unos diez kilómetros al este de la orilla del mar.
12.1.7.2. Descripción geológica fuera de la costa
Según Ramírez González (1980), frente a Tumaco la llanura costera continua por
abajo del mar descendiendo lentamente hasta unos 100 km de distancia, en donde la
profundidad del fondo marino aumenta rápidamente desde unos 600 metros hasta los
3200 metros en una distancia de solo 20 km, constituyendo el escarpe que limita la
plataforma continental del pacifico colombiano. A partir de aquí se encuentra la gran
fosa oceánica, que en dirección NE se prolonga hasta la latitud de 5º N.
Esta plataforma está constituida por sedimentos oceánicos, que descansan sobre la
base del manto, del cual están separados por la discontinuidad de Mohorovicic. Según
las investigaciones sísmicas realizadas en la zona están a una profundidad de 16 a 19
km, hacia la costa esta profundidad va siendo mayor hasta llegar a los 30 km al entrar
en el continente.
La parte sedimentaria frente a la costa está formada por tres capas , una inferior de
10km de espesor con una densidad de 3 ton/m3 y una velocidad de onda sísmica de
6.8 km/s esta capa se va asiendo mayor al acercarse a la costa. Encima de esta capa
existe otra intermedia de uno 5km de espesor, cuya densidad se supone de 2. 3
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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ton/m3 y una velocidad de3.2 km/s; también esta capa va aumentando de espesor al
acercándose a la costa, en donde su densidad aumenta y su velocidad de onda es
cercana a los cuatro km/s. Por último en la parte superior existe una delgada capa de
sedimentos no consolidados, cuyo espesor cerca de la costa es aproximadamente de
medio kilometro y en el extremo de la plataforma llega a dos km. La densidad de esta
capa varía entre 1.63 ton/m3 en la superficie hasta 2 ton/m3 en su base y la velocidad
de onda sísmica va en aumento de 1.7 km/s hasta 2.4 km/s.
12.1.8. Sismicidad regional
La región occidental de Suramérica se encuentra dentro del cinturón de fuego del
Pacifico, en esta región la mayoría de las placas de la corteza interactúan mediante
procesos de expansión y colisión originando eventos como sismos y erupciones
volcánicas. La placa de nazca subduce bajo la placa de Suramérica a lo largo de la
costa pacífica colombiana, asociando a este movimiento sismos de gran magnitud y de
gran devastación.
El territorio colombiano está ubicado en una zona donde convergen tres principales
placas tectónicas al sureste de los Andes se encuentra la placa Suramericana, al norte
se encuentra la placa del Caribe y al occidente de los Andes se encuentra la placa de
Nazca (Ilustración 12-3), la cual converge hacia el este 6 cm/año, movimiento relativo
con la placa Suramericana. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 183 de 233
Ilustración 12-3. Sismicidad regional del pacifico. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2010)
12.1.9. Sismicidad en Colombia
12.1.9.1. Subducción de la placa de Nazca en la zona de Nariño
. La principal zona de amenaza sísmica en Colombia se encuentra localizada en la
zona de subducción entre las placas de Nazca y Suramérica (Ilustración 12-4), en el
último siglo se registraron cuatro grandes sismos en la zona, en 1906 con magnitud de
8.8 (Mw), 1942 con magnitud de 7.6 (Mw), 1958 con magnitud de 7.7 (Mw) y 1979
con magnitud de 8.8 (Mw). (Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS,
2003). En esta fuente se han generado los dos más grandes terremotos con posterior
tsunami del país. El primero ocurrido en 1906 y el segundo en 1979.La geometría de
esta zona de subducción sugiere que la placa presenta distintos segmentos separados
probablemente por fracturas dentro del manto litosférico
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 184 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
Ilustración 12-4. Sismicidad en Colombia. (Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS, 2007)
El segmento del Cauca, corresponde a la porción de placa oceánica de Nazca que
subduce bajo el territorio colombiano, limitado al sur por el segmento del Ecuador que
presenta una orientación oblicua el cual genera un rompimiento entre el límite de la
placa oceánica entre Ecuador y Colombia. En dicho segmento del Cauca, se han
generados varios sismos relacionados con el proceso de subducción. Existe una
sismicidad con epicentros localizados a más de 30 kilómetros asociados con los
movimientos a lo largo de las fallas normales generadas por la flexión de la placa
oceánica. El gran sismo de Tumaco de 1906 corresponde a este mecanismo de
deformación (INGEOMINAS, 2003).
En segundo lugar se tienen fallas inversas y de rumbo a lo largo de la zona de
contacto entre las placas oceánica y continental o zona de Benioff. El sismo
significativo más reciente ocurrido en dicho segmento fue el 12 de diciembre de 1979
con magnitud de Ms entre 7.7 y 7.9, este sismo generó un tsunami que produjo
grandes daños y cerca de 400 víctimas entre muertos y desaparecidos en el
suroccidente del país. Según el Estudio General de Amenaza Sísmica de Colombia: El
segmento del Cauca constituye probablemente la fuente sismogénica de más
destrucción en el país; la magnitud última posible para los sismos originados allí puede
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ser del orden de 8.6 en la escala Ms. (Instituto Colombiano de Geología y Minería
INGEOMINAS, 2003).
La zona subducción del pacifico se puede describir en tres segmentos norte, centro y
sur. Los segmentos se encuentran frente a las costas de Colombia y Ecuador. La
proyección de las fallas en Colombia se muestra en la Ilustración 12-5, haciendo
énfasis en los segmentos especificados anteriormente (Asociación Colombiana de
Ingeniería Sísmica, 2009).
Ilustración 12-5. Proyección de los segmentos en la fosa colombiana. El segmento 35 corresponde a la subducción norte, el segmento 36 corresponde a la subducción centro, y el
segmento 37 corresponde a la subducción sur. Adaptado de (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
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Segmento norte:
Ubicado entre 5.5° y 7.5 ° de latitud, frente a la costa norte del departamento de
Choco, con azimut de 310° y 170 km de longitud. Este segmento se caracteriza por
mayores profundidades para la fosa de Colombia. Al norte termina con la elevación en
la zona de falla de Jordán, al sur del archipiélago de las Perlas. La terminación del
segmento en el sur se localiza frente al cabo Corrientes donde converge la falla Hey la
cual es el límite sinestral entre la placa de Nazca y el bloque Coiba. La sismicidad en
esta zona es superficial (<60 Km), y el aumento en profundidad se genera hacia el
noreste concentrado sobretodo en los extremos del segmento. El mayor sismo
registrado en este segmento alcanza una magnitud de 7.4 (Mw) registrado el 20 de
Enero de 1904.la costa en este segmento se caracteriza por un frente montañoso que
se eleva abruptamente generando una costa rocosa empinada en acantilados y
variando en depósitos aluviales, playas y manglares.
En el segmento se observan dos concentraciones principales de sismos, la primera
corresponde a la parte posterior denla fosa en la zona de acoplamiento denominada
sismicidad interplaca, donde se alcanzan profundidades de 10 y 50 km. La segunda
concentración de sismicidad corresponde a la zona contigua al segmento anterior en la
frontera con Panamá, en esta zona se superponen diferentes procesos tectónicos
generando fallas corticales. La falla se caracteriza por los siguientes parámetros:
magnitud de momento inicial (Mwo) de 4, una magnitud de momento final (Mwu) de 8.6,
los valores de hasta indican que para cada fuente sísmica se tienen en
cuenta todas las magnitudes posibles. El tamaño de la fuente es de 2.44E+04. La
distribución de sismicidad en profundidad para este segmento se muestra en
Ilustración 12-6.
Ilustración 12-6. Distribución de sismicidad en profundidad para la sección norte del segmento Chocó, la parte superior representa el perfil topográfico de la parte central de la sección.
(Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005)
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Segmento centro:
Este segmento se encuentra localizado frente a la costa sur de Chocó, entre 4.0° y
5.5° de latitud, con 20° de azimut en un tramo de 160 km de longitud. El extremo norte
es perpendicular a la falla Hey y se separa de ésta por una elevación en el fondo del
océano. El límite sur corresponde a un cambio de dirección de la fosa ubicado en el
centro de expansión fósil de Buenaventura. La sismicidad en este segmento es
superficial (<60 Km), concentrada principalmente en el norte del segmento y
aumentando hacia el oriente bajo las cordilleras occidental y central. El mayor sismo
registrado en este segmento alcanzó una magnitud de 7.2 (Mw) el día 19 de
Noviembre de 1991 y en la zona de Benioff, con una magnitud de 7.2 (Mw) el día 23
de Noviembre de 1979. El segmento se caracteriza por una sección perpendicular
característica de una zona de subducción, cerca de la costa se encuentra un plano de
Benioff con 40° de buzamiento que alcanza 210 km de profundidad bajo la cordillera
central. Las concentraciones sísmicas en esta zona corresponden a dos fuentes, la
primera asociada al acoplamientointerplaca en la zona de subducción con sismicidad
de 10 y 30 km. La segunda concentración corresponde a la zona de Benioff
caracterizada con una sismicidad intermedia de 70 a 200 km con distancias entre 200
y 350 km desde la fosa. La falla se caracteriza por los siguientes parámetros: magnitud
de momento inicial (Mwo) de 4, una magnitud de momento final (Mwu) de 8.6, los
valores de hasta indican que para cada fuente sísmica se tienen en cuenta
todas las magnitudes posibles. El tamaño de la fuente es de 4.08E+04.La distribución
de sismicidad en profundidad bajo el centro-oeste de Colombia para este segmento
se muestra en Ilustración 12-7.
Ilustración 12-7. Distribución de sismicidad en profundidad bajo el centro-oeste de Colombia para el segmento Caldas, la parte superior representa el perfil topográfico de la parte central de
la sección. (Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005)
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Segmento sur:
El segmento sur representa el tramo sur del centro e expansión fósil de Buenaventura
frente a las costas del Valle, Cauca, Nariño y el norte de Ecuador, este segmento está
ubicado entre 0° y 4° de latitud y 40° de azimut, con una longitud de 550 km. El límite
sur de este segmento se encuentra en el extremo nororiental de la cordillera de
Carnegie. Paralelo a la fosa se localiza el graben de Yaquina. La actividad sísmica
está distribuida en dos bandas paralelas, al primera, cercana a la fosa y con sismos
superficiales (<30 km), y la segunda con sismos más profundos (40 km). El mayor
sismo en este segmento se registró el 31 de enero de 1906 con una magnitud de 8.8
(Mw). La sección vertical está representada por una geometría horizontal en los
primeros 100 km, y posteriormente una inclinación de 30° alcanzando 100 km de
profundidad en el sur de Colombia y bajo el norte de Ecuador. A diferencia de los
anteriores segmentos, éste, se ha comportado de manera diferente entre un ciclo
sísmico y el siguiente, este comportamiento es típico de zonas de subducción la cual
puede generar un gran terremoto o pequeños eventos sucesivos. La falla se
caracteriza por los siguientes parámetros: magnitud de momento inicial (Mwo) de 4,
una magnitud de momento final (Mwu) de 8.9, los valores de hasta indican
que para cada fuente sísmica se tienen en cuenta todas las magnitudes posibles. El
tamaño de la fuente es de 8-07E+04.
Los mayores sismos se han registrado en este segmento el 31 de enero de 1906 y el
12 de diciembre de 1979. . La distribución de sismicidad en profundidad bajo el
suroeste de Colombia para este segmento se muestra en Ilustración 12-8.
Ilustración 12-8. Distribución de sismicidad en profundidad bajo el suroeste de Colombia para el segmento sur, la parte superior representa el perfil topográfico de la parte central de la sección.
(Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS, 2005)
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12.1.9.2. Evaluación de la amenaza sísmica
El cálculo de amenaza sísmica permite determinar diferentes valores de parámetros
de intensidad y desplazamiento en los puntos de interés donde se requiera calcular el
nivel de amenaza.
A partir de los segmentos descritos anteriormente se conocen parámetros como las
fuentes sísmicas, los patrones de atenuación de ondas en cada segmento, y los
efectos de la geología local se pueden calcular la amenaza sísmica considerada como
la sumatoria de los efectos de la totalidad de las fuentes sísmicas y la distancia de
cada fuente (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009). La amenaza
mostrada en la siguiente expresión, se expresa en término de las tasas de excedencia
de intensidades a:
∑ ∫
Donde la sumatoria abarca las fuentes sísmicas N, es la probabilidad de
que la intensidad exceda un cierto valor, representan las magnitudes del sismo
dada para todo y es el sitio del sismo. Las funciones son las tasas de
actividad de las fuentes sísmicas. La integral desde hasta indica que para
cada fuente sísmica se tienen en cuenta todas las magnitudes posibles.
La ecuación de amenaza sísmica seria exacta si las fuentes sísmicas fueran puntos,
en realidad estas fuentes representan volúmenes por lo que los epicentros no solo
pueden ocurrir en los centros de las fuentes sino en cualquier punto dentro del
volumen correspondiente. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
12.1.9.3. Probabilidad de excedencia y periodos de retorno
La amenaza sísmica se expresa en términos de la tasa de excedencia de valores de
intensidad sísmica. Para las normas colombianas de diseño y construcción sismo
resistente estiman los parámetros asociados con el sismo de diseño, y los
parámetros asociados al sismo de seguridad limitada. El sismo de diseño se
encuentra establecido para que el nivel de amenaza tenga una probabilidad de
excedencia del 10% en una vida útil de 50 años. El sismo de seguridad limitada tiene
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asociada una probabilidad de excedencia del 20% en un periodo de retorno de 50
años. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
La probabilidad q se representa por medio de la siguiente expresión:
Donde representa la aceleración horizontal del terreno. La expresión anterior
representa la probabilidad de que se exceda un valor definido de aceleración
horizontal.
El periodo de retorno es el tiempo medio de recurrencia en años de un evento que
tiene una aceleración horizontal mayor o igual a , representado por la siguiente
expresión:
La probabilidad se define para un mínimo evento que tenga una aceleración mayor
o igual a , y un tiempo de exposición t, este parámetro se calcula de acuerdo a la
siguiente expresión:
(
*
Las curvas de excedencia de magnitud para cada fuente sismogénica requerida
(Subducción Norte, Subducción Centro y Subducción Sur) para la evaluación de
amenaza por tsunami en el caso piloto se presentan a continuación.
Ilustración 12-9. Tasa de excedencia para la falla Subducción Norte (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
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Ilustración 12-10. Tasa de excedencia para la falla Subducción Centro. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
Ilustración 12-11. Tasa de excedencia para la falla Subducción Sur. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
12.1.9.1. Sismicidad instrumental
Desde la implementación del primer sismógrafo en el año 1922 dio pie a la creación de
una red sismográfica que ha ido evolucionando. En el año 1993, se puso en
funcionamiento la Red Sismológica Nacional, la cual cuenta con 18 estaciones de
corto periodo y 13 estaciones de banda ancha operadas por el “Ingeominas”, adicional
a esto existen 7 estaciones activas operadas por la Red Nacional de Acelerógrafos de
Colombia (RNAC). (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
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12.1.9.2. Sismicidad histórica
Para el estudio de la sismicidad en Colombia, los sismos históricos registrados son de
gran importancia. Dentro de estos estudios se encuentra el primer sismo registrado en
Popayán, además de registros de eventos de gran magnitud en el país, como el
terremoto y posterior tsunami de Tumaco en 1906.
La sismicidad histórica es una gran herramienta para la disposición de información un
evento especifico. Sin embargo la confiabilidad de los datos muchas veces genera
falta de criterio en la interpretación de los datos. Parámetros con precisión como
coordenadas epicentrales, hacen que los resultados obtenidos sean válidos o no de
acuerdo al origen de esta información. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica,
2009)
Ilustración 12-12. Sismicidad en Colombia 1990-2006. (U.S. Geophysical Survey USGS, 2009)
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12.1.10. Procesos Históricos
12.1.10.1. El terremoto y el tsunami del 31 de enero de 1906
El miércoles 31 de enero de 1906, a las 10:36 a.m. hora local, se registró un sismo de
magnitud 8.8 (Mw), considerado como uno de los más grandes registrados en la
historia sísmica del mundo. Su epicentro fue localizado en el Mar Pacífico, cerca de la
costa norte ecuatoriana, en 1.0º latitud norte y 80.0º longitud occidental, con una
profundidad superficial. El evento se sintió en toda la región Pacífica y Andina de
Colombia y Ecuador. Los daños más graves ocurrieron en las poblaciones costeras de
los departamentos de Nariño y Cauca, y en la provincia de Esmeraldas (Ecuador). El
tsunami alcanzo alturas de ola hasta de 5 m. (E. Rudolph, 1991)
En San Juan de la Costa el último terremoto del 31 de enero de 1906 a las 10:35 a.m.
hora local se produjo un tsunami formado por varias olas, que causaron mayores
daños que las vibraciones causadas por el sismo en las poblaciones costeras
comprendidas entre Tumaco y Guapi.
Se describe el evento por el padre J.S Esnaola, quien estaba presente en San Juan
“La onda sísmica trajo a San Juan de la Costa en la dirección oeste a este, o sea del
mar hacia tierra. Más o menos tres minutos después, vino una ola, o mejor dicho todo
el mar cubrió por completo la isla arrasando casas y todo lo que encontró a su paso”
(Ramirez, 1969)
O como sucedió en las playas de Tumaco; “20 minutos más tarde llegó una segunda
ola, la cual igualmente pasó sin causar daños, sin embargo, más tarde se notó que
una de las dos islas que protegían a la ciudad había sido arrasada por el mar. Varias
casas ubicadas en la costa fueron tumbadas por la ola, otras fueron averiadas
fuertemente, pero no hubo ninguna víctima. En la costa de tierra firme la situación fue
muy diferente. En una distancia de 80-100 km había muchas poblaciones y
plantaciones que fueron destruidas sin excepción, como también lo fueron aquellas
localizadas a lo largo de los muchos ríos, la mayoría probablemente por la gran ola de
marejada que siguió al terremoto. La pérdida en vidas humanas se estima en total en
500-1000; sin embargo, es probable que la cifra exacta jamás se conozcan.” (E.
Rudolph, 1991)
Por circunstancias especiales favorables en Tumaco, la ciudad no fue arrasada
completamente por el tsunami, ya que este se presentó en tiempo de marea baja y
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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además Tumaco estaba protegida de las olas por las islas que hay delante de la
ciudad que servían como rompe olas.
El terremoto principal tuvo una extensión de mínimo 450 km, en la cual se manifestó
con sacudida vertical en la región. El sismo tuvo una duración según algunos testigos
de la época de entre 2 a 5 minutos, lo cual indica que depende de la ubicación de los
testigos se puede sentir más o menos fuerte el sismo y por ende variar la percepción
del tiempo. (Satake, Tsunamis, 2007)
Las playas pertenecientes a los municipios de Tumaco, Francisco Pizarro (Salahonda),
Mosquera, Olaya Herrera (Bocas de Satinga), La Tola, El Charco, Santa Bárbara
(Iscuandé), Guapi y Timbiquí, quedaron inundadas por el tsunami y murieron muchas
personas ahogadas. En Guapi todas las casas quedaron destruidas por el temblor y
el pueblo quedó inundado por el tsunami. El Charco y Bocagrande fueron destruidos
casi en su totalidad resultando muchos muertos. En Tumaco, los mayores daños
fueron ocasionados por el movimiento sísmico el cual dejó destruidas y averiadas
algunas casas. En Barbacoas colapsaron 30 casas a la orilla del Río Telembí. En
Ecuador por su parte se registraron daños en Esmeraldas, donde cayeron 30 casas.
En Otavalo quedó destruido el templo y varias viviendas, y en Ibarra colapsó el Palacio
Episcopal. Además de esto se registraron efectos de licuación en Boca Grande,
Tumaco, Cabo Manglares y Esmeraldas. (Instituto Colombiano de Geología y minerìa
INGEOMINAS, 2011)
En cuanto a datos concretos, como la longitud epicentral, magnitud del sismo y demás,
para la época era bastante difícil verificar los datos suministrados por los observadores
del evento, además que para entonces los sismógrafos y demás aparatos de medición
estaban muy recientes y no estaban difundidos en todo el globo como si lo están hoy
en día, por otro lado el invento de escalas de magnitud para cuantificar la energía
liberada por un sismo no se inventó sino hasta 1935, en donde se denominó a esté
como uno de los seis eventos que más energía cinética ha liberado en la historia y lo
cuantifico con una magnitud de 8.9 en la escala de Richter (Gallego, 2010), sin
embargo estudios hechos advirtieron que la escala se saturo, por lo tanto, en las
bases de datos actuales este evento se registra con magnitud de 8.8 en la escala de
momento (Mw) (Instituto Colombiano de Geología y minerìa INGEOMINAS, 2011).
Este evento está marcado por la recopilación de datos observados in situ. Sin
embargo el dato más preciso que se tiene es con respecto al epicentro, el cual estuvo
cerca de las esmeraldas, con dirección de falla Norte-Sur.
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Ilustración 12-13. Curvas isosistas. Tomado de (Prieto, Foshi, Ventura, Finn, Ramos, & Prada, 2011)
A nivel regional el evento se sintió por toda la costa pacífica hasta el Atrato y en
cuanto a la región andina en Medellín y Bogotá también se sintió, la devastación en las
costas pacificas de Colombia y Ecuador fue generalizada, también las poblaciones
cercanas a los ríos fueron afectadas, como el caso del charco en donde los efectos de
la licuefacción se vieron presentes igual que en la costa.
Ahora bien, en cuanto a los efectos alejados de la región costera de Colombia y
Ecuador, el tsunami se propago por el pacifico, en la isla de Hawái, la estación de
Honolulú tuvo registro del evento en el mareógrafo, todo el complejo de islas corroboro
lo registrado cuando las olas golpearon todas las costas cercanas; Por ejemplo, la isla
Maui (situada al noreste) “En la hora señalada el agua se retiró de la costa a una
distancia de varios cientos de metros, y los barcos que estaban anclados en el puerto
giraban con la corriente, volviendo la proa hacia la costa. La playa quedó totalmente
seca a todo lo largo y ancho de tal forma que durante un corto período de tiempo fue
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_____________________________________________________________________ Página 196 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
posible caminar encima sin peligro, pero de repente las masas de agua retornaron con
ruidoso estruendo y alcanzaron una altura de 2 1/2 m”. (E. Rudolph, 1991); El
testimonio anterior aclara que los tsunamis que se han generado por sismos en la
costa colombiana tienen un gran alcance, posiblemente pueden ser transoceánicos,
aunque no de alto impacto en esa ocasión, puede que en algún momento esta
posibilidad se dé.
12.1.10.2. El terremoto y el tsunami del 12 de diciembre de 1979
Cuando apenas habían pasado 15 días del desastroso terremoto de magnitud de 6.7
en la escala de Richter del día 23 de noviembre y se empezaban a cuantificar los
graves daños anteriores, se presentó el nuevo terremoto fuera de la costa suroeste del
pacifico frente a la ciudad de Tumaco (Nariño), registrado en Bogotá a las 3 horas 00
minutos y 33.5 segundos de la madrugada (hora local) del día 12 de diciembre.”
El evento ocurrió el miércoles 12 de diciembre de 1979, a las 2:59 a.m. hora local
(07:59 UT), su epicentro fue localizado en el Océano Pacífico, a 75 kilómetros de la
costa de Tumaco, en 1.602º N y 79.363º W, con una magnitud de 8.1 (Mw), y a una
profundidad hipocentral de 33 kilómetros. El evento se caracterizó por un mecanismo
focal inverso, con ángulos “strike” de 30° y 181°, ángulos “dip” de 16° y 76°, y ángulos
“rake” de 69° y 96°.
Este sismo originó un tsunami que afectó las costas de los departamentos de Nariño y
Cauca, especialmente la zona comprendida entre Guapi y San Juan de la Costa.
Según observaciones de testigos, fueron entre 2 y 3 violentas olas con una altura
mayor a 6 m, las cuales arrastraron a su paso personas, animales, viviendas y enseres
La extraordinaria energía desarrollada por este sismo puso en conmoción a todos los
sismógrafos del mundo, de modo que los centros sismológicos extranjeros se
apresuraron a transmitir al mundo la noticia de sus existencias y su aproximada
localización. Se trataba del segundo temblor mundial de esa categoría que se
presentaba en todo ese año de 1979; El anterior había sido también un día doce tres
meses antes en septiembre, con epicentro en el oeste de nueva guinea. En cambio
para Colombia era el más violento desde 1906, en que cerca del mismo epicentro
había ocurrido uno de los terremotos catalogados como de los más fuertes conocidos
y que había causado también numerosas víctimas y considerables daños en toda la
costa colombiana del pacifico (Ilustración 12-14)
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Ilustración 12-14. Devastación del terremoto de 1979 (Castrillón, 2005)
El de diciembre, tuvo tres movimientos fuertes que tuvieron una duración aproximada
de 5 minutos, pasados los días se contaron más de 10 réplicas y aunque tuvo su
epicentro también en el mar, fuera de la costa en Ecuador no se notificaron grandes
daños ni se señaló alguna víctima mortal, sin embargo causo severos daños y
numerosas víctimas (centenares de muertos y 2.000 desaparecidos) en el sector
costero de Nariño y parte del Cauca, sobre todo por las varias olas que los siguieron.
“Su fuerza se hizo sentir en toda la nación lo mismo que en Ecuador, Panamá y oeste
de Venezuela hasta Caracas”. (Ramírez González, 1980).
Este tsunami fue originado por un sismo de magnitud 7.7 en la escala de Richter a una
profundidad de 33 kilómetros, tuvo gran impacto en la población del Charco, donde
viven más de 4000 personas, el sismo y las olas destruyeron las todas construcciones
hechas en palafitos sobre los manglares;, dejando 43 muertos, 300 heridos y 50
desaparecidos, La segunda población más afectada fue la cercana al puerto de
Tumaco a 85 km del epicentro donde quedo afectado cerca del 10% de la ciudad, que
en aquella época contaba con una población de 80.000 habitantes de los cuales 38
murieron, 400 tuvieron heridas graves y se desaparecieron 7 personas. Los efectos de
la licuación y subsidencia en la costa fueron generalizados, más aun algunas islas
próximas a la costa desaparecieron debido al hundimiento (60 centímetros
aproximadamente) producto de la licuación. (Ilustración 12-15)
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Ilustración 12-15. Licuación de Tumaco producida por el terremoto del 12 de Diciembre de 1979 (INGEOMINAS-IGAC, 2005).
Afortunadamente, la onda del tsunami ocurrió en marea baja, igual que en 1906, este
factor y las islas próximas a la costa actuando como rompeolas naturales ayudaron a
minimizar la destrucción posiblemente del orden de tres veces menos. También hubo
registro de este evento en las islas Hawaianas, donde 12 horas más tarde arribaron
olas de 10 a 40 centímetros en las costas de las islas Hilo, Kahului y Nawiliwi.
(Gallego, 2010).
Por último el daño ocurrido, provocó que las vías de abastecimiento principal de las
poblaciones y de la ciudad de Tumaco quedaran inservibles, producto de esto llego la
escases de alimentos y medicamentos, por consiguiente las enfermedades se
comenzaron a propagar (enfermedades gastrointestinales y de desnutrición) producto
del consumo de agua contaminada.
12.1.11. Vulnerabilidad
Tumaco es un montículo de tierra en el que las casas se apiñan formando un tapiz sin
espacios, solo un par de calles atraviesa el territorio. El crecimiento de la población en
los últimos años dio lugar a que la gente llenara la isla hasta las playas, las casas son
construidas una seguida de otra con estrechos pasos peatonales y urbanizaciones que
literalmente le han quitado espacio al mar, sin embargo lugares como las isla el Morro
se encuentran poco habitados (Ilustración 12-17). A pesar de la existencia de la isla
del Morro y la ubicación del municipio en el territorio continental se dio un gran
crecimiento sobre la isla de Tumaco debido al comercio y el centro administrativo. Las
casas son hechas en madera sobre unos pilotes aproximadamente de cuatro metros
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sobre el nivel del mar, llamadas construcciones palafíticas (Ilustración 12-16),
inseguras e ilegales donde viven la gran mayoría de habitantes, estas construcciones
palafiticas son más vulnerables en caso de un evento sísmico y posterior tsunami.
(Castrillón, 2005)
Ilustración 12-16. Construcciones palafiticas. (Castrillón, 2005)
Ilustración 12-17. Crecimiento de la población sobre la playa. (WILCHES-CHAUX, 2010)
Otra causa de vulnerabilidad es el potencial de licuación que tienen los terrenos de
Tumaco, cuando este proceso ocurre el suelo puede descender varios metros y
facilitar una inundación Ilustración 12-18.
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Ilustración 12-18. Mapa de licuación potencial de Tumaco. (Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS, 2003)
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13. EVALUACIÓN DE LA AMENAZA CASO PILOTO
13.1. VARIABLES
La evaluación de la amenaza por tsunami para esta zona se puede representar por
medio de mapas de inundación, los cuales representan indirectamente la amenaza
sísmica que afecta a toda Colombia. Además permiten determinar los niveles de
inundación máximos en las principales zonas urbanas. En el ámbito de prevención y
mitigación los mapas tienen una aplicación directa en la planificación urbana regida
por la autoridad municipal, así como planes de evacuación y protección civil.
El análisis de amenaza por tsunami se inicia definiendo las condiciones de generación,
para este caso se tomara la descripción realizada anteriormente con un rango de
magnitudes entre 5 y la máxima magnitud establecida en el estudio de amenaza
sísmica para Colombia de cada una de las tres fuentes variando cada 0.5 dicha
magnitud, en segundo lugar se escogerá una profundidad de sismo general de 15 km
para todos los sismos sintéticos por último, se ejecutara este procedimiento para los
diferentes mecanismos focales.
Tabla 13-1. Magnitudes de momento utilizadas para la evaluación de la amenaza. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
ZONA
Subducción Norte
Subducción Centro
Subducción Sur
5 5 5
5,5 5,5 5,5
6 6 6
6,5 6,5 6,5
7 7 7
7,5 7,5 7,5
8 8 8
8,6 8,6 8,9
Como se ve en la Ilustración 13-1, los puntos A - B representan los bordes de la falla
de subducción norte, B - C representan la subducción centro y C - D la subducción sur.
La amenaza se evaluara para los tres tipos de fuentes, de esta manera para cada
fuente se crearan sismos sintéticos con dos epicentros, los cuales estarán
representados por los puntos mencionados anteriormente.
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Ilustración 13-1. Ubicación de los puntos supuestos para la subducción norte, centro y sur por el estudio de amenaza sísmica para Colombia 2009. (Google maps)
Ilustración 13-2. Punto de referencia para el cálculo de la altura máxima de la ola. (Google maps)
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La Ilustración 13-2 muestra el punto E, el cual se define como el punto para el cual se
calculara la altura máxima de la ola para los tres tipos de fuentes, es decir representan
el punto de partida desde donde se medirá la distancia epicentral hasta cada uno de
los epicentros A, B, C y D (Tabla 13-2). Por facilidad de cálculo se tomó este punto E
que esta aproximadamente a un kilómetro de la costa.
Tabla 13-2. Coordenadas de los puntos límites de la zona de subducción y el punto de cálculo de altura máxima de la ola.
PUNTO LATITUD º LONGITUD º
A 7,5 -78,5
B 4,5 -78,5
C 2,5 -79,5
D 0,5 -79,5
E 1,831538 -78,763247
Posteriormente se calcula la altura máxima de la ola con la correlación de propagación
tipo 3 en el sector 3 para cada una de las magnitudes. Finalmente se calcula la
inundación horizontal con la correlación de inundación tipo 2 asignando de esta
manera a cada magnitud del sismo una representación de la amenaza equivalente a
un periodo de retorno gracias a los parámetros de recurrencia de las fuentes sísmicas.
Como se dijo en el alcance de este proyecto se tienen limitaciones en cuanto a la
información topográfica, lo cual implica tener un desfase en el resultado de las
inundaciones debido a que la correlación de inundación depende de la pendiente
secante del terreno, por esto, entre mayor pendiente tenga el terreno menor va a ser
su inundación y viceversa.
Es importante aclarar que esto no implica un análisis errado de la inundación debido a
que de la poca información que se obtuvo de Tumaco, se puede concluir que sus
terrenos son llanos es decir de pendientes muy bajas por lo cual al determinar una
pendiente secante del terreno de 0.85% sobreestimara un poco la amenaza.
En conclusión todo el análisis de amenaza se hará bajo el supuesto de la pendiente
anteriormente mencionada y en cuanto a la generación se tomaran tsunamis sintéticos
con origen en las fallas de subducción norte, centro y sur.
Para el cálculo de la distancia epicentral fue necesario determinar el equivalente de
cada grado de latitud y longitud en kilómetros, después de esto se encontró la
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diferencia entre coordenadas de cada punto de las fuentes y el punto E, en dirección
Norte y Este, consecuentemente se calculó la hipotenusa del triángulo formado por las
diferencias en km la cual representa la distancia que debe recorrer la ola desde su
origen hasta la costa. Los resultados se muestran a continuación en la Tabla 13-3.
Tabla 13-3. Calculo de distancia epicentral.
Zona Longitud
Km/º Latitud Km/º
Coordenadas Sismo Coordenadas Costa
Punto E Diferencia (km) Distancia
Epicentral (km) Punto Latitud Longitud Latitud Longitud Latitud Longitud
Subducción Norte
111,32 111,13 A 7,50 -78,50 1,83 -78,76 629,96 29,30 630,64
111,32 111,13 B 4,50 -78,50 1,83 -78,76 296,56 29,30 298,00
Subducción Centro
111,32 111,13 B 4,50 -78,50 1,83 -78,76 296,56 29,30 298,00
111,32 111,13 C 2,50 -79,50 1,83 -78,76 74,29 82,01 110,66
Subducción Sur
111,32 111,13 C 2,50 -79,50 1,83 -78,76 74,29 82,01 110,66
111,32 111,13 D 0,50 -79,50 1,83 -78,76 147,98 82,01 169,19
Tabla 13-4. Tipo y porcentaje de mecanismo predominante en cada zona de subducción. Adaptado de (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
ZONA TIPOS DE MECANISMOS
RUMBO % NORMAL% INVERSO%
SUBDUCCION NORTE 0 0 100
SUBDUCCION CENTRO 8.34 66.66 16.66
SUBDUCCION SUR 0 41.66 58.34
13.2. RESULTADOS
A continuación, se mostraran los resultados en las tablas, las cuales contienen tipo de
mecanismo focal, magnitud Mw, distancia epicentral, profundidad, distancia
hipocentral, longitud de ruptura de falla, desplazamiento de ruptura, altura máxima de
la ola en la costa, inundación horizontal, altura Run-up y periodo de retorno.
Estos resultados están representados en mapas de amenaza, los cuales muestran la
inundación horizontal en la isla del Morro, Tumaco y parte del continente, esta se toma
desde el límite costero hacia tierra firme por medio de una escala de colores que
representa cada magnitud de sismo y su alcance máximo de inundación. Además de
esto se puede observar las zonas de no inundación o zonas seguras. Por último con
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estos mapas se podría determinar qué tipo de construcciones se verán afectadas para
los diferentes casos.
En total se realizaron 15 mapas, 12 vinculados a tsunamis sintéticos probables, 2
representando la posible inundación que sufrió Tumaco en los eventos históricos de
1906 y 1979, finalizando con la representación de un tsunami sintético poco probable
pero extremo de magnitud 9 (Mw). Los mapas mencionados se encuentran en el
anexo A, a continuación se muestra un ejemplo de dichos mapas.
Ilustración 13-3. Ejemplo mapa de amenaza por tsunami (Tumaco) representa la subducción sur, mecanismo focal inverso, longitud epicentral de 110.66 km, profundidad del sismo de 15
km y magnitudes (Mw) entre 5 - 8.9.
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Ilustración 13-4. Detalle de la inundación horizontal para la isla de Tumaco y la isla el Morro.
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Tabla 13-5. Resultados de inundación horizontal para la fuente sísmica de subducción norte - mecanismo focal inverso
SUBDUCCIÓN NORTE
INVERSO
MAGNITUD Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km)
PROFUNDIDAD (Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE
LA OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA RUN-UP (m)
PERIODO DE
RETORNO (Años)
5 297,999 15 298,38 1 0,005202549 0,697910912 29,30 0,19561466 1,25
5,5 297,999 15 298,38 2,569425711 0,024654255 1,249947056 51,91 0,346529191 2,5
6 297,999 15 298,38 6,601948484 0,116833549 1,793805782 74,18 0,495208195 5
6,5 297,999 15 298,38 16,96321618 0,553660121 2,322651486 95,83 0,639782969 10
7 297,999 15 298,38 43,58572379 2,623728658 2,841347345 117,07 0,781583 20
7,5 297,999 15 298,38 111,9902793 12,43353424 3,468666555 142,76 0,953078263 50
8 297,999 15 298,38 287,7507031 58,92102188 5,01342492 206,02 1,375381197 100
8,6 297,999 15 298,38 892,9346422 381,1369735 15,24442982 624,97 4,172312731 200
5 630,636 15 630,81 1 0,005202549 0,056704373 3,04 0,020322907 1,25
5,5 630,636 15 630,81 2,569425711 0,024654255 0,608740517 25,65 0,171237437 2,5
6 630,636 15 630,81 6,601948484 0,116833549 1,152599242 47,92 0,319916441 5
6,5 630,636 15 630,81 16,96321618 0,553660121 1,681444947 69,58 0,464491216 10
7 630,636 15 630,81 43,58572379 2,623728658 2,200140806 90,82 0,606291246 20
7,5 630,636 15 630,81 111,9902793 12,43353424 2,827460016 116,51 0,77778651 50
8 630,636 15 630,81 287,7507031 58,92102188 4,372218381 179,76 1,200089443 100
8,6 630,636 15 630,81 892,9346422 381,1369735 14,60322329 598,72 3,997020978 200
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Tabla 13-6. Resultados de inundación horizontal para la fuente sísmica de subducción centro - mecanismo focal inverso
SUBDUCCIÓN CENTRO
INVERSO
MAGNITUD Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km)
PROFUNDIDAD (Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE
LA OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA RUN-UP (m)
PERIODO DE
RETORNO (Años)
5 297,999 15 298,38 1 0,005202549 0,697910912 29,30 0,19561466 1,5
5,5 297,999 15 298,38 2,569425711 0,024654255 1,249947056 51,91 0,346529191 3
6 297,999 15 298,38 6,601948484 0,116833549 1,793805782 74,18 0,495208195 5
6,5 297,999 15 298,38 16,96321618 0,553660121 2,322651486 95,83 0,639782969 11
7 297,999 15 298,38 43,58572379 2,623728658 2,841347345 117,07 0,781583 25
7,5 297,999 15 298,38 111,9902793 12,43353424 3,468666555 142,76 0,953078263 50
8 297,999 15 298,38 287,7507031 58,92102188 5,01342492 206,02 1,375381197 100
8,6 297,999 15 298,38 892,9346422 381,1369735 15,24442982 624,97 4,172312731 200
5 110,658 15 111,67 1 0,005202549 1,539653603 63,77 0,425728584 1,5
5,5 110,658 15 111,67 2,569425711 0,024654255 2,091689748 86,38 0,576643114 3
6 110,658 15 111,67 6,601948484 0,116833549 2,635548473 108,65 0,725322118 5
6,5 110,658 15 111,67 16,96321618 0,553660121 3,164394178 130,30 0,869896893 11
7 110,658 15 111,67 43,58572379 2,623728658 3,683090037 151,54 1,011696923 25
7,5 110,658 15 111,67 111,9902793 12,43353424 4,310409247 177,23 1,183192186 50
8 110,658 15 111,67 287,7507031 58,92102188 5,855167612 240,49 1,60549512 100
8,6 110,658 15 111,67 892,9346422 381,1369735 16,08617252 659,44 4,402426655 200
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Tabla 13-7. Resultados de inundación horizontal para la fuente sísmica de subducción centro - mecanismo focal normal
SUBDUCCIÓN CENTRO
NORMAL
MAGNITUD Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km)
PROFUNDIDAD (Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE LA
OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA RUN-UP (m)
PERIODO DE
RETORNO (Año)
5 297,999 15 298,38 1,276616949 0,015524272 -4,212974724 0,00 0 1,5
5,5 297,999 15 298,38 3,053855509 0,05659903 -3,415262541 0,00 0 3
6 297,999 15 298,38 7,305271543 0,206351078 -2,615350335 0,00 0 5
6,5 297,999 15 298,38 17,475284 0,752323269 -1,807781378 0,00 0 11
7 297,999 15 298,38 41,80344962 2,742851197 -1,644130906 0,00 0 25
7,5 297,999 15 298,38 100 10 -0,973168317 0,00 0 50
8 297,999 15 298,38 239,2147081 36,45841237 -0,042040757 0,00 0 100
8,6 297,999 15 298,38 681,2920691 172,1690393 1,23597808 51,33 0,34271038 200
5 110,658 15 111,67 1,276616949 0,015524272 -2,112087362 0,00 0 1,5
5,5 110,658 15 111,67 3,053855509 0,05659903 -1,314375179 0,00 0 3
6 110,658 15 111,67 7,305271543 0,206351078 -0,514462972 0,00 0 5
6,5 110,658 15 111,67 17,475284 0,752323269 0,293105984 12,72 0,084949904 11
7 110,658 15 111,67 41,80344962 2,742851197 1,127719045 46,90 0,313114743 25
7,5 110,658 15 111,67 100 10 2,058846606 85,03 0,567664522 50
8 110,658 15 111,67 239,2147081 36,45841237 3,336865442 137,37 0,91704674 100
8,6 110,658 15 111,67 681,2920691 172,1690393 6,72943373 276,29 1,844500232 200
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Tabla 13-8. Resultados de inundación horizontal para la fuente sísmica de subducción centro - mecanismo focal de rumbo
SUBDUCCIÓN CENTRO
RUMBO
MAGNITUD Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km)
PROFUNDIDAD (Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE LA
OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA PERIODO DE
RETORNO (Año)
RUN-UP (m)
5 297,999 15 298,38 0,719685673 0,004780653 -13,34870392 0,00 0 1,5
5,5 297,999 15 298,38 2,011738042 0,020917647 -11,00282289 0,00 0 3
6 297,999 15 298,38 5,623413252 0,091524731 -8,667000953 0,00 0 5
6,5 297,999 15 298,38 15,71913238 0,400464573 -6,357511099 0,00 0 11
7 297,999 15 298,38 43,93970561 1,75222448 -4,113812154 0,00 0 25
7,5 297,999 15 298,38 122,8247006 7,666822075 -2,019823443 0,00 0 50
8 297,999 15 298,38 343,3320018 33,54602186 -0,194699681 0,00 0 100
8,6 297,999 15 298,38 1178,768635 197,1840557 1,993173468 82,34 0,549710932 200
5 110,658 15 111,67 0,719685673 0,004780653 -6,992090488 0,00 0 1,5
5,5 110,658 15 111,67 2,011738042 0,020917647 -4,646209453 0,00 0 3
6 110,658 15 111,67 5,623413252 0,091524731 -2,310387519 0,00 0 5
6,5 110,658 15 111,67 15,71913238 0,400464573 -0,000897665 0,00 0 11
7 110,658 15 111,67 43,93970561 1,75222448 2,24280128 92,56 0,617953681 25
7,5 110,658 15 111,67 122,8247006 7,666822075 4,336789991 178,31 1,190404101 50
8 110,658 15 111,67 343,3320018 33,54602186 6,161913753 253,05 1,689352763 100
8,6 110,658 15 111,67 1178,768635 197,1840557 8,349786903 342,64 2,287469122 200
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Tabla 13-9. Resultados de inundación horizontal para la fuente sísmica de subducción sur - mecanismo focal inverso
SUBDUCCIÓN SUR
INVERSO
MAGNITUD Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km) PROFUNDIDAD
(Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km) DESPLAZAMIENTO
RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE
LA OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA PERIODO DE
RETORNO (Año) RUN-UP (m)
5 169,186 15 169,85 1 0,005202549 1,180488943 49,06 0,327540872 0,5
5,5 169,186 15 169,85 2,569425711 0,024654255 1,732525088 71,67 0,478455402 1,25
6 169,186 15 169,85 6,601948484 0,116833549 2,276383813 93,94 0,627134406 3,3
6,5 169,186 15 169,85 16,96321618 0,553660121 2,805229518 115,59 0,771709181 10
7 169,186 15 169,85 43,58572379 2,623728658 3,323925377 136,84 0,913509211 25
7,5 169,186 15 169,85 111,9902793 12,43353424 3,951244587 162,52 1,085004474 50
8 169,186 15 169,85 287,7507031 58,92102188 5,496002952 225,78 1,507307408 167
8,9 169,186 15 169,85 1572,973157 969,3631061 35,40335598 1450,47 9,683319402 1000
5 110,658 15 111,67 1 0,005202549 1,539653603 63,77 0,425728584 0,5
5,5 110,658 15 111,67 2,569425711 0,024654255 2,091689748 86,38 0,576643114 1,25
6 110,658 15 111,67 6,601948484 0,116833549 2,635548473 108,65 0,725322118 3,3
6,5 110,658 15 111,67 16,96321618 0,553660121 3,164394178 130,30 0,869896893 10
7 110,658 15 111,67 43,58572379 2,623728658 3,683090037 151,54 1,011696923 25
7,5 110,658 15 111,67 111,9902793 12,43353424 4,310409247 177,23 1,183192186 50
8 110,658 15 111,67 287,7507031 58,92102188 5,855167612 240,49 1,60549512 167
8,9 110,658 15 111,67 1572,973157 969,3631061 35,762535 1465,18 9,78151104 1000
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Tabla 13-10. Resultados de inundación horizontal para la fuente sísmica de subducción sur - mecanismo focal normal
SUBDUCCIÓN SUR
NORMAL
MAGNITUD Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km) PROFUNDIDAD
(Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km) DESPLAZAMIENTO
RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE LA
OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA PERIODO DE
RETORNO (Año) RUN-UP (m)
5 169,186 15 169,85 1,276616949 0,015524272 -3,016822412 0,00 0 0,5
5,5 169,186 15 169,85 3,053855509 0,05659903 -2,219110229 0,00 0 1,25
6 169,186 15 169,85 7,305271543 0,206351078 -1,419198023 0,00 0 3,3
6,5 169,186 15 169,85 17,475284 0,752323269 -0,611629066 0,00 0 10
7 169,186 15 169,85 41,80344962 2,742851197 0,222983995 9,85 0,065780095 25
7,5 169,186 15 169,85 100 10 1,154111555 47,98 0,320329874 50
8 169,186 15 169,85 239,2147081 36,45841237 2,432130392 100,32 0,669712092 167
8,9 169,186 15 169,85 1149,756995 374,1396261 9,90652768 406,39 2,713047784 1000
5 110,658 15 111,67 1,276616949 0,015524272 -2,112087362 0,00 0 0,5
5,5 110,658 15 111,67 3,053855509 0,05659903 -1,314375179 0,00 0 1,25
6 110,658 15 111,67 7,305271543 0,206351078 -0,514462972 0,00 0 3,3
6,5 110,658 15 111,67 17,475284 0,752323269 0,293105984 12,72 0,084949904 10
7 110,658 15 111,67 41,80344962 2,742851197 1,127719045 46,90 0,313114743 25
7,5 110,658 15 111,67 100 10 2,058846606 85,03 0,567664522 50
8 110,658 15 111,67 239,2147081 36,45841237 3,336865442 137,37 0,91704674 167
8,9 110,658 15 111,67 1149,756995 374,1396261 10,81129857 443,44 2,96039223 1000
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Tabla 13-11. Resultados de inundación horizontal para dos casos históricos (1906, 1979) y un caso hipotético (1905)
AÑO MECANISMO
FOCAL MAGNITUD
Mw
DISTANCIA EPICENTRAL
(Km)
PROFUNDIDAD (Km)
DISTANCIA HIPOCENTRAL
(Km)
LONGITUD DE RUPTURA
FALLA (Km)
DESPLAZAMIENTO RUPTURA (cm)
ALTURA MÁXIMA DE
LA OLA EN LA COSTA (m)
INUNDACIÓN HORIZONTAL
(m)
ALTURA RUN-UP (m)
1905 NORMAL 8,8 166 15 166,68 965,7139053 288,8511875 8,275612196 339,60 2,26719139
1906 INVERSO 8,8 166 15 166,68 1302,429122 710,1520603 26,6553822 1092,25 7,291815931
1979 INVERSO 8,1 75,000 33 81,94 347,5230431 80,42765483 6,784054343 278,53 1,859432306
CRITICO INVERSO 9 75,000 15 76,49 1899,715318 1323,188207 48,19805935 1974,41 13,18110966
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13.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los mapas de amenaza realizados con los resultados obtenidos cuentan con las
siguientes consideraciones: las barreras naturales no se tuvieron en cuenta como
fuentes disipadoras de energía teniendo en cuenta que en eventos históricos como el
de 1979, estas quedaron totalmente inundadas. Además de esto se considera que los
puentes no soportan el impacto de la ola. Finalmente, la inundación horizontal se toma
por todo el contorno de las islas debido al efecto de reflexión de las olas y se
considera que la vegetación no influye en la perdida de energía dado que las
correlaciones no consideran esto. Lo anterior pretende no subestimar la evaluación de
amenaza.
13.3.1. Subducción norte
La subducción norte es la que está más alejada de la zona de estudio, ya que se ubica
frente de la costa del departamento de Chocó en su mayoría, por esta razón la energía
de la ola se reducirá mas ya que este parámetro es directamente proporcional a la
longitud epicentral, sin embargo, como se explicó anteriormente esta zona cuenta con
el 100% de sismos que ocurren con un mecanismo focal inverso, el cual gracias a el
análisis de las correlaciones se pudo designar como el peor caso (alturas de ola
extremadamente grandes); para el caso de longitud epicentral de 630 km, la
inundación horizontal máxima se da con una magnitud de 8.6 Mw (máxima registrada
en esta fuente) alcanzando 598 m. De igual manera con una longitud epicentral de 298
km para la misma magnitud la inundación horizontal máxima es de 625 m.
Para los dos casos la isla de Tumaco y la isla el Morro estas quedan totalmente
inundadas, caso critico debido a que estas islas tienen la mayor concentración de la
población y la infraestructura más importante para el gobierno (Aeropuerto y Batallón
de infantería) respectivamente. En cuanto al continente se alcanza a inundar zonas
importantes como las Camaroneras y Ecopetrol. Las únicas zonas seguras se
encuentran muy alejadas de la costa y en el cerro el Morro. Anexo A, planos 1 y 2.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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13.3.2. Subducción centro
La subducción centro es una zona intermedia, su importancia radica en que los sismos
ocurren por los tres tipos de mecanismo focales estudiados en el presente proyecto.
Para el caso de longitud epicentral de 298 km, la inundación horizontal máxima se da
con una magnitud de 8.6 Mw (máxima registrada en esta fuente), si se comparan los
mecanismo focales, el inverso inunda 625 m. el normal 51.33 m. y el de rumbo
82.34m, evidenciando la poca energía hidráulica que pueden generar estos dos
últimos mecanismos. Lo mismo ocurre para la longitud epicentral de 110 km, que si
bien al ser más cercana alcanza a inundar desde magnitudes de 7 en adelante para
los mecanismos normales y rumbo contrario a la inversa que inunda desde una
magnitud de 5.
Para el mecanismo inverso las islas Tumaco y el Morro quedan igualmente expuestas
como se explicó en la subducción norte, sin embargo para los mecanismos normal y
de rumbo es mínimo el daño que pueden sufrir permaneciendo con gran porcentaje
de su área como zona segura. Anexo A, planos del 3 al8.
13.3.3. Subducción sur
La subducción sur es el caso más crítico teniendo en cuenta dos principales razones:
la cercanía de la fuente sísmica a Tumaco (distancias epicentrales entre 110. 66 y
169 km) y la magnitud máxima registrada de 8.9 Mw. Razones fundamentales para
incrementar la altura de la ola y por tanto la inundación horizontal.
De todos los mapas realizados bajo el supuesto de sismo sintéticos probables esta
fuente es la que mayor amenaza genera y por tanto mayor riesgo. La inundación
máxima es de cerca de 1.45 km para el mecanismo inverso y de 443 km para el
mecanismo normal, valor alto comparado con el mismo tipo de mecanismo pero en
las diferentes fuentes.
Se da por hecho que la isla el Morro y Tumaco quedaran totalmente inundadas, pero
la relevancia de esta fuente es el impacto que genera en el continente, dejando un
área mínima como zona segura trayendo consigo una catástrofe segura. Anexo A,
planos del 9 al 12.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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13.3.1. Casos históricos
El evento del principios de siglo pasado (1906) no cuenta con información sobre el
mecanismo focal del sismo y su magnitud tiene cierta incertidumbre, sin embargo, se
quiso representar el posible efecto causado por este evento, por lo que se calculó la
inundación horizontal para los posible mecanismo focales de la fuente sur (inverso y
normal) y la magnitud máxima registrada (8.9 Mw). Teniendo en cuenta la descripción
del evento en diferentes narraciones se ve como si este hubiera sido un evento fuerte
pero no totalmente devastador, por lo que se puede llegar a pensar que su mecanismo
focal fue inverso, sin embargo esta incertidumbre persiste. Anexo A, plano 13.
Para el evento de 1979 si se tienen datos acerca del mecanismo focal y su magnitud,
este, fue un sismo con epicentro en la zona de subducción sur, mecanismo focal
inverso y con una magnitud de 8.1 Mw. Al generar el mapa de amenaza de este
evento se ve como la inundación de las islas y el continente son muy semejantes a las
zonas que se inundan en épocas de mareas altas como se ve en la Ilustración 13-5.
Ilustración 13-5: Zonas seguras según el tipo de marea. (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 2009)
Sin embargo, por más semejanza entre la inundación por tsunami y por mareas altas,
el potencial de daño de un tsunami es mucho mayor por su gran energía, la cual se
libera al llegar a la costa y solo se disipa cuando choca con las estructuras con un gran
poder destructivo, en contraste al incremento del nivel del mar. Anexo A, plano 14.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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13.3.2. Evento crítico
En esta investigación se quiso mostrar un evento extremo (magnitud Mw 9 y distancia
epicentral de 75 km), saliéndose del contexto y valores normales estimados por los
estudios de amenaza sísmica para Colombia debido a que el tsunami del 11 de marzo
de 2011 en Japón dejo expuesto la incertidumbre y las miles de dificultades para
predecir un evento tan catastrófico. La preparación para un evento de magnitud 9 (Mw)
es insuficiente, se debe crear conciencia de la posibilidad de un evento así en nuestro
país con el ánimo de realizar estudios de prevención, mitigación y evacuación bajo una
condición extrema y así preparar al país y a la población para responder
satisfactoriamente a dicha posibilidad.
Como se ve en el Anexo A, plano 15, se pronostica una inundación horizontal de
aproximadamente 2 km donde las zonas seguras casi que desaparecen del mapa.
13.3.3. Discusión
Instituciones como el centro de control de contaminación del pacifico CCCP,
Ingeominas, la Cruz Roja, la defensa civil y la Dirección para la Prevención y Atención
de Desastres entre otras, vienen estudiando la forma de mitigar los efectos de tsunami
en la costa Pacífica. De acuerdo a la revista Cromos 2005, oficiales del CCCP,
organismo adscrito a la armada, realizaron una serie de estudios de tsunamis desde
1996, determinando las zonas de Tumaco que se inundarían en caso de este evento y
cuales zonas quedarían secas, denominadas zonas seguras. Por medio de
investigaciones y modelación de tsunamis se mostró el tamaño y velocidad de las olas
cuando lleguen a las costas, algunas conclusiones de este trabajo determinaron que la
ola llegaría 20 minutos después del sismo, tiempo en el cual la población alcanzaría a
desplazarse hacia las llamadas zonas seguras marcadas en el mapa de amenaza
resultante de la modelación. Ilustración 13-6. (Castrillón, 2005).
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Ilustración 13-6. Mapa de amenaza que señala las zonas seguras para evacuación en caso de un tsunami de acuerdo a la CCCP. (Castrillón, 2005)
Las posibles soluciones frente a un tsunami propuestas por los oficiales proponen
alejarse de la playa y no permanecer en la costa baja, no devolverse por objetos
personales, si se está en una embarcación se debe dirigir mar adentro a unos 5600
metros de la costa, alejarse de ríos y permanecer lejos de la costa por unas 12 horas
pues las olas pueden seguir la actividad durante este lapso de tiempo.
El mapa de amenaza determinado por la armada, representa las zonas secas o
seguras (amarillo) y las zonas de inundación (verde). Sin embargo, de acuerdo a las
correlaciones aplicadas en los mapas de amenaza realizados durante la investigación,
se observó que estas zonas seguras o secas en su mayoría se inundaran después de
un evento sísmico fuerte y la inundación posterior a este, como producto de un
tsunami arrasaría con la costa y el territorio de Tumaco. Teniendo en cuenta que un
gran porcentaje de la población vive en construcciones palafíticas que no cuentan con
especificaciones sismoresistenes la catástrofe del evento seria de grandes magnitudes
y muchas pérdidas humanas, por otra parte la isla el Morro que cuenta con
infraestructura muy importante como el aeropuerto La Florida, este al contar tan solo
con 4 m.s.n.m está expuesto a una inundación segura.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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En cuanto a la evacuación que se disponga para alguna alerta temprana, esta va a
tener varios problemas. Primero, debido al diseño y ubicación de las construcciones
las vías de evacuación son muy estrechas y están en condiciones no aptas para la
fácil circulación de personas. Segundo, si se logra convocar la gente en las avenidas
principales, estas solo tienen una forma de escape de la isla por medio de un puente
que comunica al continente. Sin embargo, está expuesto directamente al choque del
tsunami por lo cual en un caso hipotético puede arrasar dicho lugar dejando
incomunicada la isla sin posibilidades de evacuación.
Por último los habitantes de la zona, crean un ambiente de gran vulnerabilidad cuando
construyen sus viviendas mar adentro, lo que progresivamente se viene dando, por lo
que indistintamente del tipo de construcción la exposición al evento será directa y muy
peligrosa.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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14. CONCLUSIONES
A pesar de tener una base de datos de eventos históricos con registros desde el año
2000 a.c, la carencia de información en los parámetros que definen el mecanismo del
sismo no permite tener en cuenta eventos previos a 1900 debido principalmente a la
ausencia instrumentos de medición, todo esto enfocado si se quiere determinar una
correlación entre el sismo y la altura de la ola.
Así mismo la ausencia de datos en parámetros que definen la morfología de la etapa
de propagación y de la etapa de inundación, no permite incluir estos en un análisis por
medio de correlaciones múltiples para analizar, si estos son representativos o no en
estas dos fases.
Los registros en la base de datos “run-up” incluyen una cantidad de mediciones por
cada evento, sin embargo eventos de gran importancia (magnitud grande) en
ocasiones no cuenta con un número considerable de mediciones, en muchos casos
porque el mismo proceso daña los aparatos de medición.
Si se quiere plantear una correlación lineal múltiple se debe buscar los parámetros que
describan el proceso, entre mayor número de parámetros se tenga se obtendrá un
coeficiente de correlación más cercano a uno, a diferencia de correlaciones de una
sola variable las cuales no describirían correctamente el proceso, esto se pudo
observar con las correlaciones de propagación tipo 1, 2 y 3.
Las correlaciones obtenidas durante este proyecto describen el proceso de inundación
de una manera acertada, sin embargo estas no se pueden utilizar para la descripción
de la propagación del proceso, debido a que no se hace un análisis cronológico y solo
pueden calcular alturas máximas puntuales de la ola. Al darse alturas negativas de ola
en la aplicación de las correlaciones, estas se asumen como alturas de ola igual a
cero.
La correlación de propagación tipo 3 para el sector 3 fue la que se utilizó para calcular
la altura máxima de la ola sin embargo esta es la que más incertidumbre presenta
arrojando coeficientes de correlación múltiple menores que los obtenidos por el sector
1 y sector 2. Analizando esto se puede concluir si se utilizaran los sectores 1 ó 2 y se
aplicara un factor de amplificación de ola podrían ser más acertado el posterior cálculo
de la inundación horizontal.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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La suposición de valores para los parámetros que definen el tsunami sintético se debe
hacer teniendo como base la descripción detallada de las fuentes sísmicas a analizar,
refiriéndonos a esto como tipos de mecanismo focales y porcentajes de estos, perfil de
profundidad de sismo, referencia geodésica de las zonas de subducción para el
cálculo de la distancia epicentral, y por ultima tasas de excedencia y valores máximos
y mínimos de magnitud.
Casi todos los modelos tienen como base teórica ecuaciones de conservación de
momento y masa, las cuales están implementadas en un software que las resuelve por
medio de diferencias finitas, por lo que se obtienen datos de gran precisión en la etapa
de generación y propagación, sin embargo estos modelos también están limitados a
los datos topográficos generando dificultades para la estimación de la fase de
inundación.
En cuanto a las fuentes de subducción, la que mayor amenaza genera es la Sur
debido a su cercanía con la costa. Esta fuente es de la que mayor magnitud se tiene
registro, seguida así por la zona centro y la norte. Es de aclarar que la zona sur
presenta periodos de retorno más grandes que las otras dos fuentes para magnitud
mayores a 7, razón por la que su frecuencia es menor pero su potencial destructivo es
gigantesco.
En el análisis de la inundación no se tuvo en cuenta las barreras naturales con las que
cuenta como protección las islas. Se puede decir que es un pequeño factor de
seguridad que estas tienen, para hacer la evaluación de la amenaza con el caso más
crítico. Se supuso que estas barreras pueden desintegrarse ante el impacto de la ola.
El modelo de inundación mediante correlaciones no tiene en cuenta la subsidencia,
seiches o reflexión de olas, si alguno o varios procesos de estos se llegaran a dar, lo
cual es muy probable debido al tipo de subducción de ángulo bajo que tiene el pacifico
colombiano, una máxima altura de la isla está entre los 6-8 metros sin contar el cerro
del faro, zonas de posible licuefacción y cercanía con el continente, dando como
resultado ante cualquier sismo, una inundación permanente del mar y aumentar en 3 o
más veces la inundación horizontal, así como ha pasado en chile 1960 y Japón 2011
por ejemplo.
La evaluación de la amenaza, tampoco incluye la reflexión de las olas en las costas
del continente, que posiblemente pueden chocar de nuevo contra la isla, generando
así los denominados Seiches, los cuales pueden generar periodos de oleaje parecidos
a los de la costa y por tanto una amplificación de la ola nuevamente.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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Tumaco está claramente bajo amenaza de tsunami, la población cuenta con una débil
infraestructura y potencial de licuefacción de suelos alta razón por la cual es muy
vulnerable, de manera general se puede decir que cualquier sismo mayor a 7 en la
escala Mw con un epicentro en la zona de subducción sur afectara considerablemente
a la población que se concentra en la isla de Tumaco; Sismos como el de 1906
pueden literalmente desaparecer la isla llegando la inundación hasta el continente.
Si se mira en retrospectiva, eventos pasados en el siglo XX no causaron cifras
mortales como las de Sumatra (2004) o Japón (2011) por razones demográficas, es
decir, antes la población no se concentraba en las ciudades costeras a diferencia de
hoy que pueden ser ciudades capitales o de gran importancia económica. Enfocando
esto a Tumaco, los daños registrados para el tsunami de 1906 no tuvieron una gran
trascendencia para los analistas de la época cobrando la vida de 1500 personas, cifra
lamentable pero no comparable con la población en riesgo de hoy, de más de 160000
habitantes.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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15. RECOMENDACIONES
Modelo
Como se explicó durante el documento se escogieron eventos de validez 3 y 4, debido
a que se quería tener una cantidad de vénetos apreciables, sin embargo, puede
hacerse el mismo proceso filtrando la base de datos para solo eventos de validez 4
para obtener resultados más acertados eliminando así la mayor cantidad de
incertidumbre.
Para mejorar las regresiones de las correlaciones multivariadas, se recomienda
incorporar más parámetros de la fuente sísmica, como los ángulos Rake, Strike y Dip;
con esto posiblemente se tendrá que modelar con tsunamis sintéticos asociados a
diferentes ángulos de falla y no en general (Inverso, Normal y Rumbo) como se
implementó en este estudio.
El análisis estadístico se asumió como lineal y de esta manera se obtuvieron todos los
resultados mostrados en los mapas de inundación. Cabe resaltar que este tipo de
eventos tiene varios ajustes, sin embargo para esta investigación se escogió este.
Este tipo de modelación quizás se puede mejorar con ajustes no lineales, pero estos
no se encontraban en el alcance de esta tesis.
Debido a la incertidumbre en los datos del sector 3, ya nombrada anteriormente, se
recomienda encontrar un factor de amplificación de ola para la bahía de Tumaco, con
el cual, utilizando las correlaciones de los sectores 1 o 2 y creando una correlación
para el periodo de la ola (lo cual sería una medida de la energía de la ola) se pueda
estimar más acertadamente la altura máxima de la ola en la costa, para
posteriormente aplicar la correlación de inundación tipo 2. Estudios de mareas en la
costa pueden ayudar a determinar un periodo típico de las olas, comparando este con
el periodo del tsunami puede encontrarse alguna relación de amplificación.
Caso Piloto
La información mostrada en los mapas de amenaza constituye una herramienta
importante para la prevención, mitigación y evacuación. Sin embargo se quiere
recomendar una posible reubicación de la población que se encuentra en amenaza
para sismo menores a 7.5 grados de magnitud, es decir asociado a un evento con
periodo de retorno de 50 años. Es prudente proseguir con los planes de evacuación y
mitigación, concientizando a la población por la amenaza evidente de tsunami pero se
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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recomienda un cambio en el POT para que se prohíba la construcción de viviendas en
las zonas mencionadas anteriormente y implementando normativas que exijan que las
futuras construcciones tengan una respuesta adecuada ante la ocurrencia de
fenómenos naturales destructivos.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
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REFERENCIAS
1. Alaska Tsunami Educaton Program ATEP. (2008). Alaska Tsunami Education
Program ATEP. Recuperado el 3 de Mayo de 2011, de
http://www.aktsunami.com/
2. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. (2009). Estudio General de
Amenaza Sísmica de Colombia. Bogotá: Asociación Colombiana de Ingeniería
Sísmica.
3. Bergoeing, J., & Protti, M. (2009). Tectónica de placas y sismicidad en América
central. Revista de Geografía , 154-169.
4. Castrillón, G. (2005). Así se prepara Tumaco para un tsunami . Cromos , 46-51.
5. Cornell University. (2011). COMCOT. Recuperado el 22 de Abril de 2011, de
COMCOT: A Tsunami Modeling Package: http://ceeserver.cee.cornell.edu/pll-
group/comcot.htm
6. Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE. (2005). Censo
General 2005. Recuperado el 16 de Marzo de 2011, de
http://www.dane.gov.co/daneweb_V09/index.php?option=com_content&view=a
rticle&id=307&Itemid=124
7. Direccion de Prevención y Atención de Emergencias DPAE. (2011). Remoción
de Masa. Recuperado el 24 de Abril de 2011, de Amenaza, vulnerabilidad y
riesgo: http://www.fopae.gov.co/portal/page/portal/fopae/remocion/avr
8. Dirección General Marítima DIMAR. (9 de Septiembre de 2003). Ubicación
geográfica. Recuperado el 22 de Abril de 2011, de
http://www.cccp.org.co/index.php/component/content/article/49
9. E. Rudolph, S. S. (1991). El terremoto Colombiano del 31 de Enero de 1906.
(H. Meyer, & A. P. Cárdenas, Trads.) Publicaciones ocasionales del
Observatorio Sismológico del Sur Occidente - OSSO , Vol. XI, N° 1, 1911 (1).
10. El Heraldo. (2010). Tumaco, puerto arrasado en 1979, espera con tranquilidad
impacto de olas. Recuperado el 17 de Marzo de 2011, de
http://www.elheraldo.co/nacional/tumaco-puerto-arrasado-en-1979-espera-con-
tranquilidad-impacto-de-olas-11553
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 226 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
11. El Mundo. (27 de Febrero de 2010). El fuerte terremoto registrado en Chile deja
ya 300 muertos. El Mundo .
12. Evans, J. R. (2007). Regression analysis. En J. R. Evans, Statistics Data
Analysis & Decision Modeling (págs. 211-221). New Jersey: Pearson Prentice
Hall.
13. Fondo para la Proteccion del Medio Ambiente FEN. (1993). Geología. En F. p.
FEN, Colombia Pacifico. Bogotá: Fondo para la Proteccion del Medio Ambiente
"Jose Celestino Mutis".
14. Fuhrman, D. R., & Madsen, P. A. (2009). Tsunami generation, propagation, and
run-up with a high-order Boussinesq model. Lyngby: Department of Mechanical
Engineering, Technical University of Denmark,.
15. Gallego, M. (2010). Apuntes de clase "Ingenieria Sismica". En M. Gallego,
Capitulo VI Catálogo de Terremotos.
16. Gribbin, J. (1986). Viejas teorias de la tierra-Expansión de los fondos
oceánicos, deriva continental y tectónica de placas. En La tierra en movimiento
(M. Canals, Trad., págs. 47-50 y 65-86). Barcelona: Salvat.
17. Gutenberg, B. (1939). Internal Constitution of the Earth. En B. Gutenberg,
Internal Constitution of the Earth. Nueva York y Londres: Mc Graw Hill Book
Company Inc.
18. Hunt, R. (2007). Surface effects on the Geologic Environment. En Geological
Hazards A Field Guide for Geotechnical Engineers (págs. 233-260). Taylor &
Francis.
19. Imamura, F., Yalciner, A. C., & Ozyurt, G. (2006). Tsunami modelling Manual
(Tunami model). Sendai, Turquia: Disaster Control Research Center, Tohoku
University.
20. INGEOMINAS-IGAC. (2005). Investigación Integral del Anden Pacifico
Colombiano. Bogotá.
21. Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics. (2011).
Tsunami laboratory. Recuperado el 13 de 2 de 2011, de Tsunami general info:
http://tsun.sscc.ru/proj.htm
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 227 de 233
22. Instituto Colombiano de Geología y minerìa INGEOMINAS. (2011). Calendario
de eventos. Recuperado el 13 de Marzo de 2011, de 31 de Enero de 1906:
http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/index.php?option=com_jevents&task=ic
alrepeat.detail&evid=245&Itemid=0&year=2011&month=01&day=31&uid=46d5
1e038b0599ae6353fd4611e92a02
23. Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS. (2007). El sismo de
Gorgona del 9 de Septiembre de 2007, Aspectos sismológicos y evaluación de
efecto. Bogotá: Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS.
24. Instituto Colombiano de Geologia y Mineria INGEOMINAS. (2005). Estudio de
microzonificación sísmica de Santiago de Cali. Bogotá: Colombia.
25. Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS. (2003). Zonificación
Geotécnica por Licuación del Casco Urbano del Municipio de Tumaco y sus
Zonas Aledañas. Bogotá: Instituto Colombiano de Geología y Minería
INGEOMINAS.
26. Knott, C. G. (1908). En C. G. Knott, The Physics of Earthquake Phenomena.
London: University of Oxford .
27. Lagos, M., & Gutierrez, D. (2005). Simulación del tsunami de 1960 en un
estuario del centro-sur de Chile. Revista de Geografía Norte Grand , 5-18.
28. Lee, H., & Cho, S. (2005). Quick tsunami forecasting based on database. En K.
Satake, Tsunami Case studies and recent developments (págs. 231-240).
Netherlands: Springer.
29. Levin, B., & Nosov, M. (2009). Physics of tsunamis. Russia: Springer.
30. Muñoz-Martin, A., & Vicente, J. (2010). Calculo del mecanismo focal de un
terremoto . Reduca-Geología , 22-40.
31. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). (11 de Agosto de
2009). Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis (DART®)
Description. Recuperado el 1 de Mayo de 2011, de
http://www.ndbc.noaa.gov/dart/dart.shtml
32. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (2011). An integrated
aproach to improving tsunami warning and mitigation. Recuperado el 25 de
Febrero de 2011, de http://nctr.pmel.noaa.gov/Oceans99/index.html
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 228 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
33. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (2 de Mayo de 2011).
Great Tohoku Earthquake and Tsunami (northeast Honshu, Japan).
Recuperado el 30 de Mayo de 2011, de
http://www.ngdc.noaa.gov/hazard/honshu_11mar2011.shtml
34. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (20 de Abril de 2011).
National Data Buoy Center. Recuperado el 1 de Mayo de 2011, de
http://www.ndbc.noaa.gov/dart.shtml
35. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (2011). NOAA Center
for Tsunami Research . Recuperado el 25 de Abril de 2011, de Tsunami
Modeling and Research: http://nctr.pmel.noaa.gov/model.html
36. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (3 de Mayo de 2006).
NOAA Center for Tsunami Research. Recuperado el 3 de Abril de 2011, de
FAQ results: http://nctr.pmel.noaa.gov/faq_display.php?kw=most%20model
37. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (2011). NOAA center
for tsunami research. Recuperado el 1 de Mayo de 2011, de About DART
tsunami monitoring buoys: http://nctr.pmel.noaa.gov/Dart/about-dart.html
38. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (2011). NOAA/WDC
Tsunami Runup. Recuperado el 3 de Marzo de 2011, de
http://www.ngdc.noaa.gov/nndc/struts/form?t=101650&s=167&d=166
39. National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA. (2005). Numerical
modeling of the global tsunami: Indonesian tsunami of 26 December 2004.
Science of Tsunami Hazards , 40-56.
40. Observatorio Sismológico de sur occidente OSSO. (2011). Sistema Nacional de
Detección y Alerta de Tsunami, SNDAT. Recuperado el 25 de Febrero de 2011,
de http://www.osso.org.co/tsunami/
41. Philip, L. (2008). Advanced numerical models for simulating tsunami waves and
runup. Singapur: World Scientific Publiching.
42. Prieto, J., Foshi, R. O., Ventura, C., Finn, L. W., Ramos, A., & Prada, F. (2011).
Probability Distribution of Intensity Attenuations for Colombia and Western
Venezuela. Recuperado el 12 de Marzo de 2011, de
http://www.seismosoc.org/publications/BSSA_html/bssa_101-2/2009269-
esupp/#Sec.ACAD
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 229 de 233
43. Ramírez González, J. E. (1980). En J. E. Ramírez González, Terremotos
Colombianos Noviembre 23 y Diciembre 12 de 1979 (informe preliminar) (págs.
31-39). Bogotá: Instituto Geofísico de los Andes Colombianos, Universidad
Javeriana.
44. Ramirez, J. E. (1969). Historia de los Terremotos en Colombia. Bogotá: Argra.
45. Roy E. Hunt, P. P. (2007). Geologic Hazards. United States of America: CRC
Press, LLC.
46. Satake, K. (2007). Tsunamis. Treatise on Geophysics , 483-511.
47. Satake, K. (2005). Tsunamis Case studies and recent developments.
Netherlands: Springer.
48. Soldano, A. (2009). Conceptos sobre riesgo. Cordoba.
49. Titov, V., & Gonzalez, F. (1997). Implementation and testing of the method of
splitting tsunami (MOST) Model. Seattle: Pacific Marine Environmental
Laboratory.
50. Tsunami Laboratory . (2011). Novosibirsk Tsunami laboratory. Recuperado el
22 de Enero de 2011, de On-Line Catalogs: http://tsun.sscc.ru/nh/tsunami.php
51. U.S Geological Survey USGS. (2010). Earthquake hazards program.
Recuperado el 22 de 4 de 2011, de Focal mechanisms:
http://earthquake.usgs.gov/learn/topics/beachball.php
52. U.S. Geophysical Survey USGS. (2009). Centros de alerta de tsunamis.
Recuperado el 26 de Abril de 2011, de
http://www.prh.noaa.gov/itic_pr/Las%20Grandes%20Olas/tsunami_great_wave
s_cover_3.html
53. U.S. Geophysical Survey USGS. (2009). Colombia Seismicity Map.
Recuperado el 26 de Abril de 2011, de
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/colombia/seismicity.php
54. U.S. Geophysical Survey USGS. (2009). Earthquake Hazards Program.
Recuperado el 3 de 2 de 2011, de Earthquake Glossary - subduction:
http://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?term=subduction
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 230 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
55. U.S. Geophysical Survey USGS. (2010). Earthquake hazards program.
Recuperado el 15 de Marzo de 2011, de Focal mechanisms:
http://earthquake.usgs.gov/learn/topics/beachball.php
56. U.S. Geophysical Survey USGS. (2011). Earthquake Hazards Program.
Recuperado el 30 de Abril de 2011, de Magnitude 8.8 - OFFSHORE BIO-BIO,
CHILE: http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqinthenews/2010/us2010tfan/
57. U.S. Geophysical Survey USGS. (2011). Earthquake Hazards Program.
Recuperado el 2 de Mayo de 2011, de Magnitude 9.0 - NEAR THE EAST
COAST OF HONSHU, JAPAN:
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqinthenews/2011/usc0001xgp/
58. U.S. Geophysical Survey USGS. (22 de Octubre de 2008). Tsunamis &
Earthquakes. Recuperado el 30 de Abril de 2011, de Life of a Tsunami:
http://walrus.wr.usgs.gov/tsunami/basics.html
59. U.S. Geophysical Survey USGS. (2009). USGS science for a changing word.
Recuperado el 3 de 5 de 2011, de Seismic seiches:
http://earthquake.usgs.gov/learn/topics/seiche.php
60. U.S. Geophysical Survey USGS. (2010). World Seismicity Maps. Recuperado
el Abril de 26 de 2011, de South America:
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/seismicity/s_america.php
61. USGS, U. G. (5 de Mayo de 1999). Understanding plate motions. Recuperado
el 26 de Abril de 2011, de USGS: http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/fire.html
62. Valenzuela, J. (2007). Diseño Sísmico de Estructuras. La Fuente Sísmica .
63. Villanueva, S. P. (7 de Enero de 2011). Biología y Geología. Recuperado el 6
de Mayo de 2011, de Tema 9: La Tectónica de Placas :
http://biologiaygeologia4oja.blogspot.com/2011/01/tema-9-la-tectonica-de-
placas-sara.html
64. Wijetunge, J., Xiaoming, W., & Philip, L. (2008). Indian Ocean tsunami on 26
December 2004: Numerical modeling of inundation in three cities on the south
of Sri Lanka. Journal of Earthquake and Tsunami , 133-155.
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ 16 de Mayo de 2011 Evaluación de Amenaza Por Tsunami Página 231 de 233
65. WILCHES-CHAUX, G. (5 de Julio de 2010). IMPACTOS SOBRE EL
TERRITORIO COLOMBIANO. Recuperado el 17 de Marzo de 2011, de
http://enosaquiwilches.blogspot.com/2010/07/la-segunda-comunicacion.html
Francisco González Urbina – Carolina Sánchez Pastas
_____________________________________________________________________ Página 232 de 233 Evaluación de Amenaza Por Tsunami 16 de Mayo de 2011
ANEXO A
Contiene 15 mapas a color de inundación en tamaño A3 a escala 1:30.000
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ANEXO B
Anexo digital (CD), contiene dos archivos (Excel) en tablas dinámicas de la base de
datos de registros históricos y la base de datos de mediciones Run-up.