Evaluación del Riesgo de Tsunami por sismos regionales en Pisco - Peru (Okal, et al 2006)

El estudio realizado por Okal, et al 2006, trata sobre la evaluación del riesgo de tsunami frente a la costa del departamento de Pisco. Esta investigación formó parte de los estudios para la construcción de una planta de gas natural licuado en esta localidad. Para el estudio los autores consideran el catalogo de sismos histórico e instrumental, seleccionando 6 sismos generadores de tsunamis con daños desde moderados a catastróficos en la ciudad de Pisco (Ver Tabla).

El modelamiento numérico se efectuó mediante el algoritmo MOST (Titov and Synolakis (1997)), utilizando diferentes modelos de fuente de ruptura propuestos por diversos autores. La deformación estática vertical del fondo marino, utilizada como condición inicial para llevar a cabo el modelamiento numerico, fue calculada mediante la metodología propuesta por Okada (1985)

Los resultados del modelamiento numérico para los 6 eventos seleccionados presentan muy buen acuerdo con los valores de run-up y daños reportados por diversos autores (Solov'ev, et al 1984, Dorbath, et al 1990). Las Figuras anteriores ilustran los dos modelos de fuente de ruptura propuestos para el sismo del sur de Perú de 1868 (M ~9). Este sismo es considerado como uno de los mas grandes en términos de magnitud y área de ruptura que se haya producido en esta región. En la Figura de la izquierda, considerando un modelo fuente de ruptura de 600 km, se observa que los valores de run-up en Pisco son del orden de ~3 metros, lo cual no estaría de acuerdo con las observaciones y daños observados en Pisco. Debido a esto, el autor sugiere un segundo modelo de fuente (derecha) de mayor extensión  de 900 km, el cual tendría  un mejor acuerdo con las observaciones y registro del tsunami. No obstante, la presunción de este segundo modelo implica que la dorsal de Nazca, considerada como una barrera asísmica, no se comportaria como tal, sino que actuaría como un obstáculo que en ciertas ocasiones ha frenado la ruptura de eventos moderados y en otras, para eventos de mayor magnitud, habría sido sobrepasada tal como sugiere el modelo de Okal para el sismo de 1868 y 1687.

Finalmente, en base al modelamiento numérico y al análisis de la distribución espacio-temporal de las áreas de ruptura en el sur del Peru, el autor sugiere que la recurrencia de eventos sísmicos generadores de tsunamis con valores de run-up menores a diez metros con daños moderados es del orden de ~50 años, mientras que para tsunamis con valores de run-up mayores a diez metros con daños catastróficos es del orden de ~140 años (como los sismos ocurridos en 1868 y 1746).

Como se sabe, un año después de esta publicación ocurrió el sismo de Pisco de 2007, el cual produjo en esta zona valores de run-up del orden de 3 metros y más al sur de la península de Paracas valores de run-up del orden de 10 mts (Woodman, 2007; Yauri, et al 2007; DHN, 2007). Para este sismo la dorsal de Nazca se habría comportado como una barrera sísmica frenando la ruptura del terremoto de Pisco hacia el sur (Sladen, 2010).

Using TFORM tool from GAMIT/GLOBK

To convert diverse types of coordinates:

Example:

$  tform

        Program TFORM 3.11 of 2010/10/27 17:13:00 (Darwi)  

        Specify initial coordinate characteristics:

       1=Cartesian  2=Spherical  3=Geodetic  4=Local  5=Cylindrical: 1

       Input Coordinate File

       (return for terminal input): nombre del archivo (con sgte. forma:

       AREQ_GPS  1942826.2210  -5804070.3577  -1796894.2270 ).

       Si no se tiene archivo, ingresar manualmente después de dar return:

       Enter X,Y,Z in meters

       1942826.2210  -5804070.3577  -1796894.2270

        1=Add

        2=Subtract

        3=Cartesian length

        4=Convert coordinate type (e.g. cartesian=>spherical)

        5=Transform coordinates to another system (e.g. WGS=>SV6)

        6=Estimate transformation

        Specify operation:4

        Specify output coordinate characteristics:

        1=Cartesian  2=Spherical  3=Geodetic  4=Local  5=Cylindrical: 3

        1=Decimal  2=L-file (Deg Min Sec): 1

        Output Coordinate File  (return for terminal input): in WGS84

        -16.46551657  288.50720351     2488.9444

It's done...

GMT - Generic Mapping Tools

GMT es un programa de código abierto de mucha utilidad para la creación de diversos tipos de diagramas y la elaboración de mapas con diferentes tipos de proyecciones.  Este programa, creado por Paul Wessel y Walter Smith, es de libre acceso y disponibilidad desde su sitio oficial (GMT). En este post expongo algunas ventajas y desventajas del programa y detallo un ejemplo simple pero útil del mapa mundi que permitira entender como funciona este programa.

VENTAJAS: 

-  GMT puede ayudar a crear mapas, plotear datos en diversos formatos (x,y,z; map plots; contour maps y muuuuchossss mas!!!).

-  GMT  proporciona una base de datos completa de alta resolución de lineas de costa, limites de países, ríos, lagos y otros permitiendo la creación de mapas simples y/o compuestos en distintos tipos de proyecciones geográficas.

-  El formato de salida de GMT es postscript, el cual es utilizado e interpretado por otros programas como: ghostscript, gv, ggv, ghostview, CorelDraw, AdobeIslustrator, etc..., con los cuales ademas de visualizar se puede realizar ediciones finales para obtener productos de alta calidad (formato vectorial).

DESVENTAJAS:

-  La manipulación de los elementos de la imagen no es posible sino hasta creado el postscript.

-  GMT responde a comandos y a veces su interface no es muy intuitiva. Sin embargo con el ejemplo basico que a continuación posteo verán que es muy fácil!!.

EJEMPLO:

-  Desde el terminal de Mac OS o Linux crear un directorio con el nombre "Practica_GMT" (o el que convenga) siguiendo las siguientes instrucciones (todo en el terminal): 

        $  mkdir Practica_GMT

        $  cd Practica_GMT

        $  pscoast -R-180/180/-80/80 -JM15c -Ba30g15 -G245/245/200 -S140/235/255 -P > map.ps

        $  gs map.ps

RESULTADO!!!  Easy.......

Explicación de la sentencia:

 pscoast                :   Comando GMT que permite la creación de las lineas de costa.

 -R-180/180/-80/80  :   Indica la región que comprende el mapa a crear. En grados la sintaxis es -Rmin.lon./max.lon/min.lat./max.lat

 -JM15c              :   Controla la proyección y tamaño del mapa. Aquí -JM es Mercator y 15c es el ancho total del mapa en cm.

-Ba30g15             :    Indica el etiquetado en los ejes del mapa cada 30 grados de Lat. y Lon. y dibuja el grillado (celdas) cada 15 grados.

-G245/245/200        :   Controla el color de los polígonos de los continentes e islas. 

 -S140/235/255       :   Controla el color de los polígonos de los oceanos, rios y lagos.

  > map.ps           :   Indica que este será el archivo de salida *.ps en el cual se escribirán los elementos anteriores. 

Map of Peru showing in color the relief of the topography (brown colors corresponds to the Andean cordillera). Beach-balls indicates focal mechanism of the earthquakes occurred during 2009 (data extracted from the CMT catalog).
The Map was made with the GMT software. (thanks Sheila for your help)

VELEST. Algoritmo de Inversion para la estimación de Modelo de Velocidad 1D

La determinación de los parámetros hipocentrales de un sismo constituye un típico problema inverso, ya que tanto el modelo, como la localización y el tiempo de origen de un sismo, se estiman a partir de un conjunto de tiempos de arribo. Poco a cambiado desde que el alemán Ludwing Geiger en 1911 sentara las bases para la localización de sismos, basado en el método de reducción de Gauss – Newton, gracias a la minimización simultanea de los tiempos de viaje residuales de un conjunto de observaciones (Figura). Los tiempos residuales ΔT, que corresponden a la diferencia entre los tiempos de arribo observados (Tobs) y los tiempos de arribo predichos (Tpre), se calculan a partir de un modelo de velocidad e hipocentro predefinidos. El método propuesto por Geiger, en el que la mayoría de algoritmos de localización fundamentan su cálculo, plantea la necesidad de conocer un modelo de estructura cortical y las coordenadas de un hipocentro preliminar.

El programa Velest es un algoritmo escrito en Fortran77 diseñado para derivar modelos de velocidad 1D para rutinas de localización de sismos y como referencia inicial para trabajos de tomografía sísmica 3D (Kissling 1988; Kissling et al., 1994). Originalmente fue escrito en 1976 por W.L Ellsworth y S. Roecker para estudios de tomografía sísmica (con el nombre Hypo2D), luego en 1981 fue modificado por R. Howack, C Thurber y R Corner quienes implementaron el modelo de trazado de rayos. En 1984 Kissling y Ellsworth después de modificar la estructura e implementar nuevas opciones, usaron el programa para calcular un Mínimo Modelo 1D para un gran área del Valle de California. Posteriormente fue aplicado para sismos locales y datos de fuente controlada en California, Alaska, Utah y los Alpes. Actualmente a nivel mundial la mayoría de trabajos de tomografía sísmica 3D con sismos locales, se elaboran en base a modelos unidimensionales obtenidos con este programa. En Perú Villegas (2009) propone modelos de estructura de velocidad 1D para 3 areas ubicadas en las regiones Norte, Cento y Sur de Peru utilizando datos provenientes de redes sísmicas locales instaladas por el IGP.

Sismos sentidos en PERU durante el 2010 - Felt Earthquakes in Peru during 2010

La continua ocurrencia de sismos en el territorio peruano (y en casi toda Sudamérica) está directamente asociada al proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana. Este proceso que se da una velocidad relativa de ~7 cm por año, da origen a un fuerte acoplamiento entre ambas placas, produciéndose continua acumulación de energía, la cual, al momento que los esfuerzos sobrepasan el nivel de deformación de las rocas, se libera en forma de calor y de ondas sísmicas dando lugar a sismos de baja, moderada y gran magnitud.

Durante el año 2010, el Servicio Sismológico del Instituto Geofísico del Perú reportó la ocurrencia de 154 sismos sentidos en el territorio peruano (ver Mapa). De estos eventos, el de mayor magnitud (6.7 ML) ocurrió el 12 de Agosto a las 11:54 (GMT) y su epicentro fue localizado a 140 km al NE de la ciudad de Cuenca en Ecuador, siendo percibido en Piura, Moyobamba e Iquitos con intensidades de hasta III en la escala MM. Asimismo, el 6 de Mayo en la región sur de Perú (Tacna, Moquegua y Arequipa) y el 24 de Mayo en Pucallpa, ocurrieron eventos con magnitudes de 6.5 y 6.2 ML produciendo intensidades en las ciudades aledañas del orden de V y III (MM), respectivamente.

En el mapa los círculos de color naranja representan sismos de profundidad superficial (h>60) y los verdes a sismos de profundidad intermedia. Se observa que los primeros se distribuyen principalmente entre la linea de costa y la fosa Peru-Chile sugiriendo su directa relación con el proceso de subducción, asimismo en menor proporción los eventos presentes en el interior del continente estarían asociados a la deformación cortical de los sistemas de fallas presentes en la región. De otro lado, los sismos intermedios se distribuyen principalmente en el interior del continente, en agrupaciones paralelas a la linea de costa y en la región subandina probablemente relacionados al plegamiento del escudo brasileño. Fuente de la información (IGP)

Convertir archivos miniseed a SAC - Using software from IRIS

IRIS es un consorcio auspiciado por la National Science Foundation NSF dedicado a la operación de infraestructura científica para la adquisición, administración y distribución de datos sísmicos de libre disponibilidad.

Entre la gran cantidad de datos y software de administración y procesamiento disponible, el convertidor de formato de miniseed a SAC (mseed2sac) me resulta de gran utilidad.

Para acceder al software:
- Visitar el website de IRIS, ir a programas, localizar conversores de formatos y descargar.
- Una vez descargado, desempaquetar con "tar -xzvf filename" y ejecutar el comando "make" dentro del directorio desempaquetado. Al ejecutar este comando la compilación será automática.
- Luego establecer en el path del usuario la ruta del programa y YA!!!

Geodetic studies using GPS receivers and Acoustic Transporders

Using Global Positioning System (GPS) receivers and acoustic transponders, Gagnon et al. (2005) estimate that the measured horizontal surface motion  perpendicular to the trench (in western border of the Lima peruvian coastal region) is consistent with a model having no slip along the thrust fault between 2 and 40 km depth. These results suggest that the updip limit of the seismogenic zone is relatively shallow giving rise to potentially larger tsunamis.

A tsunami in 1996, 200 km north of the locked zone, was interpreted as being the result of an anomalously shallow interplate earthquake (now called Tsunami-Earthquakes). Seismic coupling at shallow depths, such as is observed, may explain why co-seismic events in the Peruvian subduction zone create large tsunamis.

Historically this region has been scenario of great and large eathquakes acompanied by devasting Tsunamis. According to Sigaldo (1985) the 1746 earthquake (M>8) caused great destruction and a big number of death toll and casulaties. The tsunami asociated to this earthquake may have had waves up to 10 meters height and run-ups of several hundred meters.