México, D. F. del 21 al 24 de enero de 2013 Diseño de un Sistema de Alerta de Tsunamis para la Costa Occidental de México

Transcripción

1 México, D. F. del 21 al 24 de enero de 2013 Diseño de un Sistema de Alerta de Tsunamis para la Costa Occidental de México M en C. José Miguel Montoya Rodríguez Jefe de la División de Ingeniería de Puertos y Costas del IMT Dr. Modesto Ortiz Figueroa Investigador del Departamento de Oceanografía Física del CICESE Cap. Luis Islas Martínez de Pinillos Director del Centro de Alerta de Tsunamis de la SEMAR

2 1. Tsunamis en la costa occidental de México 2. Diseño de un sistema de alerta de tsunamis mediante la aplicación del método inverso 3. Equipos para la medición de los niveles del mar 4. Red Nacional de Estaciones Oceanográficas y Meteorológicas (RENEOM) 5. Aplicación del método inverso al tsunami ocurrido en la zona de Jalisco Colima en Sistema Nacional de Alerta de Tsunamis en México 7. Comentarios Contenido

3 1. Tsunamis en la costa occidental de México

4 La información histórica documenta el arribo de 49 tsunamis a la costa occidental de México en los últimos 250 años. Los tsunamis de origen lejano han tenido olas de 2.5 m de altura, y los de origen local han tenido olas de 5 m en promedio y excepcionalmente hasta 10 m de altura, causando pérdida de vidas y destrucción. No se tiene conocimiento de que en México se hayan generado tsunamis similares al de Sumatra (Mw = 9.3) del 26 de diciembre del 2004 o al de Tohoku Japón (Mw = 9.1) del 11 de marzo de 2011, sin embargo, no podemos descartar la posibilidad de que ocurran.

5 La primera medida de prevención ante este fenómeno natural consiste en admitir que los tsunamis son una realidad en las costas mexicanas y que su potencial destructivo no debe priorizarse por su frecuencia de ocurrencia. La educación de la población en materia de prevención y la operación de un sistema de regional de alerta de tsunamis son los ingredientes básicos para mitigar la pérdida de vidas y de bienes.

6 Para estimar el tiempo de arribo y la altura esperada del tsunami se desarrolló un método inverso para observaciones de tsunamis en tiempo real mediante la confección de un conjunto de funciones de Green a partir de tsunamis sintéticos generados a su vez por sismos prototipo a lo largo de la zona de subducción (Trinchera Mesoamericana). La superposición adecuada de las funciones de Green permite estimar en pocos minutos tanto el tiempo de arribo como la altura esperada del tsunami en la región. Esto ha permitido proponer, tanto a México como a los países vecinos, la operación de un sistema regional de alerta de tsunamis.

7 Los tsunamis se clasifican, según la distancia (o tiempo de viaje) desde su lugar de origen, en: Locales, si el lugar de arribo a la costa está muy cercano (menos de 1 hora de tiempo de viaje desde su origen). Regionales, si el lugar de arribo en la costa está a distancias menores de 1OOO Km. de la zona de generación, (pocas horas de tiempo de viaje) Lejanos (Remotos, Trans-Pacíficos, Tele-tsunamis), si el lugar de arribo está en costas extremo-opuestas, o está a más de 1OOO Km. de distancia de la zona de generación (medio día o más de tiempo de viaje).

8 La estadística de los tsunamis ocurridos en la costa occidental de México se dificulta porque: (1) Excepto algunos lugares como Acapulco, antes del siglo XIX la costa occidental permaneció deshabitada. (2) La operación de la Red de Mareógrafos, en la que se registran los tsunamis empezó en el año 1952, y contiene vacios notorios de datos. El Catálogo de tsunamis en la costa occidental de México documenta 49 tsunamis arribados de 1732 hasta 1985: 16 de origen lejano y 33 de origen local.

9 Zonificación de la ocurrencia de tsunamis locales y distantes en México (según Farreras et. al., 1993).

10 2. Diseño de un sistema de alerta de tsunamis mediante la aplicación del método inverso

11 ETAPAS DE GENERACIÓN DE UN TSUNAMI PLACAS EN LA CORTEZA DE LA TIERRA 1 SUBDUCCIÓN DE PLACAS TECTONICAS 2 CONDICIÓN INICIAL DEL TSUNAMI 3 PROPAGACIÓN DEL TSUNAMI 4 ASCENSO DEL TSUNAMI EN LA COSTA

12 Zona de Ruptura Representación Sísmica A r El tamaño del sismo depende del área de ruptura A r = L W y de la dislocación (deslizamiento) D en el plano de falla: Mag ~ A r D

13 CONCEPTO DEL MÉTODO INVERSO DE TSUNAMIS

14 APLICACIÓN DEL MÉTODO INVERSO DE TSUNAMIS A LA COSTA OCCIDENTAL DE MÉXICO (1) Segmentación de áreas de ruptura La historia de la sismicidad en México indica que los sismos (Mw > 7) con potencial tsunamigénico para la costa occidental de México son los que ocurren en la zona de contacto interplaca localizada entre la costa y la Trinchera Mesoamericana. A ello obedece la localización y segmentación de áreas de ruptura en mosaicos de 30 X 30 km (ver siguiente figura) empleados en este trabajo para simular dislocaciones cosísmicas tsunamigénicas.

15 Localización de los sismos más importantes en México (Fuente: Cien años de sismicidad en México, UNAM, 2000).

16 En la figura anterior se indica la segmentación de áreas de ruptura en 189 mosaicos de km localizados en la interplaca entre la costa y la Trinchera Mesoamericana. La proyección superficial de los segmentos más cercanos a la Trinchera se hizo coincidir con la isobata de 4000 m. El área de ruptura de cada uno de estos segmentos correspondería a un sismo de magnitud M w =7 de acuerdo con la relación M w =log 10 (A) (Utsu and Seki, 1954; Wyss, 1979; Singh et al., 1980). Donde A representa el área en km 2 El momento sísmico (Mo i ) de cada uno de los segmentos i puede variar haciendo variar la magnitud de la dislocación (d i ) de acuerdo con la relación: Mo i = μ Ad i ;en donde μ representa el módulo de rigidez. En este caso la magnitud de una dislocación compuesta por n diferentes segmentos se puede estimar con la ecuación (Hanks and Kanamori, 1979): M w = 2/3 log 10 n Mo i i 1

17 (2) Confección del universo de funciones de Green Por cada una de las dislocaciones unitarias de los 189 segmentos se obtuvo un conjunto de 172 funciones de Green, mismas que corresponden a su vez a 172 localidades ubicadas sobre la isobata de 100 metros tanto en la costa de la Península de Baja California como a lo largo de la costa occidental de México. Cada conjunto de funciones de Green (tsunamis sintéticos) se calculó con las ecuaciones del Modelo de Aguas Someras (Pedlosky, 1979);. La separación promedio entre las localidades consecutivas ubicadas en la costa occidental de México es de 12 km

18 El método inverso de tsunamis se expresa con mayor claridad con la siguiente ecuación matricial: G ij (t) xj=b i (t) G ij (t) representa a la función de Green en la localidad i generada por la función impulso en el segmento j, x j es la magnitud de la dislocación del plano de falla en el segmento j, y b i (t) corresponde al tsunami sintético en la localidad i. La representación esquemática de la ecuación anterior se ilustra como sigue:

19 3. Equipos para la medición de los niveles del mar

20 SENSOR TIPO RADAR SENSOR DE PRESION DE ALTA FRECUENCIA GPS BUOY, JAPÓN DART, USA

21 4. Red Nacional de Estaciones Oceanográficas y Meteorológicas (RENEOM)

22 (1) Red Nacional de Estaciones Oceanográficas y Meteorológicas (RENEOM) Los equipos que conforman la RENEOM son los siguientes: Estaciones mareográficas: Sensores de presión, mareógrafos de flotador, sensores de presión de alta frecuencia para medición de niveles del mar y tsunamis. Estaciones meteorológica: Velocidad y dirección del viento, presión barométrica, precipitación, radiación solar, temperatura ambiente y humedad relativa. Estaciones oceanográficas: Boyas direccionales medidoras de oleaje y de temperatura superficial del agua de mar

23 Estaciones oceanográficas y meteorológicas de la RENEOM

24 5. Aplicación del método inverso en el tsunami ocurrido en la zona Jalisco-Colima en 1995

25 El tsunami local ocurrido el 9 de octubre de 1995 por un sismo de Mw= 8.1, con epicentro a 4 km al suroeste de Manzanillo, afectó la costa de Jalisco-Colima; con olas hasta de 6. 2 m de altura, inundó las localidades de Barra de Navidad y Boca de Iguanas; en la Manzanilla causó daños considerables, y en Melaque causó un deceso

26 Resultados de la aplicación del método inverso de tsunamis

27 Resultados de la aplicación del método inverso de tsunamis Tsunamis sintéticos

28 Resultados de la aplicación del método inverso de tsunamis

29 Observaciones en campo del ascenso del nivel del mar originado por el tsunami de 1995 Alturas de inundación en las costas de Colima y Jalisco (Ortiz, 1995)

30 Efectos del tsunami originado por el sismo de Jalisco-Manzanillo (M w = 8.1) en la Manzanilla, Jalisco, México, Octubre 9, 1995

31 Tiempo de traslado (en horas) del tsunami ocurrido el 9 de octubre de 1995

32 6. Sistema Nacional de Alerta de Tsunamis en México

33 SISTEMA NACIONAL DE ALERTA DE TSUNAMIS (SINAT) El día 8 de mayo de 2012, se publicó en el Diario Oficial de la Federación el Acuerdo por el que se crea el Sistema Nacional de Alerta de Tsunamis (SINAT), donde se establece como una instancia que integra estructuras, relaciones funcionales, métodos y procedimientos entre dependencias y entidades de la Administración Pública Federal, con objeto de coadyuvar al cumplimiento de los objetivos del Sistema Nacional de Protección Civil (SINAPROC). El SINAT se integra por las Secretarías de Gobernación, de Marina, y de Comunicaciones y Transportes, así como por la Universidad Nacional Autónoma de México y el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. La coordinación operativa del SINAT recae en la Secretaría de Marina para lo cual deberá establecer el Centro de Alerta de Tsunamis (CAT). El SINAT en sinergia con los integrantes del SINAPROC, deberá establecer los mecanismos necesarios que permitan monitorear, detectar y alertar sobre tsunamis que puedan afectar las costas mexicanas para encaminar los esfuerzos a la consolidación del Centro de Alerta de Tsunamis (CAT) a cargo de la Secretaría de Marina (SEMAR).

34 Los objetivos fundamentales del SINAT son: Vigilar y alertar sobre la ocurrencia de tsunamis generados en cualquier parte del mundo que puedan afectar al territorio nacional; Generar información y conocimiento que permita determinar el nivel de riesgo de los litorales del país; Fomentar una cultura de autoprotección para que la población conozca las medidas que debe adoptar ante la ocurrencia de un tsunami, y Capacitar a las unidades estatales y municipales de protección civil sobre las acciones que deben aplicar para enfrentar una emergencia producto del impacto de un tsunami en nuestro país.

35 PARTICIPANTES EN EL SISTEMA NACIONAL DE ALERTA DE TSUNAMIS CENTRO DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y DE EDUCACION SUPERIOR DE ENSENADA

36 Compromisos específicos del IMT en el convenio de Coordinación para el SINAT Mantener, reforzar y adecuar los equipos mareográficos de la RENEOM, para transmitir en tiempo real la información de los niveles del mar al CAT, de las estaciones que en su momento el IMT tenga en operación. Participar en la elaboración de los criterios y procedimientos para la elaboración de los boletines de información, aviso, alerta y cancelación de alerta de tsunamis. Cooperar de manera coordinada, mediante los equipos que integran la RENEOM, para proveer al SINAT de información en tiempo real para la observación de los niveles del mar en los puertos en los que el IMT tenga instalados sus equipos. Trabajar de manera coordinada con los organismos intersecretariales que integran el SINAT para su establecimiento.

37 Entregar al SINAT un programa anual de mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos de medición y de transmisión de los niveles del mar que forman parte de la RENEOM y que se localicen en los litorales del Golfo de California y del Océano Pacífico El IMT es el propietario intelectual de los datos generados por los equipos de medición de los niveles del mar de la RENEOM, no obstante los mantendrá a disposición del SINAT para los fines de alerta de tsunamis, toda utilización ajena deberá solicitarse de forma escrita al IMT. El IMT programará los equipos con la frecuencia de muestreo de común acuerdo con el SINAT. El IMT solicitará la asignación de recursos por parte del SINAT, para la construcción de casetas y adquisición e instalación de equipos mareográficos y de sensores de alta frecuencia, cuando así se requiera.

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39 7. Comentarios

40 A fin de mitigar los riesgos de tsunami, es fundamental evaluar con precisión el carácter de la amenaza que plantea el riesgo, diseñar y aplicar una técnica de alerta y preparar a las zonas en peligro para que tomen las medidas adecuadas con miras a limitar las consecuencias del riesgo. Las tres medidas a saber, 1) evaluación de los riesgos, 2) alerta y 3) preparación, constituyen los elementos principales del modelo de mitigación; dichas medidas se pueden utilizar para determinar, organizar y clasificar la mayoría de las actividades necesarias a fin de atenuar de manera eficaz los efectos inevitables de los tsunamis. Otro elemento clave es la investigación relacionada con los tsunamis, que no es parte integrante de la mitigación pero apoya sus actividades

41 1) Evaluación de riesgos El primer elemento de una mitigación eficaz es la evaluación de los riesgos. En cada comunidad costera el primer elemento de una mitigación eficaz es la evaluación de los riesgos 2) Alerta El segundo elemento clave para mitigar los efectos de los tsunamis de manera eficaz, es un sistema de alerta adecuado, que permita avisar a la población de las zonas costeras de que existe un peligro inminente de tsunami.

42 Los sistemas de alerta se fundan en datos sísmicos para dar una alerta inicial rápida, y en datos sobre el nivel del mar para confirmar y vigilar el tsunami o anular la alerta. Los sistemas de alerta recurren igualmente a distintas vías de comunicación para recibir datos sísmicos y sobre el nivel del mar y enviar mensajes a las autoridades competentes. Los centros de alerta deben ser: Rápidos.- Dan la alerta lo antes posible en cuanto surge la posibilidad de un tsunami, Precisos.- Emiten alarmas sobre todos los tsunamis destructores y reducen al mínimo las falsas alarmas, y Fiables.- Aseguran que funcionan continuamente y que sus mensajes se envían y reciben rápidamente y son entendidos por los usuarios del sistema.

43 3) Preparación Para conocer la vulnerabilidad en un sitio, se tendrán que identificar las características de los tsunamis locales generados por sismos en la costa occidental con el algoritmo diseñado. Estas características permitirán delimitar la extensión de la inundación y la infraestructura vital afectada en la parte urbana. Para ello serán analizados diferentes escenarios de alturas del tsunami, de su penetración tierra adentro (run up) y de los tiempos de arribo, al establecer distintos mecanismos focales de sismos sintéticos en el modelo numérico de generación y propagación del tsunami, empleando también modelos digitales del terreno.

44 Muchas Gracias por su atención