Modelación del tsunami de 1985 en Chile central XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica Marco Quiroz V. 1 Rafael Aránguiz M. 2, 3 1 Estudiante de Doctorado en Ciencias de la Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile. 2 Profesor Asistente. Depto. de Ingeniería Civil, Universidad Católica de la Ssma Concepción. 3 Centro Nacional de Investigación para la Gestión Integrada de Desastres Naturales (CIGIDEN).
Contenidos 1 Introducción 2 Terremoto y tsunami de 1985 3 Objetivo 4 Materiales y métodos 5 Resultados 6 Conclusiones XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 2/12
Actividad sísmica Chile, país sísmico de grandes terremotos y tsunamis. Eventos históricos importantes: 1730, zona central 1877, zona norte 1960, zona centro-sur Eventos recientes: Maule 2010 Iquique 2014 Illapel 2015 Figura 1: Longitudes de ruptura estimada de los terremotos históricos más grandes en el centro de Chile desde 1730. (Fuente: Dura et al., 2014) XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 3/12
Terremoto y tsunami de 1985 Se reportó daño a lo largo de 200 km, desde Quintero (32.8 S) a San Fernando (34.6 S). Al igual como ocurrió en 1822 y 1906, un segmento de la costa fue levantado como consecuencia del terremoto de 1985. Figura 3: Áreas de réplicas del 3 de marzo de 1985. Figura 2: Mareogramas registrados para el Fuente: Belmonte (2015). evento de 1985.(Fuente: Nakamura, 1992.) XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 4/12
Objetivo principal Explicar por qué el tsunami de 1985 no afectó de manera significativa el borde costero de Chile central, considerando que este evento fue de gran magnitud. XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 5/12
Tsunamis Los tsunamis son una serie de ondas oceánicas de período entre 5 y 60 minutos generadas por una perturbación a gran escala del océano. Generation Geological processes Earthquakes Volcanic eruptions Landslides Propagation Coastal behavior Arrival times Water heights Faulting Observations Tide gauges Field survey Documents Deposits Figura 4: Esquema de generación de tsunamis, propagación y comportamiento costero. (Fuente: Pugh y Woodworth, 2014) XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 6/12
Formulación de Okada Considera una zona de ruptura con parámetros de falla asociado a dicha zona. Condición inicial de un tsunami. (Xo, Yo) H θ North seabed L Símbolo L W θ δ λ H D Parámetro Longitud de la zona de ruptura. Ancho de la zona de ruptura. Rumbo en dirección del eje de la falla medido desde el norte en sentido horario. Angulo de desplazamiento. Angulo de buzamiento. Profundidad focal. Desplazamiento de las placas. W Rupture plane Tabla 1: Parámetros de la formulación de Okada(1985). D λ δ Figura 5: Esquema de la formulación de Okada. (Fuente: Immamura et al., 2006) Figura 6: Deformación del fondo y la superficie del mar a partir de la formulación de Okada. (Fuente: Yamazaki, 2011) XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 7/12
32.7 32.8 32.9 33 33.1 33.2 33.3 33.4 33.5 72 71.9 71.8 71.7 71.6 71.5 71.4 71.3 71.2 0 500 1000 1500 2000 2500 Modelación del tsunami de 1985 en Chile central Modelación del tsunami de 1985 Se consideran 3 localidades en estudio: 28 30 Malla 1 32 Malla 2 32.2 32.4 6000 32.6 32.8 Malla 3 33 4000 33.2 33.4 La Serena 33.6 2000 2000 1000 0 1000 2000 3000 4000 33.8 Topobatimetría de las zonas de estudio: 32 Malla 2 34 72.5 72 71.5 71 0 5000 GEBCO Cartas náuticas, SHOA Topografías de detalle 4 mallas anidadas por localidad de 120, 30, 6 y 1. Modelo numérico: NEOWAVE (Yamazaki et al., 2009, 2011) 34 36 38 Concepción Malla 3 77 76 75 74 73 72 71 70 2000 4000 6000 Malla 4 Figura 7: Mallas de simulación utilizadas en. XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 8/12
Modelos propuestos 4 escenarios de análisis. Segmentos propuestos de acuerdo a la longitud total estimada y las orientaciones de la zona de subducción (Barrientos, 2007). 30 32 34 74 72 70 Slip (m) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.0 Los Vilos San Antonio 74 72 70 m 1.0 0.0 1.0 Elevación de la superficie del mar Los Vilos San Antonio 74 72 70 m 1.0 0.0 1.0 Elevación de la superficie del mar Los Vilos San Antonio 30 32 34 Constitución Constitución Constitución FFM PFM 36 36 Parámetros Barrientos Mendoza et Mw Mw sísmicos (1988) al. (1994) 7.8 8.0 A1 A2 C Profundidad variable variable 25 25 focal (km) L (km) 150 200 200 200 W (km) 90 100 100 100 Dip λ ( ) variable 15/30 18 18 Rake δ ( ) 105 105 112 112 Strike θ ( ) variable variable 10 10 Slip (m) variable variable 1 2 30 32 34 Slip (m) 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.0 Los Vilos San Antonio m 1.0 0.0 1.0 Elevación de la superficie del mar Los Vilos San Antonio m 1.0 0.0 1.0 Elevación de la superficie del mar Los Vilos San Antonio 30 32 34 Tabla 2: Parámetros sísmicos de los modelos propuestos. Constitución Constitución Constitución 36 36 B1 B2 D 74 72 70 74 72 70 74 72 70 Figura 8: Modelos propuestos. XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 9/12
Mareograma Sintético η (m) 0.7 0.25 0 0.25 19:47 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30 0:00 0:30 1:00 1:30 1:47 1.25 1 3 de Marzo de 1985 (hora local) Barrientos (1988) Mendoza et al. (1994) Mw 7.8 Mw 8.0 η (m) 0 η (m) 1 1.25 0.75 0.25 0 0.25 0.75 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 Tiempo de Simulación (horas) Figura 9: Series de tiempo simuladas para cada modelo propuesto en las localidades en estudio. XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 10/12
Conclusiones Principales conclusiones Las modelaciones numéricas mostraron que el escenario compuesto de dos planos de falla con desplazamiento heterogéneo propuesto por Mendoza et al. (1994) es el que mejor representa el comportamiento del tsunami de 1985. El bajo nivel de inundación observado se debió a que los mayores desplazamientos interplaca ocurrieron a grandes profundidades en el plano de subducción, los que no generaron grandes deformaciones del fondo oceánico. Un evento de similar magnitud al de 1985, pero más superficial, podría generar mayores alturas de inundación, tal como ocurre con los escenarios de desplazamiento homogéneo. XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 11/12
Referencias Aránguiz, R. (2015). Tsunami resonance in the bay of Concepción (Chile) and the effect of future events. Handbook of Coastal Disaster Mitigation for Engineers y Planners. Chapter 6, pp. 93-113. Barrientos, S.E. (1988). Slip distribution of the 1985 central Chile earthquake. En: Tectonophysics, 145:225-241. Barrientos, S.E. (2007). Earthquakes in Chile. In: Moreno, T., Gibbons, W. (Eds.). The Geology of Chile. The Geological Society, London, pp. 263-287. Belmonte, A. (2015). Escenarios de terremotos de magnitud máxima posible. En: San Antonio, V región, Junio 2015. Comte D., Eisenberg A. Lorca E. Pardo M. Ponce L. Saragoni R. Singh S.K. y G. Suárez (1985). The 1985 central Chile earthquake: A repeat of previous great earthquake in the region? En: Science 299, 449-453. Hatori, T. (1985). The 1985 tsunami of mid part of Chile on the Japanese coast. Inf. téc. 60: 643-655. Bulletin of Earthquake research institute, University of Tokyo. Madariaga, R. (1998). Sismicidad de Chile. En: Física de la Tierra n10 249-250. Mendoza C., Hartzell S. y T. Monfret (1994). Wide-Band analysis of the 3 march 1985 central Chile earthquake: overall source process and rupture history. En: Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 84, N2, pp. 269-283. Nakamura, S. (1992). An analysis of the 1985 Chilean tsunami. En: Marine Geodesy, Volume 15, pp. 277-281. Okada, Y. (1985). Surface Deformation of Shear and Tensile Faults in a Half-Space. En: Bulletin of the Seismological Society of America 75, [4], 1135-1154. SHOA (1995). Maremotos en la costa de Chile. En: Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile. Pub. 3016, 2da Edición. Yamazaki Y., Cheung K.F. y Z. Kowalik (2011). Depth-integrated, non-hydrostatic model with grid nesting for tsunami generation, propagation, and run-up. En: International Journal for Numerical Methods in Fluids, 67(12), 2081-2107. Yamazaki Y., Kowalik Z. y K.F. Cheung (2009). Depth-integrated, non-hydrostatic model for wave breaking and runup. En: International Journal for Numerical Methods in Fluids, 61(5), 473-497. Gracias por su atención mqquiroz@uc.cl XXII Congreso Chileno de Ingeniería Hidráulica, Santiago de Chile, Octubre de 2015. M.Quiroz/R.Aránguiz 12/12