Desarrollo de un sistema de alerta temprana basado en la fase-W y modelamiento de tsunamis

Abstract

Este trabajo consta de 2 partes. La primera está enfocada en inversiones de la fuente utilizando el método de la fase-W y la segunda trata aspectos analíticos y numéricos de tsunamis. La fase-W es una fase de largo periodo de 200 a 1000 segundos, que llega entre las ondas P y S. Se puede descomponer como suma de modos normales o como suma de rayos. Por la rapidez con la que llega a los sismómetros de banda ancha a distancia regional, es posible utilizar estos datos sísmicos. Por el largo de onda de esta fase es posible estudiar eventos medianos a mega terremotos, en términos de magnitud superiores a 5.8. Mediante la inversión de las funciones de Green es posible obtener la magnitud de momento, el centroide y el mecanismo focal de un terremoto para entregar una alerta rápida de tsunamis en poco tiempo. Con este método se estudiaron terremotos antiguos, incluyendo toda la taxonomía de terremotos posibles; ya sean superficiales, profundos, de ambientes de subducción, outer-rise, de tipo lento, y mega-terremotos. Cada uno de estos resultados fueron comparados con el catalogo GCMT, obteniendo magnitudes, mecanismos focales y centroides bien correlacionados con lo obtenido por el catálogo. Posteriormente se realizó la implementación en tiempo real del método en el Departamento de Geofísica- Servicio Sismológico Nacional de la Universidad de Chile. Desde su implementación, han ocurrido seis eventos posibles de estudiar, de los cuáles 5 entregaron los mismos resultados que el USGS, concordando con las condiciones tectónicas conocidas en esos lugares. Solo uno de estos eventos entregó un mecanismo focal que no corresponde a la tectónica, producto de poca cobertura de estaciones hacia el sur de Chile. En la segunda parte se trataron todos los aspectos teóricos y numéricos del modelamiento de tsunamis. Se presentó una clasificación considerando su fuente, ya sea, volcánica, un deslizamiento submarino o sub-áereo o un terremoto. Posteriormente se realizó el tratamiento con ecuaciones de la mecánica de fluidos, incluyendo efecto de la no linealidad y la dispersión. Luego se consideraron deformaciones teóricas del fondo del mar basado en distintas fuentes, de diferentes dimensiones y a diferentes profundidades, siguiendo la línea de la placa de subducción concluyendo que lo más importante para la generación de un tsunami son: la profundidad del límite superior del plano de falla y el tamaño del terremoto. Se realizaron modelos numéricos para los tsunamis de Nicaragua 1992, Antofagasta 1995, Indonesia 2004, Chile 2010 y Japón 2011. En base a las fuentes sísmicas de estos eventos fueron se realizaron los modelos, comparando los run-ups numéricos con los observados en terreno. Finalmente, en base a información histórica, velocidades de placa, modelos de acoplamiento y perfiles de refracción sísmica, se estudió la laguna sísmica del norte grande. Con todo lo anterior se propone un modelo de fuente sísmica y posterior tsunami que alcanzaría alturas de hasta 15 metros en algunas zonas de campo cercano.