Estudio de tsunamis provocados por deslizamientos de tierra en énfasis en el caso chileno

Abstract

En esta tesis se propone una solución analítica de la ecuación de ondas de agua poco profunda inhomogénea aplicado a problema de deslizamientos de tierra, donde el problema tiene condiciones iniciales nulas. Se desarrollaron tres modelos matemáticos como representantes del movimiento del fondo marino; el primero consiste en una función de variable separable que depende del espacio físico (x) y del tiempo (t), donde la función del tipo gaussiana depende de x y la función tipo caja depende de t. El segundo modelo consiste en una función del tipo caja, esta función mantiene la forma en el tiempo, y se mueve a una velocidad constante sobre un plano inclinado. Este segundo modelo fue la base teórica para desarrollar el tercer y definitivo modelo matemático propuesto por este trabajo, y consiste en una función forzante del tipo parabólica invertida, la cual se mueve a una velocidad constante sobre un plano inclinado. Este tercer modelo mantiene su forma en el tiempo, independiente si se mueve indefinidamente. La solución analítica proveniente de este tercer modelo corresponde a la altura de runup de un tsunami provocado por un deslizamiento de tierra. Esta solución analítica fue comparada con soluciones obtenidas por el método de diferencias finitas y con otros estudios. Todos estos métodos fueron aplicados a los tsunamis generados por deslizamientos de tierra subaéreos en Aguas Calientes y frente a Isla Mentirosa (ambos ocurridos en el Fiordo de Aysén en el año 2007), y también el tsunami provocado por un deslizamiento de tierra submarino ocurrido en Papua Nueva Guinea en el año 1998. Para los eventos del Fiordo de Aysén, se obtuvieron resultados dispares, ya que para el deslizamiento frente a Isla Mentirosa, se sobreestimaron las alturas máximas de runup; y para el deslizamiento de tierra subaéreo de Aguas Calientes se subestimó la altura de runup medida insitu. Sin embargo, debido a la falta de datos y mediciones de campo en el fiordo de Aysén, ambos resultados sirven como valores de referencia para investigaciones futuras. Para el evento de Papua Nueva Guinea, se modelaron dos casos, el primero correspondiente al modelo de playa inclinada de pendiente constante, cuyo ángulo de la pendiente fue tomado de la literatura, el cual es igual a 12°. El segundo modelo también corresponde a un modelo de playa inclinada, donde los datos batimétricos fueron obtenidos de General Bathymetric Chart of the Oceans. La forma de calcular la pendiente fue mediante el método de mínimos cuadrados, cuyo resultado fue de 4,81°. Para ambos modelos se predijeron las alturas de runup medidos insitu, no sin ligeras modificaciones de los parámetros, tales como: el espesor, la velocidad y el largo del deslizamiento de tierra. En este trabajo de tesis se propone que la teoría de los tsunamis generados por impactos de meteoritos sea la base de estudio para investigaciones futuras sobre el fenómeno de los deslizamientos de tierra subaéreos.