IAHR CIC XXV CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRULICA SAN JOS, COSTA RICA, 9 AL 12 DE SETIEMBRE DE 2012

EFECTO EN LA BAHA DE CONCEPCIN DE UN TSUNAMI

GENERADO EN EL NORTE DE CHILE

Rafael Arnguiz, Arturo Belmonte Departamento de Ingeniera Civil, Universidad Catlica de la Ssma Concepcin, Chile. raranguiz@ucsc.cl

Departamento de Geofsica, Universidad de Concepcin, Chile. abelmonte@udec.cl

RESUMEN:

Cientficos han determinado que existe una laguna ssmica en el norte de Chile, y que un sismo de magnitud similar al evento de Iquique de 1877 (Mw=8.8) podra ocurrir en un futuro cercano. Por este motivo, se estudia el efecto que eventuales tsunamis generados en el extremo norte de Chile podran producir en la Baha de Concepcin, ya que datos histricos muestran que eventos de campo medio han ingresado a la Baha. Mediante modelacin numrica se valid el evento de 1877, para lo cual se utilizaron cuatro mallas anidadas de 81, 27, 9 y 3 segundos de arco de resolucin. Posteriormente se generaron eventos de magnitud Mw=8.0, 8.3, 8.5, 8.8, 9.0, los cuales se propagaron hasta la Baha. En general se obtuvo que los tsunamis generados en el norte de Chile se propagan en forma de ondas de orilla hacia la Baha de Concepcin y los mximos niveles del mar se obtienen en la zona de Talcahuano. Un tsunami generado por un sismo de magnitud inferior a 8.5, no generara gran inundacin en la baha, mientras que un evento de magnitud 9.0 sera muy desfavorable. Se defini tambin una funcin exponencial para estimar el nivel de inundacin en Talcahuano en funcin de la magnitud del sismo.

ABSTRACT:

Scientists have indicated that there is a seismic gap in the north of Chile, and an earthquake of similar magnitude to the Iquique event of 1877 (Mw = 8.8) could take place in the near future. For this reason, we study the effect of possible tsunamis generated in the north of Chile on the Bay of Concepcion, because historical data show that far-field tsunami have reached this Bay. The numerical model was validated with the 1877 event, to do this, four nested grids of 81, 27, 9 and 3 arcsec resolution were used. Then, other tsunamis of different magnitude Mw = 8.0, 8.3, 8.5, 8.8, 9.0, were generated and propagated to the Bay. In general, it was found that tsunamis generated in the north of Chile propagate as edge waves to the Bay of Concepcin. The maximum sea level was measured at the Talcahuano area. In addition, a tsunami generated by an earthquake of magnitude lower than 8.5, would not generate great flood at bay, while a Mw 9.0 earthquake would be very hazardous. Finally, an exponential function to estimate the level of flooding in Talcahuano on the basis of the magnitude of the quake was defined.

PALABRAS CLAVES: tsunami de campo medio, ondas de orilla, altura de inundacin, magnitud de momento.

INTRODUCCIN

Chile est ubicado sobre donde se han generado eventos ssmicos de gran magnitud y que adems, han dado origen a devastadores tsunamis. Estos eventos han afectado no slo la costa chilena, sino tambin la costa oeste del Ocano Pacfico (Soloviev y Go, 1975), como e Iquique en 1877. Del mismo modo, la Baha de Concepcin ha sido afectada tambin por numerosos tsunamis, donde registros histricos muestran que en los aos 1570, 1657, 1751 (Encina 1956, 1970), 1835 (Gil, 1945Adicionalmente, tsunamis de campo medio han ingresado a la baha generando daos considerables, como es el caso del evento de Valparaiso en 1730 (Encina, 1956), que destruy dos tercios de la ciudad de Concepcin (Soloviev y Go 1975), que hasta el ao 1751 se emplazaba en lo que hoy en da es Penco. Situacin similar ocurri conChile, el que alcanz niveles del mar de 3m en Talcahuano (Soloviev y Go, 1a ms de 1500km de distancia de la zona de ruptura de dicho sismo (entre las latitudes 19S y 22S). Ver Figura 1.

Figura 1. Ubicacin geogrfica de la Baha de Concepcin y las localidadesSe indica tambin la zona de ruptura del evento de 1877 en el extremo norte de Chile.

Por otro lado, la secuencia histrica de grandes terremotos alojados en la zona de ruptura del terremoto de 1877, permite asignar un period1991), lo que indica que un evento de similares caractersticas podra pues existe actualmente una laguna ssmica en esta zona. Es por ello que conocer los efectos deeventuales tsunamis que se pudieran propagar como ondas de orilla desde Baha de Concepcin, cobra mayor importancia, puesto que esta zona treconstruccin desde el ltimo tsunami

El presente trabajo tiene como objetivo cuantificar, mediante modelacin numrica, los efectos de eventuales tsunamis que se pudieran propagar desde Concepcin. Para ello se consideran varios escenarios de distintas magnitudes, que deformaciones iniciales uniformes. En la primera parte, se presentan las caractersticas sismotectnicas del ltimo evento ocurrido frente a Iquique, con el fin de estimar los parmetros bsicos de las fuentes tsunamignicas. En el siguiente capy las condiciones iniciales utilizadas para cada escenario. El estudio de los resultados se lleva a cabo utilizando series de tiempo y reas de inundacin, los que permiten apreciar de mejor manera los efectos de los escenarios utilizados.

Sismo 1877

sobre la zona de subduccin de la placa de Nazca bajo donde se han generado eventos ssmicos de gran magnitud y que adems, han dado origen a devastadores tsunamis. Estos eventos han afectado no slo la costa chilena, sino tambin la costa oeste del Ocano Pacfico (Soloviev y Go, 1975), como ocurri con los eventos de Valdivia en 1960 e Iquique en 1877. Del mismo modo, la Baha de Concepcin ha sido afectada tambin por

, donde registros histricos muestran que en los aos 1570, 1657, 1751 (Encina 1956, 1970), 1835 (Gil, 1945) y 2010 tsunamis de campo cercano afectaron la Baha. Adicionalmente, tsunamis de campo medio han ingresado a la baha generando daos considerables, como es el caso del evento de Valparaiso en 1730 (Encina, 1956), que destruy dos tercios de la

Concepcin (Soloviev y Go 1975), que hasta el ao 1751 se emplazaba en lo que hoy en enco. Situacin similar ocurri con el evento de 1877, generado en el extremo norte de

Chile, el que alcanz niveles del mar de 3m en Talcahuano (Soloviev y Go, 1a ms de 1500km de distancia de la zona de ruptura de dicho sismo (entre las latitudes 19S y 22S).

Ubicacin geogrfica de la Baha de Concepcin y las localidades de Tom, Penco y Talcahuano. Se indica tambin la zona de ruptura del evento de 1877 en el extremo norte de Chile.

a secuencia histrica de grandes terremotos alojados en la zona de ruptura del permite asignar un periodo de recurrencia de 12133 aos

1991), lo que indica que un evento de similares caractersticas podra repetirsepues existe actualmente una laguna ssmica en esta zona. Es por ello que conocer los efectos de

que se pudieran propagar como ondas de orilla desde el norte de ChileBaha de Concepcin, cobra mayor importancia, puesto que esta zona todava

tsunami de febrero de 2010. trabajo tiene como objetivo cuantificar, mediante modelacin numrica, los

que se pudieran propagar desde el norte de ChileConcepcin. Para ello se consideran varios escenarios de distintas magnitudes, que deformaciones iniciales uniformes. En la primera parte, se presentan las caractersticas sismotectnicas del ltimo evento ocurrido frente a Iquique, con el fin de estimar los parmetros bsicos de las fuentes tsunamignicas. En el siguiente captulo se describe brevemente el modelo numrico y las condiciones iniciales utilizadas para cada escenario. El estudio de los resultados se lleva a cabo utilizando series de tiempo y reas de inundacin, los que permiten apreciar de mejor manera

de los escenarios utilizados.

n de la placa de Nazca bajo la Sudamericana donde se han generado eventos ssmicos de gran magnitud y que adems, han dado origen a devastadores tsunamis. Estos eventos han afectado no slo la costa chilena, sino tambin la costa

ocurri con los eventos de Valdivia en 1960 e Iquique en 1877. Del mismo modo, la Baha de Concepcin ha sido afectada tambin por

, donde registros histricos muestran que en los aos 1570, 1657, 1751 (Encina ) y 2010 tsunamis de campo cercano afectaron la Baha.

Adicionalmente, tsunamis de campo medio han ingresado a la baha generando daos considerables, como es el caso del evento de Valparaiso en 1730 (Encina, 1956), que destruy dos tercios de la

Concepcin (Soloviev y Go 1975), que hasta el ao 1751 se emplazaba en lo que hoy en el evento de 1877, generado en el extremo norte de

Chile, el que alcanz niveles del mar de 3m en Talcahuano (Soloviev y Go, 1975) a pesar de estar a ms de 1500km de distancia de la zona de ruptura de dicho sismo (entre las latitudes 19S y 22S).

de Tom, Penco y Talcahuano. Se indica tambin la zona de ruptura del evento de 1877 en el extremo norte de Chile.

a secuencia histrica de grandes terremotos alojados en la zona de ruptura del 33 aos (Comte y Pardo,

repetirse en un futuro cercano, pues existe actualmente una laguna ssmica en esta zona. Es por ello que conocer los efectos de

el norte de Chile hacia la odava est en etapa de

trabajo tiene como objetivo cuantificar, mediante modelacin numrica, los el norte de Chile hacia la Baha de

Concepcin. Para ello se consideran varios escenarios de distintas magnitudes, que utilizan deformaciones iniciales uniformes. En la primera parte, se presentan las caractersticas sismo-tectnicas del ltimo evento ocurrido frente a Iquique, con el fin de estimar los parmetros bsicos

tulo se describe brevemente el modelo numrico y las condiciones iniciales utilizadas para cada escenario. El estudio de los resultados se lleva a cabo utilizando series de tiempo y reas de inundacin, los que permiten apreciar de mejor manera

ANTECEDENTES SISMO-TECTNICOS

La ciudad de Arica se ubica en el extremo norte de Chile, limitando con Per y dando forma a un punto de inflexin geogrfico en el rumbo de la geografa costera de esta regin. Desde el punto de vista sismolgico, Arica se ubica en el extremo norte de la zona de ruptura asociada al terremoto de 1877 (Mw=8.8) y al sur de la zona de ruptura asociada al terremoto de 1868 (Comte y Pardo, 1991). Esta regin se ubica sobre un segmento sismo-tectnico mayor (15-27 S) asociado con la subduccin de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana, cuyo movimiento relativo alcanza aprox. 7 cm/ao hacia el Este (N77E) (DeMets et al., 1990; Angermann et al., 1999).

La ruptura asociada al terremoto del 09 de Julio de 1877 se habra extendido por cerca de 500 km, desde unos 50 km al Sur de Arica hasta 50 km al Norte de Antofagasta (Madariaga, 1998). Segn los antecedentes histricos de la regin Sur del Per y Norte de Chile, corresponde ver este evento a la luz de los eventos asociados a la zona sur de Per. La historia indica que el 14 de Agosto de 1868, 11 aos antes del terremoto de Iquique (1877), un terremoto de magnitud Mw=8.8 sacudi el Sur de Per. Este segmento se haba activado anteriormente en los aos 1604 y 1784, aparentemente con largos de ruptura similares al de 1868, alcanzando 450 km. En este contexto es relevante considerar el terremoto de Arequipa (Mw=8.4) del 23 de junio del 2001, sobre la parte nor-oeste de este segmento, pues se habra llenado parcialmente la brecha del Sur de Per (Ruegg et al., 2001) asociada al sismo de 1868 hasta la latitud de la ciudad de Ilo.

Por el lado sur de la zona de ruptura del Norte Grande, el terremoto de Antofagasta del 30 de julio de 1995 (Mw=8.1) abarc una zona de ruptura entre Antofagasta y Paposo (L180 km). Si se agrega a esta secuencia el terremoto de Tocopilla del 14 de noviembre de 2007 (Mw=7.7) en la parte sur de la zona de ruptura asociada al terremoto de 1877, es posible al menos afirmar que la zona comprendida entre Ilo y Tocopilla acumulan a la fecha 133 aos sin activacin sismognica relevante.

A pesar de la asignacin de un periodo de recurrencia para la zona Norte de Chile de un periodo de recurrencia de 12133 aos (Comte y Pardo, 1991), pues la secuencia histrica reconocida corresponde a los eventos de 1513, 1615, 1768 y 1877, Madariaga (1998) discute la dificultad para asignar a esta zona el calificativo de laguna ssmica madura para un terremoto, ya que en estricto rigor se ignorara de manera clara la actividad ssmica con anterioridad a 1877.

Con estos antecedentes, la determinacin de los parmetros ssmicos se obtienen a partir de revisar bsicamente dos fuentes:

1. Mecanismos focales de grandes terremotos como los obtenidos para los eventos de 1995 (Antofagasta) y 2001 (Arequipa). De estos mecanismos es posible estimar los parmetros focales de cada sismo, lo que representa los parmetros del plano de ruptura o plano de Wadati-Benioff (Delouis et al., 1997; Pinares, 2006).

2. Resultados del estudio asociado al contacto sismognico interplaca a lo largo de Chile a partir del anlisis del conjunto de mecanismos focales asociados a la sismicidad de la regin para el periodo 1960-1995 obtenidos de la tesis de grado de Belmonte (1997).

Tabla 1. Parmetros Ssmicos y de Tsunami estimados para el evento de 1877 (=3x1010Pa) Parmetro Smbolo Unidad Valor

Longitud ruptura L (km) 420 Ancho de ruptura W (Km) 125+-10

Azimuth () 0 Manteo () 19

ngulo de deslizamiento () 100 Profundidad H (km) 10-50

Desplazamiento interplaca D (m) 12.7 Coordenada borde norte de plano

de ruptura -

() 19S 72W

Coordenadas borde sur de plano de ruptura

Y0 X0

() 22.75S 71.33W

MATERIALES Y METODO Primero se simul un evento de similares caractersticas al evento de 1877, con el fin de

validar esta fuente contrastando con los registros histricos disponibles en Soloviev y Go, (1975). Posteriormente, y basado en las caractersticas sismosimularon otros sismos de magnitudes Mw=8.0, 8.3, 8.5 y 9.0. Para estos casos se mantuvieron constantes la profundidad del foco, el azimuth, manteo, ngulo de deslizamiento y coordenada del borde sur del plano de ruptura, y se ancho de ruptura, tal que el momento ssmico entregue la magnitud deseada.

Las condiciones iniciales de cada evento se determinaron mediante la formulacin de Okada (Okada 1985), la cual entrega una solucin analtica para la deformacin del lecho marino y que se asume igual a la deformacin inicial de la superficie libre del mar. la generacin de la condicin inicial mediante esta formulacin se muestran en la

.

Figura 2. Parmetros usados en la formulacin de Okada para la generacin de la condicin in(Arnguiz 2010). El detalle de cada una de las variables se describe en la

Figura 3. Condicin inicial de cada evento considerado en el anlisis.

La propagacin de los distse basa en la teora lineal de onda larga sin friccin de fondo en profundidades donde los efectos deaceleracin convectiva y friccin de fondo son poco significativos en comparacin con lasgravitacionales que gobiernan el fenmeno (Imamura et al, 2006). Sin embargo,menores se utiliza la teora no lineal de aguas someras con friccin

Primero se simul un evento de similares caractersticas al evento de 1877, con el fin de validar esta fuente contrastando con los registros histricos disponibles en Soloviev y Go, (1975). Posteriormente, y basado en las caractersticas sismo-tectnicas de la zona norte de Chile, se simularon otros sismos de magnitudes Mw=8.0, 8.3, 8.5 y 9.0. Para estos casos se mantuvieron constantes la profundidad del foco, el azimuth, manteo, ngulo de deslizamiento y coordenada del borde sur del plano de ruptura, y se modific solamente el desplazamiento interancho de ruptura, tal que el momento ssmico entregue la magnitud deseada.

Las condiciones iniciales de cada evento se determinaron mediante la formulacin de Okada una solucin analtica para la deformacin del lecho marino y que se

asume igual a la deformacin inicial de la superficie libre del mar. Los parmetros requeridos para la generacin de la condicin inicial mediante esta formulacin se muestran en la

Parmetros usados en la formulacin de Okada para la generacin de la condicin inEl detalle de cada una de las variables se describe en la Tabla 1.

Condicin inicial de cada evento considerado en el anlisis. En un crculo sla Baha de Concepcin.

La propagacin de los distintos escenarios se realiz mediante el cdigo TUNAMIla teora lineal de onda larga sin friccin de fondo en profundidades donde los efectos de

aceleracin convectiva y friccin de fondo son poco significativos en comparacin con lasgravitacionales que gobiernan el fenmeno (Imamura et al, 2006). Sin embargo,menores se utiliza la teora no lineal de aguas someras con friccin cuadrtica y adveccin de

H L

Plano de falla

W

D

Fondo marino (Xo, Yo)

Norte

Primero se simul un evento de similares caractersticas al evento de 1877, con el fin de validar esta fuente contrastando con los registros histricos disponibles en Soloviev y Go, (1975).

e la zona norte de Chile, se simularon otros sismos de magnitudes Mw=8.0, 8.3, 8.5 y 9.0. Para estos casos se mantuvieron constantes la profundidad del foco, el azimuth, manteo, ngulo de deslizamiento y coordenada del

olamente el desplazamiento interplaca, y longitud y

Las condiciones iniciales de cada evento se determinaron mediante la formulacin de Okada una solucin analtica para la deformacin del lecho marino y que se

Los parmetros requeridos para la generacin de la condicin inicial mediante esta formulacin se muestran en la Figura 2

Parmetros usados en la formulacin de Okada para la generacin de la condicin inicial

En un crculo se indica la ubicacin de

l cdigo TUNAMI, el cual la teora lineal de onda larga sin friccin de fondo en profundidades donde los efectos de

aceleracin convectiva y friccin de fondo son poco significativos en comparacin con las fuerzas gravitacionales que gobiernan el fenmeno (Imamura et al, 2006). Sin embargo, para profundidades

cuadrtica y adveccin de

momentum, que corresponde a una integracin en la vertical, considerando que la resistencia de fondo marino se evala mediante el coeficiente de resistencia de Manning (Imamura et al, 2006).

La integracin numrica se realiz utilizando un sistema de coordenadas ortogonales, donde se propone un esquema de cuatro mallas anidadas de 81, 27, 9 y 3 segundos de arco de resolucin. Para ello, los datos de batimetra se obtuvieron a partir de la base de datos GEBGO y cartas nuticas, mientras que la topografa se construy a partir de datos LIDAR de 2.5 m de resolucin.

Cada evento se simul durante un tiempo mnimo de 10 horas, y se consider el nivel medio del mar (NMM) sin incluir efectos de marea.

RESULTADOS Y DISCUSIN

Para validar el comportamiento del modelo numrico, se simul un evento de similares caractersticas al tsunami de Iquique de 1877. Observaciones visuales de esa poca (Soloviev y Go, 1975) indican que el terremoto ocurri a las 20:00hrs del da 9 de mayo. El tsunami alcanz un nivel mximo de inundacin de 75cm en Tom a las 2 de la maana, es decir, 6 horas despus de iniciado el evento, lo que fue observado a 500m desde la boca del Ro. En Talcahuano se observ que el nivel comenz a descender entre 3 a 4 horas despus de generado el tsunami, alcanzando un nivel de 1.2m bajo la marca de la baja marea a las 0:30hrs, es decir, 4.5horas despus del sismo. El mximo nivel en Talcahuano alcanz los 3m, mientras que en Penco un avance de 125m tierra adentro inund slo una casa (Soloviev y Go, 1975).

La Figura 4 muestra las series de tiempo obtenidas de maregrafos virtuales localizados en Tom y Talcahuano considerando 10 horas de simulacin. Se observa que los tiempos de llegada de las ondas no coinciden exactamente con los descrito en Soloviev y Go (1975), pues el modelo numrico muestra que las ondas llegan entre 45min a una hora antes de lo registrado. Una explicacin posible es que la primera onda producto del frente principal no es la ms destructiva para el caso de los tsunamis generados en la costa de Chile (Burgos et al, 2011), y por lo tanto podra no ser observada visualmente, sobre todo considerando que el sismo ocurri a las 20:00hrs y las primeras ondas del tsunami ingresaron a la Baha de Concepcin a la medianoche. En este caso, la disminucin del nivel del mar observado en Talcahuano, bien podra corresponder al descenso ocurrido despus de la primera onda.

Se puede observar, tambin, que el mximo nivel en Tom apenas supera 1.5m, mientras que en Talcahuano alcanza el nivel 3m, esto concuerda con lo descrito en Soloviev y Go (1975), principalmente en Talcahuano. Se debe considerar adems, que no hay informacin respecto al nivel de marea presente al momento de mxima inundacin para el evento de 1877, por lo que podra haber diferencias de hasta m y la batimetra es la existente en la actualidad sin considerar posibles cambios ocurridos a lo largo del tiempo. Otro aspecto importante es que la mxima inundacin se obtiene para la segunda ola, la cual correspondera a una onda de orilla que se propaga atrapada en la plataforma continental.

Figura 4. Serie de tiempo en Talcahuano y Tom para un evento de similares caractersticas al de 1877

Las ondas del tsunami, al igual que las ondas generadas por viento, estn afectas a fenmenos de transformacin cuando se aproximan a la costa, tales como la refraccin, asomeramiento y reflexin (Murata et al, 2010). Adems, estudios recientes (Burgos et han demostrado que las ondas de tsunami pueden viajar a lo largo de la costa en la forma de ondas de orilla. stas son ondas atrapadas en la plataforma costera producto de la reflexin y refraccin continua y que se propagan a velocidades bajas.

La refraccin se define como el cambio de direccin de una onda debido al cambio de celeridad, que a su vez es generado por las variaciones en el fondo marino (Murata et al, 2010), mientras que la reflexin es generada por la interaccin de la onda con cobruscos de batimetra, sin embargo, dadas las caractersticas de altura y longitud de una onda de tsunami, el nmero de Irribarren arroja que una onda rompera mayoritariamente tipo incluso en playas con poca pendiente (Greflexin cuando la onda interacta con la costa, facilitando la generacin de ondas de orilla. Por lo tanto, las ondas de tsunami que viajan desde el extremo norte de Chile, lo hacen principalmente en forma de ondas de orilla que viajan atrapadas en la plataforma continental.

Ahora, la Figura 5 muestrade un evento como el de 1877suroccidental de la baha, justo donde se emplaza Talcahuano y la Base Naval, alcanzando alturas de inundacin superior a los 3 m. ondas ingresa por la Boca Grande (entre la Isla y Tom) donde existen profundidades del orden de los 20m, mientras que en la Bocha Chica existen de propagacin del Tsunami. Adicionalmente, la isla genera difraccin del frente de onda. De la figura se observa tambin que linundacin, sin embargo las alturas no superan los 2terreno es del orden de 1.5-2.0 m, se obtienen profundidades de flujo en torno a los 0.5solamente, sin considerar ningn efecto de la marea.

Figura 5. rea de inundacin en la Baha de concepcin para un evento de similares caractersticas al de

Considerando entonces que el modelo numrico representa adecuadamente la propagacin de un evento desde el extremo norte de Chile hacia la Baha otros eventos de diferentes magnitudes. La magnitudes 8.0, 8.3, 8.5, 8.8 y 9.0 en De la figura se puede observar que no hay variacin en los tiempos de llegada de las ondas, existiendo slo variacin en la amplitud de

Las ondas del tsunami, al igual que las ondas generadas por viento, estn afectas a fenmenos de transformacin cuando se aproximan a la costa, tales como la refraccin, asomeramiento y reflexin (Murata et al, 2010). Adems, estudios recientes (Burgos et han demostrado que las ondas de tsunami pueden viajar a lo largo de la costa en la forma de ondas de orilla. stas son ondas atrapadas en la plataforma costera producto de la reflexin y refraccin continua y que se propagan a velocidades bajas.

La refraccin se define como el cambio de direccin de una onda debido al cambio de celeridad, que a su vez es generado por las variaciones en el fondo marino (Murata et al, 2010), mientras que la reflexin es generada por la interaccin de la onda con costas acantiladas o cambios bruscos de batimetra, sin embargo, dadas las caractersticas de altura y longitud de una onda de tsunami, el nmero de Irribarren arroja que una onda rompera mayoritariamente tipo

en playas con poca pendiente (GIOC, 2000), lo que implica que existir un grado de reflexin cuando la onda interacta con la costa, facilitando la generacin de ondas de orilla. Por lo tanto, las ondas de tsunami que viajan desde el extremo norte de Chile, lo hacen principalmente en

rma de ondas de orilla que viajan atrapadas en la plataforma continental. muestra el rea de inundacin que se generara en Talcahu

de un evento como el de 1877. Se puede observar que existe una concentracin en el sector suroccidental de la baha, justo donde se emplaza Talcahuano y la Base Naval, alcanzando alturas de inundacin superior a los 3 m. Esta concentracin se debe principalmente a que el frente de ondas ingresa por la Boca Grande (entre la Isla y Tom) donde existen profundidades del orden de los 20m, mientras que en la Bocha Chica existen bajas profundidades que disminuyen

mi. Adicionalmente, la isla genera difraccin del frente de onda. De la figura se observa tambin que las zonas bajas de la baha presentan las mayores reas de inundacin, sin embargo las alturas no superan los 2-2.5 m. Si se considera que la elevacin de

2.0 m, se obtienen profundidades de flujo en torno a los 0.5solamente, sin considerar ningn efecto de la marea.

rea de inundacin en la Baha de concepcin para un evento de similares caractersticas al de Iquique 1877.

Considerando entonces que el modelo numrico representa adecuadamente la propagacin de un evento desde el extremo norte de Chile hacia la Baha de Concepcin, es posible modelar otros eventos de diferentes magnitudes. La Figura 6 muestra las series de tiempo para eventos de

8.5, 8.8 y 9.0 en el sector de Talcahuano considerando 8 horas de simulacine puede observar que no hay variacin en los tiempos de llegada de las ondas,

existiendo slo variacin en la amplitud de sta. Esto se explica ya que la velocidad

Las ondas del tsunami, al igual que las ondas generadas por viento, estn afectas a fenmenos de transformacin cuando se aproximan a la costa, tales como la refraccin, asomeramiento y reflexin (Murata et al, 2010). Adems, estudios recientes (Burgos et al, 2011) han demostrado que las ondas de tsunami pueden viajar a lo largo de la costa en la forma de ondas de orilla. stas son ondas atrapadas en la plataforma costera producto de la reflexin y refraccin

La refraccin se define como el cambio de direccin de una onda debido al cambio de celeridad, que a su vez es generado por las variaciones en el fondo marino (Murata et al, 2010),

stas acantiladas o cambios bruscos de batimetra, sin embargo, dadas las caractersticas de altura y longitud de una onda de tsunami, el nmero de Irribarren arroja que una onda rompera mayoritariamente tipo surging

IOC, 2000), lo que implica que existir un grado de reflexin cuando la onda interacta con la costa, facilitando la generacin de ondas de orilla. Por lo tanto, las ondas de tsunami que viajan desde el extremo norte de Chile, lo hacen principalmente en

rara en Talcahuano producto e puede observar que existe una concentracin en el sector

suroccidental de la baha, justo donde se emplaza Talcahuano y la Base Naval, alcanzando alturas debe principalmente a que el frente de

ondas ingresa por la Boca Grande (entre la Isla y Tom) donde existen profundidades del orden de bajas profundidades que disminuyen la velocidad

mi. Adicionalmente, la isla genera difraccin del frente de onda. De la as zonas bajas de la baha presentan las mayores reas de

2.5 m. Si se considera que la elevacin del 2.0 m, se obtienen profundidades de flujo en torno a los 0.5-1.0 m

rea de inundacin en la Baha de concepcin para un evento de similares caractersticas al de

Considerando entonces que el modelo numrico representa adecuadamente la propagacin de Concepcin, es posible modelar

muestra las series de tiempo para eventos de considerando 8 horas de simulacin.

e puede observar que no hay variacin en los tiempos de llegada de las ondas, . Esto se explica ya que la velocidad de propagacin

de las ondas del tsunami, dependen nicamente de la profundidad (Levin y Nosov, 2009) y no de la altura o longitud de onda. No se aprecia un descenso considerable del nivel del mar con la llegada de la primera onda, y el nivel comienza a amentar despus de 3 horas de ocurrido el sismo. Se observa tambin que la mayor amplitud se obtiene para la segunda onda y que los eventos de mayor magnitud presentan 4 ondas bien definidas, mientras que eventos menores (Mw=8.0 y 8.3) muestran mayor cantidad de oscilaciones en el mismo periodo de tiempo.

Figura 6. Series de tiempo en Talcahuano para los 5 eventos de distintas magnitudes analizados.

Ahora, la Figura 7 muestra el mximo nivel del mar alcanzado en funcin de la magnitud del evento. Se puede observar que para eventos menores a una magnitud 8.5, los niveles mximos del mar no superan los 1.5 m, lo cual no representara un peligro para las zonas urbanas. Sin embargo, para un evento de magnitud 9.0, el nivel mximo del mar en Talcahuano alcanzara los 5.5 m. Adems, si la mxima inundacin coincidiera con la pleamar, el nivel de inundacin sera comparable con los efectos del tsunami de febrero de 2010, sin embargo, tal como se menciona en Soloviev y Go (1975), para un evento de campo medio la inundacin se produce de manera gradual, lo que disminuira el poder de destruccin del tsunami.

Figura 7. Relacin entre el mximo nivel del mar en Talcahuano y la magnitud del sismo originado en el Norte de Chile. * indica modelaciones numricas. --indica curva exponencial de ajuste.

Ahora, si se ajusta una curva a los puntos calculados, se obtiene una relacin exponencial (lnea segmentada) con coeficiente de correlacin , que tiene la siguiente forma

[1]

Donde (en metros) es el mximo nivel del mar y es la magnitud del sismo. Esta relacin permitira estimar de manera rpida la inundacin esperada en Talcahuano conociendo simplemente la magnitud del sismo generado en el extremo norte de Chile. Adems, como se conoce el tiempo de arribo de las ondas, sera posible determinar si la mxima inundacin ocurrira junto a la pleamar o bajamar.

CONCLUSIONES

Se simularon varios eventos generados en el extremo norte de Chile, los cuales se propagan hasta alcanzar la Baha de Concepcin a unos 1500km de distancia de la zona de generacin. El modelo numrico representa de manera adecuada el evento histrico de 1877, cuyos tiempos de llegada y niveles mximos del mar concuerdan con registros histricos de esa poca.

Los tsunamis generados en el norte de Chile se propagan en forma de ondas de orilla atrapadas en la plataforma continental a lo largo de la costa chilena. Las mayores alturas de inundacin se producen con la segunda onda y generan mayor concentracin en la zona suroccidental de la Baha, donde se emplaza Talcahuano y la Base Naval.

Un sismo de magnitud inferior a 8.5 no generara inundacin de importancia en la Baha de Concepcin, mientras que un tsunami extremo generado por un sismo de magnitud 9.0 sera un escenario muy desfavorable. Adems, se encontr que los niveles de inundacin dependen de la magnitud del sismo y se defini una relacin que permite estimar de manera aproximada y rpida la mxima inundacin que se producira en Talcahuano.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen de manera especial al Projecto TIME y al Profesor Imamura por facilitar el cdigo TUNAMI. Se agradece tambin al Centro de Investigacin Martimo Portuario de la Universidad Catlica de la Ssma Concepcin por facilitar informacin topogrfica usada en la modelaciones.

REFERENCIAS

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