Mxico, D. F. del 21 al 24 de enero de 2013

M en C. Jos Miguel Montoya RodrguezJefe de la Divisin de Ingeniera de Puertos y Costas del IMT

Diseo de un Sistema de Alerta de Tsunamis para la Costa Occidental de Mxico

Dr. Modesto Ortiz FigueroaInvestigador del Departamento de Oceanografa Fsica del CICESE

Cap. Luis Islas Martnez de PinillosDirector del Centro de Alerta de Tsunamis de la SEMAR

1. Tsunamis en la costa occidental de Mxico

2. Diseo de un sistema de alerta de tsunamis mediante la aplicacin del mtodo inverso

3. Equipos para la medicin de los niveles del mar

4. Red Nacional de Estaciones Oceanogrficas y Meteorolgicas (RENEOM)

5. Aplicacin del mtodo inverso al tsunami ocurrido en la zona de Jalisco Colima en 1995

6. Sistema Nacional de Alerta de Tsunamis en Mxico

7. Comentarios

Contenido

1. Tsunamis en la costaoccidental de Mxico

La informacin histrica documenta el arribo de 49 tsunamisa la costa occidental de Mxico en los ltimos 250 aos.

Los tsunamis de origen lejano han tenido olas de 2.5 m dealtura, y los de origen local han tenido olas de 5 m enpromedio y excepcionalmente hasta 10 m de altura,causando prdida de vidas y destruccin.

No se tiene conocimiento de que en Mxico se hayangenerado tsunamis similares al de Sumatra (Mw = 9.3) del26 de diciembre del 2004 o al de Tohoku Japn (Mw = 9.1)del 11 de marzo de 2011, sin embargo, no podemosdescartar la posibilidad de que ocurran.

La primera medida de prevencin ante este fenmenonatural consiste en admitir que los tsunamis son unarealidad en las costas mexicanas y que su potencialdestructivo no debe priorizarse por su frecuencia deocurrencia.

La educacin de la poblacin en materia de prevencin y laoperacin de un sistema de regional de alerta de tsunamisson los ingredientes bsicos para mitigar la prdida de vidasy de bienes.

Para estimar el tiempo de arribo y la altura esperada deltsunami se desarroll un mtodo inverso paraobservaciones de tsunamis en tiempo real mediante laconfeccin de un conjunto de funciones de Green a partir detsunamis sintticos generados a su vez por sismos prototipoa lo largo de la zona de subduccin (TrincheraMesoamericana).

La superposicin adecuada de las funciones de Greenpermite estimar en pocos minutos tanto el tiempo de arribocomo la altura esperada del tsunami en la regin. Esto hapermitido proponer, tanto a Mxico como a los pasesvecinos, la operacin de un sistema regional de alerta detsunamis.

Los tsunamis se clasifican, segn la distancia (o tiempo deviaje) desde su lugar de origen, en:

Locales, si el lugar de arribo a la costa est muy cercano(menos de 1 hora de tiempo de viaje desde su origen).

Regionales, si el lugar de arribo en la costa est a distanciasmenores de 1OOO Km. de la zona de generacin, (pocashoras de tiempo de viaje)

Lejanos (Remotos, Trans-Pacficos, Tele-tsunamis), si el lugarde arribo est en costas extremo-opuestas, o est a ms de1OOO Km. de distancia de la zona de generacin (medio da oms de tiempo de viaje).

La estadstica de los tsunamis ocurridos en la costa occidentalde Mxico se dificulta porque:

(1) Excepto algunos lugares como Acapulco, antes del sigloXIX la costa occidental permaneci deshabitada.

(2) La operacin de la Red de Maregrafos, en la que seregistran los tsunamis empez en el ao 1952, y contienevacios notorios de datos.

El Catlogo de tsunamis en la costa occidental de Mxicodocumenta 49 tsunamis arribados de 1732 hasta 1985: 16 deorigen lejano y 33 de origen local.

Zonificacin de la ocurrencia de tsunamis locales y distantes en Mxico(segn Farreras et. al., 1993).

2. Diseo de un sistema dealerta de tsunamis mediante laaplicacin del mtodo inverso

PLACAS EN LA CORTEZA DE LA TIERRA

1

2

3

4

ETAPAS DE GENERACIN DE UN TSUNAMI

1 SUBDUCCIN DE PLACAS TECTONICAS

2 CONDICIN INICIAL DEL TSUNAMI

3 PROPAGACIN DEL TSUNAMI

4 ASCENSO DEL TSUNAMI EN LA COSTA

El tamao del sismo depende del

rea de rupturaAr = L W

y de la dislocacin (deslizamiento) D

en el plano de falla:

Mag ~ Ar D

Zona de Ruptura

Representacin Ssmica

Ar

CONCEPTO DEL MTODO INVERSO DE TSUNAMIS

(1) Segmentacin de reas de ruptura

La historia de la sismicidad en Mxico indica que los sismos (Mw > 7) con potencialtsunamignico para la costa occidental de Mxico son los que ocurren en la zonade contacto interplaca localizada entre la costa y la Trinchera Mesoamericana. Aello obedece la localizacin y segmentacin de reas de ruptura en mosaicos de 30X 30 km (ver siguiente figura) empleados en este trabajo para simular dislocacionescossmicas tsunamignicas.

APLICACIN DEL MTODO INVERSO DE TSUNAMIS A LA COSTA OCCIDENTAL DE MXICO

Localizacin de los sismos ms importantes en Mxico(Fuente: Cien aos de sismicidad en Mxico, UNAM, 2000).

En la figura anterior se indica la segmentacin de reas de ruptura en 189mosaicos de 30 30 km localizados en la interplaca entre la costa y la TrincheraMesoamericana. La proyeccin superficial de los segmentos ms cercanos a laTrinchera se hizo coincidir con la isobata de 4000 m.

El rea de ruptura de cada uno de estos segmentos correspondera a un sismo demagnitud Mw=7 de acuerdo con la relacin Mw = log10(A) + 4.0 (Utsu and Seki,1954; Wyss, 1979; Singh et al., 1980). Donde A representa el rea en km2

El momento ssmico (Moi) de cada uno de los segmentos i puede variar haciendovariar la magnitud de la dislocacin (di) de acuerdo con la relacin: Moi = A di; endonde representa el mdulo de rigidez. En este caso la magnitud de unadislocacin compuesta por n diferentes segmentos se puede estimar con laecuacin (Hanks and Kanamori, 1979):

Mw = 2/3 log10

n

ii

1Mo - 10.7

(2) Confeccin del universo de funciones de Green

Por cada una de las dislocaciones unitarias de los 189 segmentos se obtuvo unconjunto de 172 funciones de Green, mismas que corresponden a su vez a 172localidades ubicadas sobre la isobata de 100 metros tanto en la costa de laPennsula de Baja California como a lo largo de la costa occidental de Mxico.

Cada conjunto de funciones de Green (tsunamis sintticos) se calcul con lasecuaciones del Modelo de Aguas Someras (Pedlosky, 1979); . La separacinpromedio entre las localidades consecutivas ubicadas en la costa occidental deMxico es de 12 km

El mtodo inverso de tsunamis se expresa con mayor claridad con la siguienteecuacin matricial:

Gij (t) xj=bi (t)

Gij (t) representa a la funcin de Green en la localidad i generada por la funcinimpulso en el segmento j, xj es la magnitud de la dislocacin del plano de falla enel segmento j, y bi (t) corresponde al tsunami sinttico en la localidad i. Larepresentacin esquemtica de la ecuacin anterior se ilustra como sigue:

3. Equipos para la medicinde los niveles del mar

GPS BUOY, JAPN

DART, USA

SENSOR DEPRESION DE

ALTA FRECUENCIA

SENSOR TIPO RADAR

4. Red Nacional de EstacionesOceanogrficas y Meteorolgicas(RENEOM)

(1) Red Nacional de Estaciones Oceanogrficas y Meteorolgicas(RENEOM)

Los equipos que conforman la RENEOM son los siguientes:

Estaciones mareogrficas: Sensores de presin, maregrafos de flotador,sensores de presin de alta frecuencia para medicin de niveles del mar ytsunamis.Estaciones meteorolgica: Velocidad y direccin del viento, presin baromtrica,precipitacin, radiacin solar, temperatura ambiente y humedad relativa.Estaciones oceanogrficas: Boyas direccionales medidoras de oleaje y detemperatura superficial del agua de mar

Estaciones oceanogrficas y meteorolgicas de la RENEOM

5. Aplicacin del mtodo inversoen el tsunami ocurrido en lazona Jalisco-Colima en 1995

El tsunami local ocurrido el 9 de octubre de 1995 por un sismo de Mw= 8.1, conepicentro a 4 km al suroeste de Manzanillo, afect la costa de Jalisco-Colima; con olashasta de 6. 2 m de altura, inund las localidades de Barra de Navidad y Boca deIguanas; en la Manzanilla caus daos considerables, y en Melaque caus un deceso

Resultados de la aplicacin del mtodo inverso de tsunamis

Tsunamis sintticos

Resultados de la aplicacin del mtodo inverso de tsunamis

Resultados de la aplicacin del mtodo inverso de tsunamis

Alturas de inundacin en las costas de Colima y Jalisco (Ortiz, 1995)

Observaciones en campo del ascenso del nivel del mar originado por el tsunami de 1995

Efectos del tsunami originado por el sismo de Jalisco-Manzanillo (Mw = 8.1) en la Manzanilla, Jalisco, Mxico, Octubre 9, 1995

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

6. Sistema Nacional de Alerta deTsunamis en Mxico

El da 8 de mayo de 2012, se public en el Diario Oficial de la Federacin elAcuerdo por el que se crea el Sistema Nacional de Alerta de Tsunamis(SINAT), donde se establece como una instancia que integra estructuras,relaciones funcionales, mtodos y procedimientos entre dependencias yentidades de la Administracin Pblica Federal, con objeto de coadyuvar alcumplimiento de los objetivos del Sistema Nacional de Proteccin Civil(SINAPROC).

El SINAT se integra por las Secretaras de Gobernacin, de Marina, y deComunicaciones y Transportes, as como por la Universidad NacionalAutnoma de Mxico y el Centro de Investigacin Cientfica y de EducacinSuperior de Ensenada, Baja California.

La coordinacin operativa del SINAT recae en la Secretara de Marina para locual deber establecer el Centro de Alerta de Tsunamis (CAT).

El SINAT en sinergia con los integrantes del SINAPROC, deber establecerlos mecanismos necesarios que permitan monitorear, detectar y alertar sobretsunamis que puedan afectar las costas mexicanas para encaminar losesfuerzos a la consolidacin del Centro de Alerta de Tsunamis (CAT) a cargode la Secretara de Marina (SEMAR).

SISTEMA NACIONAL DE ALERTA DE TSUNAMIS (SINAT)

Los objetivos fundamentales del SINAT son:

Vigilar y alertar sobre la ocurrencia de tsunamis generados encualquier parte del mundo que puedan afectar al territorio nacional;

Generar informacin y conocimiento que permita determinar el nivelde riesgo de los litorales del pas;

Fomentar una cultura de autoproteccin para que la poblacinconozca las medidas que debe adoptar ante la ocurrencia de untsunami, y

Capacitar a las unidades estatales y municipales de proteccin civilsobre las acciones que deben aplicar para enfrentar unaemergencia producto del impacto de un tsunami en nuestro pas.

PARTICIPANTES EN EL SISTEMA NACIONAL DE ALERTA DE TSUNAMIS

CENTRO DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y DE EDUCACION SUPERIOR DE ENSENADA

Mantener, reforzar y adecuar los equipos mareogrficos de la RENEOM,para transmitir en tiempo real la informacin de los niveles del mar al CAT,de las estaciones que en su momento el IMT tenga en operacin.

Participar en la elaboracin de los criterios y procedimientos para laelaboracin de los boletines de informacin, aviso, alerta y cancelacin dealerta de tsunamis.

Cooperar de manera coordinada, mediante los equipos que integran laRENEOM, para proveer al SINAT de informacin en tiempo real para laobservacin de los niveles del mar en los puertos en los que el IMT tengainstalados sus equipos.

Trabajar de manera coordinada con los organismos intersecretariales queintegran el SINAT para su establecimiento.

Compromisos especficos del IMT en el convenio de Coordinacin para el SINAT

Entregar al SINAT un programa anual de mantenimiento preventivo ycorrectivo de los equipos de medicin y de transmisin de los niveles delmar que forman parte de la RENEOM y que se localicen en los litorales delGolfo de California y del Ocano Pacfico

El IMT es el propietario intelectual de los datos generados por los equiposde medicin de los niveles del mar de la RENEOM, no obstante losmantendr a disposicin del SINAT para los fines de alerta de tsunamis,toda utilizacin ajena deber solicitarse de forma escrita al IMT.

El IMT programar los equipos con la frecuencia de muestreo de comnacuerdo con el SINAT.

El IMT solicitar la asignacin de recursos por parte del SINAT, para laconstruccin de casetas y adquisicin e instalacin de equiposmareogrficos y de sensores de alta frecuencia, cuando as se requiera.

7. Comentarios

A fin de mitigar los riesgos de tsunami, es fundamental evaluar conprecisin el carcter de la amenaza que plantea el riesgo, diseary aplicar una tcnica de alerta y preparar a las zonas en peligropara que tomen las medidas adecuadas con miras a limitar lasconsecuencias del riesgo.

Las tres medidas a saber, 1) evaluacin de los riesgos, 2) alerta y3) preparacin, constituyen los elementos principales del modelode mitigacin; dichas medidas se pueden utilizar para determinar,organizar y clasificar la mayora de las actividades necesarias a finde atenuar de manera eficaz los efectos inevitables de lostsunamis. Otro elemento clave es la investigacin relacionada conlos tsunamis, que no es parte integrante de la mitigacin peroapoya sus actividades

1) Evaluacin de riesgosEl primer elemento de una mitigacin eficaz es la evaluacin delos riesgos. En cada comunidad costera el primer elemento de unamitigacin eficaz es la evaluacin de los riesgos

2) AlertaEl segundo elemento clave para mitigar los efectos de lostsunamis de manera eficaz, es un sistema de alerta adecuado, quepermita avisar a la poblacin de las zonas costeras de que existeun peligro inminente de tsunami.

Los sistemas de alerta se fundan en datos ssmicos para dar unaalerta inicial rpida, y en datos sobre el nivel del mar para confirmar yvigilar el tsunami o anular la alerta. Los sistemas de alerta recurrenigualmente a distintas vas de comunicacin para recibir datosssmicos y sobre el nivel del mar y enviar mensajes a las autoridadescompetentes.

Los centros de alerta deben ser:

Rpidos.- Dan la alerta lo antes posible en cuanto surge laposibilidad de un tsunami,

Precisos.- Emiten alarmas sobre todos los tsunamis destructores yreducen al mnimo las falsas alarmas, y

Fiables.- Aseguran que funcionan continuamente y que sus mensajesse envan y reciben rpidamente y son entendidos por los usuariosdel sistema.

3) Preparacin

Para conocer la vulnerabilidad en un sitio, se tendrn que identificarlas caractersticas de los tsunamis locales generados por sismos enla costa occidental con el algoritmo diseado. Estas caractersticaspermitirn delimitar la extensin de la inundacin y la infraestructuravital afectada en la parte urbana. Para ello sern analizadosdiferentes escenarios de alturas del tsunami, de su penetracin tierraadentro (run up) y de los tiempos de arribo, al establecer distintosmecanismos focales de sismos sintticos en el modelo numrico degeneracin y propagacin del tsunami, empleando tambin modelosdigitales del terreno.

Muchas Gracias por su atencin