Contribuciones del proyecto SATREPS al conocimiento de sismos y tsunamis en Mexico

Víctor M. Cruz-Atienza

Instituto de Geofísica, UNAM

73 investigadores y 27 estudiantes en México y Japón

5 de noviembre de 2020 – Ciudad de MéxicoDia Mundial de Concienciacion Sobre Tsunamis

Los Desastres y su Mitigación

• Los mal llamados “desastres naturales”, no son naturales.

• Los desastres son sociales.

• Sus dimensiones son resultado de factores sociales y de las decisiones que toman las autoridades.

• El peligro sísmico y por tsunami en México será siempre grande.

• El riesgo asociado, y por lo tanto sus consecuencias, tendrán el tamaño que la sociedad disponga (notablemente sus autoridades).

• La prevención es la única estrategia para mitigar el riesgo ante las amenazas naturales y, por ende, los desastres.

Hacia una Política de Prevención

Conocimiento de la amenaza natural(Cuantificación del peligro sísmico y

por tsunami)

Reglamentos de construcción

sismoresistente

Medidas preventivas derivadas:

Sistema de alertamiento

temprano

Protocolos oficiales de

protección civil

Punto de partida:

Educación de la sociedad

civil

Planeación urbana integral para la gestión del riesgo

…

Conocimiento del medio social

Aportaciones del proyecto SATREPS

Región de Estudio Proyecto SATREPS México-Japón

4

Brecha sísmica de Guerrero(más de 60 años sin un gran terremoto)

• ¿Qué tan grande puede ser un terremoto en la brecha sísmica?

• ¿Cuáles serían sus consecuencias?

• ¿Cómo contribuir a la mitigación del riesgo?

Grupo 3Evaluación del riesgos y programas educativos para la prevención de desastres que satisfagan

las necesidades locales.

C-1 Vulnerabilidad y evaluación del riesgo por terremotos y tsunamis. Mapas SIG

C-2 Desarrollo de mapas de evacuación de tsunamis, letreros para guías de evacuación, desarrollo y despliegue de programas de educación para la mitigación de desastres y actividades para

crear conciencia sobre la mitigación de desastres

Grupo 2Escenarios de terremotos y tsunamis en la

brecha sísmica de Guerrero para la evaluación del peligro.

B-1: modelado de terremotosMovimientos fuertes, ciclo de terremotos, terremotos lentos y

estructura térmica de subducción.B-2 ：Modelado de tsunamis

Altura de ola, tiempos de arribo e inundación.

Grupo 1Acoplamiento sísmico y estructura cortical con

base en datos sísmicos y geodésicos.A-1: observación de fondo oceánico

Despliegue de sismómetros de fondo oceánico y sensores de presión.A-2: observación en tierra

Densificación de redes sísmicas y geodésicas; depósitos costeros de tsunamis

Objetivo del proyecto:Generación de mapas de riesgo por terremotos y tsunamis a partir de observación

inéditas para elaborar programas educativos sobre la mitigación de desastres y recomendaciones preventivas de evacuación en la costa del Pacífico de México.

Plan Maestro del Proyecto

Responsables:

Dr. Yoshihiro Ito(Japón)

Dr. Víctor M. Cruz-Atienza(México)

UNAMKyoto University

Kobe Univ.

Kyoto U.

Kyoto Univ.

U. Tokyo

Kyoto Univ.

BRI

UNAM

U.Tokyo Tohoku U. JAMSTEC

WG 1Seismic coupling and

crustal structure

A-1: Offshore obs.

Univ. of Tokyo

Kyoto U.

A-2: Onshore obs.

WG 2Physics-based earthquake

and tsunami modeling

B-1: Earthquake Modeling

Kyoto Univ.

Tohoku Univ. Tokushima U.

B-2: Tsunami Modeling

Kansai U. Utsunomiya U.

CENAPRED

Instituto de Geofísica

UNAM

WG 3Risk assessment and

disasters prevention

Instituto de Geofísica

Facultad de Ingeniería

Instituto de Geofísica

Facultad de Ingeniería

C-1: Vulnerability and risk assessment

C-2: Civil protection and outreach

Instituto de Geografía

Ciencias de la Atmósfera

MéxicoJapón Instituciones Implicadas

10

Red Sísmica Anfibia en Guerrero (desde 2017)

On-Shore• 14 broadband

stations

Off-Shore• 10 ocean bottom

seismometers (Tmax

= 1 s but work fine up to 5 s)

ComplementaryOn-shore Networks

• 10 broadband and accelerometricstations (SSN)

• 35 accelerometers(Institute of Ingeneering)

Cruz-Atienza and Ito et al., SRL, 2018

11

On-Shore• 33 GPS stations

Off-Shore• 7 ocean bottom

pressure gages• 2 GPS-Acoustic

arrays

Complementary On-shore Networks

• 16 GPS stations (SSN + TlalocNet)

Red Geodésica Anfibia en Guerrero (desde 2017)

Cruz-Atienza and Ito et al., SRL, 2018

13

Configuración de la Red Sismogeodésica Submarina

Cruz-Atienza and Ito et al., SRL, 2018

14

• Instalación completada en noviembre de 2017

• 5 campañas oceánicas desde 2017 (i.e. 1.5 por año)

• Próxima campaña en marzo de 2021 (pospuesta por COVID-19)

B/O El Puma UNAM

Red de Observación Anfibia en Guerrero

Pressure sensors Seismometers

Waveglider GPS-A

Motivación de la Red Sismogeodésica Anfibia

• La prevención de desastres es posible sí y sólo sí comprendemos los fenómenos naturales amenazantes (i.e. su física subyacente).

• Nuestros modelos teóricos (en el sentido más general) conducen la observación hacia dicha comprensión (i.e. confirmación de teorías).

• La teoría actual de los terremotos exige sistemas de observación altamente sofisticados.

La investigación científica lleva a la comprensión de los fenómenos

Si la velocidad de deslizamiento entre las placas es mayor a la de su convergencia, entonces se liberan esfuerzos.

Velocidad de Deslizamiento entre las Placas Tectóncas: ¿Se Acumulan o se Liberan Esfuerzos?

Principal Mecanismo de Generación de Tsunamis

1. La subducción de la placa oceánica deforma el continente acumulando energía.

2. La energía rebasa la resistencia en la interfaz de placas y ocurre el terremoto.

3. El terremoto produce un levantamiento del fondo del mar y con él, el de la columna de agua que está encima.

4. Este levantamiento de la columna de agua es el origen del tsunami, que se propaga en todas direcciones.

20

Mediciones GPS-Acústico en dos Sitio

(Observación de la deformaciónhorizontal del fondo oceánico)

UNAM Wave Glider

• Dos antenas GNSS• Giroscopio óptico• Transductor acústico

• Unidad de control• Baterías y páneles solares

Hidrodinámica motriz del “wave glider”

21

Operación Satelital del “Wave Glider”

Control integral de navegación y de operación del sistema acústico y GPS

Tiempos de viaje (ondas acústicas)

R/V positionwhile continousCTDs

Three sea bottomacoustic transponders

WG trajectory

12 hours survey

22

• Desarrollo del método ELADIN: ELastostatic ADjoint INversion Method

(Tago et al., GJInt, 2020)

• Determinación del deslizamiento entre las placas a partir de mediciones geodésicas.

Deslizamiento Asísmico en el Contacto de Placas

¿Cuánto cambia con el tiempo la velocidad de deslizamiento entre

las placas?

Cruz-Atienza et al., NatComm, 2020

Evolución del Deslizamiento Asísmico en el Contacto de Placas

24

Secuencia de Terremotos Devastadores y Deslizamiento Asísmico entre las Placas

•Dos terremotos intraplaca(Mw8.2 y Mw7.1).

•Un terremoto interplaca(Mw7.2).

•Cinco sismos lentos enGuerrero y Oaxaca.

•Una relajación postsísmica

Between June 2017 and July 2019

Cruz-Atienza et al., NatComm, 2020

• Esta series de eventos están causalmente relacionados• El peligro sísmico cambia con el tiempo

Sismos Lentos Superficiales

Plata-Martínez et al., NatComm, 2020 (under review)

• Tremor tectónico episódico (posibles SSE), sismos repetidores, sismicidad y batimetría residual, sugieren que una porción de la interfaz de placas somera se desliza establemente.

• Implicaciones importantes en el peligro sísmico.

stable

Futuros Tsunamis en Zihuatanejo

Zihuatanejo:• Altamente turístico

• Exposición a terremotos y tsunamis

30

Escenarios de Tsunamis en Zihuatanejo

Zihuatanejo

Mori et al., 2018

31

Simulación de un Tsunami en Zihuatanejo

Mori et al., 2018

Olas de hasta 6 m de altura

32

Inundación por Tsunami Simulada en Zihuatanejo

33

Simulación de Inundación por Tsunami en Zihuatanejo

Llegada de la Ola Máxima(13.5 min después del

origen del sismo)

Inundación Máxima(22.5 min después del

origen del sismo)

Tipo de Persona

Residentes 804

0~7 años 117

8~59 años 587

60~ años 100

Estudiantes 100

Empleados 3568

Turistas 2000

34

Simulación de la Evacuación de la Población

Distribución Inicial de las Personas por Evacuar

Hatayama et al., 2018

Hoteles

LomaLas personas deben alcanzar un lugar con altitud mayor a la esperada del Tsunami (5 m)

Puente

PuenteLoma

Loma

Puente

Evacuación Hacia Lomas y Hoteles

37

Efecto de la Evacuación Hacia Hoteles

38

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 500 1000 1500 2000 s

Sin hotelesCon hoteles

Evacuación vertical en hoteles puede ser una medida preventiva

eficiente

12 min.

Can

tid

ad

de g

en

teeva

cuad

a

Hatayama et al., 2018

Japón: Monitoreo Continuo Submarino de Terremotos y Tsunamis para la Prevención

防災科学技術研究所

S-net: Alertamiento Temprano • S-Net, operacional desde 2017• Alertamiento temprano por terremoto,

tsunamis y huracanes• 5,700 km de fibra óptica en el lecho marino• 150 sensores sísmicos y de presión

hidrostática

Red Cableada Submarina

• Para entender a los terremotos y tsunamis es indispensable infraestructura de frontera, como una red submarina cableada frente las costas del Pacífico Mexicano con transmisión en tiempo real.

• Esta infraestructura permitiría revolucionar los sistemas de alertamiento temprano (CAT y SASMEX) para la prevención de desastres.

Alertamiento temprano por

tsunamis y huracanes

Alertamiento temprano por

terremotos

Sistema Submarino Cableado en Guerrero

• Tantos años de investigación han llevado a la posibilidad de invertir hoy en el desarrollo sostenible en México para la Protección Civil a largo plazo.

Sistema Submarino Cableado en México(Operado por la Marina Nacional?) Inversión:

• ~700 millones de dólares

Beneficios:

• Alertamiento temprano robusto de tsunamis y terremotos.

• Monitoreo en tiempo real de huracanes y condiciones atmosféricas.

• Comprensión de los fenómenos para la evaluación del peligro.

Conclusiones

• Seguirán habiendo grandes terremotos y tsunamis en México.

• Entender la física de dichos fenómenos permite estimar mejor el peligro que suponen.

• Las medidas para la reducción del riesgo se desprenden de las estimaciones de peligro y de una comprensión del medio social.

• El proyecto SATREPS en Guerrero realiza observaciones geofísicas inéditas que están permitiendo entender mejor qué pasa en la Brecha Sísmica.

• A partir de esta comprensión, se está estimando el peligro asociado a futuros grandes terremotos y tsunamis.

• Asimismo, se está creando material educativo y medidas preventivas para la evacuación por tsunami en Zihuatanejo.

Muchas gracias