Estimación de daños por Tsunami usando modelo numérico y datos post - Tsunami

Abstract

La estimación de los daños producidos por inundación debido al ataque de un tsunami es llevada a cabo mediante el uso de un modelo numérico, el cual simula las fases de generación, propagación e inundación las cuales definen el fenómeno tsunami, adicionalmente a esto se usan datos de campo post-tsunami para comparación de los resultados teóricos obtenidos mediante la simulación numérica frente a observaciones del daño real. Finalmente se elaborará una curva o función la cual relaciones las alturas de inundación producto del tsunami y la probabilidad de daños producidos. Este estudio tiene como escenario de aplicación el tsunami ocurrido en el distrito de Tambo de Mora, región lea, el cual fue consecuencia del terremoto que ocurrió el 15 de agosto de 2007 a las 6:41 pm hora peruana, con magnitud Mw 8.0, cuyo epicentro se localizó en las coordenadas 13.4°S 76°0, con una profundidad de 39 km según la United State Geological Survey (USGS). En el modelamiento numérico del tsunami, para la fase de generación, la deformación inicial de la superficie del océano o condición inicial del tsunami es determinado con las ecuaciones propuestas por Okada (1985) asumiendo dos fuentes sísmicas de mecanismo focal, modelo de dislocamiento uniforme y modelo de dislocamiento heterogéneo. El primer modelo está basado en la solución sísmica propuesta por CMT Harvard Solution y el segundo modelo basado en los parámetros sísmicos propuestos en Herbert H. (2009) y Fritz H. (2008). El análisis de las señales mareográficas calculadas con ambos modelos muestra que el modelo de dislocamiento heterogéneo presenta mejor consistencia con el mareograma registrado en la estación mareográfica del Callao. Por lo tanto este modelo es usado en las siguientes fases del modelamiento del tsunami. La Fase de propagación es llevada a cabo basado en la teoría de aguas poco profundas con el código fuente TUNAMI_N2 (Tohoku University’s Numérica! Analysis Model for Investigation of Near-field tsunamis, versión 2) desarrollado en la Universidad de Tohoku, Japón, el cual fue previamente adaptado para las condiciones de Perú. Los resultados muestran que la ola del tsunami alcanzó las costas del distrito de Tambo de Mora aproximadamente 17 minutos después de ocurrido el sismo y aproximadamente 50 minutos después a la estación mareográfica ubicada en la Punta-Callao. La fase de inundación es calculada con el mismo modelo numérico y usando una batimetría basada en sondajes hechos por la Dirección de Hidrografía y Navegación (DHN) y una topografía tomada de la imagen satelital del sensor Advanced Spacebome Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) ambos con una resolución espacial de 30m. Los resultados teóricos muestran que la altura de inundación máxima es aproximadamente 3.47m y la distancia de inundación máxima es aproximadamente 540 m. Los cuales comparados con las mediciones hechas por DHN para el distrito de Tambo de Mora, donde la altura máxima de inundación y la distancia máxima de inundación son de 2.91 m y 483.60 m. respectivamente, presentan una consistencia razonable, considerando los valores asumidos en los cálculos numéricos, la resolución espacial de la topografía y la complejidad del modelo de fuente sísmica. Finalmente, se estima una función de fragilidad o curva de fragilidad mediante un análisis de correlación estadística de los resultados numéricos de inundación y una base de datos geoespacial, la cual fue elaborada mediante la integración de los datos de campo post-tsunami, recopilados por el Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) y una comparación multitemporal de imágenes satelitales pre y post evento en el distrito de Tambo de Mora. El resultado de este análisis muestra que la probabilidad de daños por tsunami con alturas de inundación menores a 1.5 m. es de alrededor 15%, con alturas de inundación entre 1.5 m. y 2.5m. la probabilidad de daño aumenta de 15% a 60%, finalmente con alturas de inundación mayores a 2.5 m. la probabilidad de daño crece considerablemente. Sin embargo, es muy importante señalar que esta curva de fragilidad no solo representa los daños producidos por la inundación por el tsunami, sino también por los efectos del propio terremoto. Siendo esta la razón fundamental por la cual esta curva de fragilidad representa un resultado preliminar para establecer una relación cuantitativa entre las alturas de inundación por tsunami y los daños producidos por este. Adicionalmente, esta curva de fragilidad solo representa las características estructurales locales presentes en las edificaciones, tales como el material de edificación, albañilería y adobe, así como la altura de edificación que es de dos pisos.