Estimación robusta de la magnitud y mecanismo focal basado en la Fase W (Tsunami Early Warning System) Sebastián Riquelme M. Rodrigo Sánchez O. Centro Sismológico Nacional Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Universidad de Chile

El Problema Chileno Fuente Sísmica

Nicaragua 1992 “Tsunami Earthquake” Para Chile????? We don’t know

Zona Acoplada Figura 3. Fuente Bejar-Pizarro et al Kausel Mw=8.9 Lomnitz Mw=8.0 Comte y Pardo Mw=8.8 Abe Mw=9.0 IPGP 7.9 cm/yr Figura 1. Fuente Sallares y Ranero.2005 Figura 2. Fuente Moscoso et al.2011 N 23.5 S 34-35

Lay y Kanamori, 2011

Historia

Implementar W-Phase al contexto geodinámico de la subducción en Chile. Actualmente es lo más avanzado como método rápido para estimar el potencial de tsunami de un terremoto a partir de parámetros sísmicos (localización, mecanismo y magnitud). W-Phase lleva información de la fuente sísmica en periodos largos (far field & near field)  es más rápida que las ondas superficiales  Su éxito como herramienta de un sistema de alerta sísmica/tsunamis. Robusta para grandes terremotos y terremotos lentos. I. Introducción

PLACAS Y TECTONICA DORSAL SUBDUCTION FALLA TRANSFORMANTE

¿ Por qué es tan importante el mecanismo focal de un Terremoto?

Obtención del Tensor de Momento Sísmico Métodos Tradicionales (CMT, BCMT, SLU-CMT,etc) (Antes de W-Phase) 1. Método de Polaridades 2. Harvard GCMT,1981 Diezwonski, Woodhouse, Chou Tiempos involucrados: 1. Polaridades : Red global (T> min a horas) 2. G-CMT : Red Global (T> 30 min )

W-Phase

II. Definición La fase W, tiene período entre 100 a 1000 segundos, entre las ondas P y S. Teoría de rayos, superposición de P, PP, SP y S. Modos Normales (Gilbert,1970, Diezwonki, Woodhouse y Chou 1981 ): Esta representación permite obtener el mecanismo de la falla a partir de la inversión.

Selección de W-Phase de un registro VBB Caso registro con saturación Registro Original VBB (LHZ) Desplazamiento x deconvolución en el dominio de Fourier Desplazamiento x deconvolución causal en el dominio del tiempo

A partir de la suma de modos normales, y la fase W observada, es posible obtener el tensor de momento y los parámetros de la falla, además del hipocentro y la magnitud. La velocidad de grupo de la fase W varia entre 4.5 y 9 km/s. Fase W: 6 min Métodos Tradicionales: 30 min III. Aplicación

Caso Global

Importancia de la W-phase Tsunamis FechaTerremotoFuenteMwH[mts] Sumatra-AndamanTsunamigenic Earthquake9, Papua Nueva GuineaEarthquake +landslide7, HokkaidoTsunamigenic7,8 5 a ValdiviaTsunamigenic Earthquake9, Lituya BayEarthquake + Rockslide7,9 520 max AleutianTsunami Earthquake7,4 10 avg SanrikuTsunami Earthquake7,2 10 avg KrakatoaVolcanic Eruption- 15 max NicaraguaTsunami Earthquake7,63 a 8

III. Ejemplos Terremoto de Nicaragua 1992 Terremoto de Bolivia 1994 Terremoto Costa afuera Chile 2001 Terremoto de Japón 2003 Sumatra 2004 y 2005 Terremoto de Tarapacá del 2005 Terremoto de Tocopilla del 2007 Terremoto del Maule 2010 Terremoto de California 2010 Terremoto de Nueva Zelanda 2011 Terremoto de Honshu 2011 Terremotos Norte tiempo real datos CSN

Terremoto Silencioso (Tsunami Earthquake) de Nicaragua 1992 M w =7.6

Terremoto de Bolivia 1994 M w =8.3 Mayor Terremoto Profundo (H>500 km) con Registros VBB

Sumatra 2004 y 2005

Sumatra 2004 M w =9.4 FechaTerremotoFuenteMwMtH[mts] SumatraTsunamigenic Earthquake9,39, AlaskaTsunamigenic9,49, ValdiviaTsunamigenic Earthquake9,59,420 5 cm/año 1.4 cm/año

Sumatra 2004 M w =9.4

Sumatra 2005 M w =8.6 AñoMagnitud

Sumatra 2004 M w =9.4 Centroide optimizado

Terremoto de Tarapacá 2005, M w =7.7 Profundidad Intermedia H=100 km (Tipo Chillán 1939)

Terremoto de Tocopilla 2007, M w =7.7 Terremoto tipo thrust down-dip

California 2010 M w =7.3 Nueva Zelanda 2011, M w =6.1 Sismos Corticales (H< 20 km)

Terremoto del Maule 2010 M w =8.8 Tipo Thrust Solución óptima del Centroide (RMS mínimo)

W-phase concatenada por estación

Terremoto de Japón 2011 M w =9.0

Z. Duputel, 2011 Terremoto de Japón 2011 M w =9.0

Wphase concatenada por estación

Tsunami Japón 2011 Amplitudes máximas Run-up v/s latitud Run-up real Mori et. al., 2011

Terremoto 02/04/2011, M w =5.9 DGF Universidad de Chile Terremoto 17/04/2011, M w =5.8 DGF Universidad de Chile Terremoto 01/06/2011, M w =6.2 DGF Universidad de Chile CSN v/s USGS

Terremoto 25/03/2012, Maule, M w =7.2 T<15 min

Terremoto 25/03/2012, Maule, M w =7.2

Coherencia entre Mw deW-Phase v/s Mw de G-CMT Mw  Parámetro fundamental para un sistema de Alerta de Tsunamis

W-phase  Incorpora Q para estimar Mw Terremoto del Maule 2010 M w =8.8 v/s Sismo 25/03/2012 M w =7.2

W-phase CSN Mw v/s GCMT (Columbia University) Mw

Observado Sintético

VENTANA TEMPORAL W-PHASE IMPLEMENTACION ORIGINAL ESCALA GLOBAL ~13 min ~21 min

VENTANA TEMPORAL W-PHASE DESARROLLO PARA CHILE ~5 min ~21 min

VENTANA TEMPORAL W-PHASE DESARROLLO PARA CHILE Ampliación

IV. Caso Global y Regional

W-phase v/s Distancia

Caso Regional -Chile

Rango Alerta Tsunamis Acelerógrafos Broad Band GPS

OPERATIVO PARA SISMOS EN PERU Terremoto 28/10/2011, Perú, M w =6.9 T< 15 min CAPACIDAD ACTUAL:  CHILE COMO CENTRO SISMOLÓGICO REGIONAL DE CMT PARA TODA AMERICA DEL SUR

V. FALTA  Tiempo Real 1.Red Apropiada de estaciones Banda Ancha 2.Hipocentro (Lat, Long, Depth, T.O) 3.Mw (CSN Mw ~ ML) 4.Hipocentro ~ Centroide 5.Half Duration ~ (Dahlen,1998) 6.Filtros-Corner Frecuency (Hayes, Rivera y Kanamori) Robustecer : Sistema de comunicaciones Sistemas Red Actual SSUCH Redundancia en todo el Sistema Data-Center de alta tecnología (acceso y storage) Personal Técnico y Sismólogos

Tsunami por Falla Normal Samoa 2009, M w =8.1

Conclusiones Este método permite en tiempo real, de manera fácil y robusta el monitoreo del potencial de tsunami de cada terremoto. Las funciones de Green están pre-calculadas: no se requiere mucho tiempo para realizar la inversión. Todo el proceso se realiza en el dominio del tiempo por ello su rápidez. Con sismómetros de banda ancha a distancias regionales < 10º, la información puede ser recolectada dentro de 6 minutos después de ocurrido el evento. La fase W es bastante limpia y calza bien con las formas de onda sintéticas. Fase W: información extra de la fuente: centroide y mecanismo. Input IMPORTANTE para el modelamiento de Tsunamis y falla finita. Necesidad imperiosa de una Red de Acelerógrafos, Red de BB y Red de GPS en todo Chile especialmente hacia el Sur de Chile.