Thesis:

Adaptación de fórmulas empíricas enfocadas en la generación de curvas para la evaluación temprana de tsunamis basadas en Intensidad Modificada de Mercalli.

In recent years, Chile has been exposed to an important number of strong earthquakes that havetriggered tsunamis of different amplitudes and extension. Notable examples include the Maule earthquake(Mw 8.8), which took place on February 27th, 2010; the Iquique earthquake (Mw 8.2), on April1st, 2014; and the Illapel earthquake (Mw 8.3), on September 16th, 2015. These events permittedthe identification of some weaknesses of the then existing Chilean Tsunami Warning System, and thecreation of an improvement strategy that has been implemented recently, which corresponds to theIntegrated System of Tsunami Predicion and Alert (SIPAT, in Spanish). Despite these improvements,there is still some uncertainty regarding to the exact area potentially affected by a tsunami immediately,and more importantly, a finite time before solutions are found. These difficulties are mainlydue to the time restraints of the way the information flows between the three entities in charge of theevaluation (ONEMI, CSN and SHOA), and the time required to process the data. Hence the necessityof a supplementary evaluation method that helps define the evacuation area.In this work, an analysis of the potential relation between the intensity of an earthquake (via theModified Mercalli Intensity, MMI) and the occurrence of a tsunami and its expected wave amplitudeis performed, taking into account the distance from the point of interest to the hypocenter and theearthquake magnitude. Thus, the objective is to test whether the Mercalli Intensity Scale can be usedas a tool to support the existing system from a technical point of view, during the period when noother technical assessment is available.First, a series of empirical formulae relating the intensity with either Peak Ground Accelerationor Peak Ground Velocity, and others that relate PGA or PGV with the parameters that define theearthquake (e.g. depth, magnitude, dip, strike, among others) are tested and calibrated. To performthis, data available from earthquakes occurred between 2011 and 2014 are used. In order to validateour scheme, additional data from 2015 earthquakes are utilized. The result is an empirical relationshipbetween MMI, hypocentral distance and earthquake magnitude.Next, to obtain the corresponding tsunami hazard, numerical simulations of a range of scenariosare performed to ensure data coverage and statistical robustness. Here, a series of points of interestlocated around nine coastal cities are considered to create city-specific charts which relate tsunamihazard with magnitude and hypocentral distance. A city-specific approach is used under the premisethat a tsunami would vary greatly in different locations, even under the same source conditions, dueto bathymetric and topographic controls.Through the completion of the aforementioned steps, an additional way to evaluate the risk of atsunami after a considerably large seismic event is available for use and, in consequence, the currentevaluation system is reinforced, improving the preparation and response times against an eventual emergency.

En los últimos años, Chile se ha visto expuesto a un importante número de sismos de gran magnitud, que han sido causa directa de tsunamis de amplitud y extensión variables. Los ejemplos más importantes son el terremoto del Maule (Mw 8.8), ocurrido el 27 de febrero de 2010; el de Iquique (Mw 8.2), el día 1 de abril de 2014; y el de Illapel (Mw 8.3), el día 16 de septiembre de 2015. Estos eventos han permitido la identificación de algunas debilidades del Sistema de Alerta de Tsunamis existente, así como la planificación de una estrategia de mejora que ha sido implementada recientemente a través del Sistema Integrado de Predicción y Alarma de Tsunamis (SIPAT). A pesar de los avances conseguidos, aún existen incertezas relacionadas con el área que se verá afectada por el tsunami luego de la ocurrencia de un terremoto y dificultades asociadas al poco tiempo disponible para responder a la emergencia. Los problemas se suscitan principalmente debido al flujo de información entre las tres entidades a cargo (ONEMI, CSN y SHOA), y al tiempo que tarda el procesamiento de los datos. Es por esto que se requiere una primera estimación más rápida, que entregue una evaluación preliminar, para ejecutar la orden de evacuación del área determinada a partir de los primeros datos recibidos. En este trabajo se efectúa un análisis de la potencial relación existente entre la intensidad de un sismo (medida a través de la Intensidad Modificada de Mercalli, IMM) y la ocurrencia de un tsunami y su amplitud máxima esperada, tomando en consideración la distancia mínima al hipocentro y la magnitud de momento del sismo. En consecuencia, el objetivo principal consiste en determinar si la escala de Mercalli puede ser usada como una herramienta de soporte al sistema existente desde un punto de vista técnico en los instantes iniciales, período donde no existen otras formas de evaluación disponibles. En primer lugar, se analizan una serie de fórmulas empíricas que relacionan la intensidad con la máxima aceleración y velocidad del suelo (PGA y PGV, respectivamente, por sus siglas en inglés), y otras que relacionan PGA o PGV con los parámetros que definen a un sismo (tales como profundidad, magnitud, dip, strike, entre otros). Dicho análisis comprende su comparación y calibración al caso chileno. Para efectuar aquello, datos disponibles de sismos ocurridos entre 2011 y 2014 son empleados. A modo de validación de los resultados obtenidos, datos adicionales de sismos ocurridos en 2015 son utilizados. El resultado es una relación empírica entre IMM, distancia hipocentral y magnitud del sismo. Luego, para obtener el correspondiente nivel de peligro del tsunami asociado al sismo, se ejecutan simulaciones numéricas desde un conjunto de escenarios lo suficientemente amplio para cubrir una vasta variedad de situaciones y lograr robustez estadística. Estas simulaciones arrojan como resultado series de tiempo de la evolución del nivel del mar en puntos de observación previamente definidos (denominados como mareógrafos reales o virtuales, dependiendo de su ubicación). A partir de estos resultados se construyen gráficas que relacionan magnitud y distancia con el nivel de peligro esperado del correspondiente tsunami para nueve ciudades del país. Este enfoque es utilizado bajo el supuesto de que un tsunami variará considerablemente en sitios distintos, incluso bajo las mismas condiciones de generación, como consecuencia del control ejercido tanto por la batimetría como por la topografía local. Mediante la ejecución de los pasos anteriores, se obtiene una forma adicional de evaluar el peligro de tsunami existente luego de la ocurrencia de un sismo de tamaño considerable, favoreciendo el refuerzo del protocolo actual de evaluación, mejorando además los tiempos de preparación y respuesta frente a la eventual emergencia.