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UCERF3

El Pronóstico Uniforme de Rupturas Sísmicas de California 2015, Versión 3 , o UCERF3 , es el último pronóstico oficial de rupturas sísmicas (ERF) para el estado de California , que reemplaza al UCERF2 . Proporciona estimaciones autorizadas de la probabilidad y la gravedad de rupturas sísmicas potencialmente dañinas en el largo y corto plazo. La combinación de esto con modelos de movimiento del suelo produce estimaciones de la gravedad del temblor de tierra que se puede esperar durante un período determinado ( peligro sísmico ) y de la amenaza al entorno construido ( riesgo sísmico ). Esta información se utiliza para informar el diseño de ingeniería y los códigos de construcción, la planificación para desastres y la evaluación de si las primas de seguro contra terremotos son suficientes para las posibles pérdidas. [1] Se puede calcular una variedad de métricas de riesgo [2] con UCERF3; una métrica típica es la probabilidad de un terremoto de magnitud [3] M 6,7 (el tamaño del terremoto de Northridge de 1994 ) en los 30 años (vida típica de una hipoteca) desde 2014.

El UCERF3 fue preparado por el Grupo de Trabajo sobre Probabilidades de Terremotos de California (WGCEP), una colaboración entre el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el Servicio Geológico de California (CGS) y el Centro de Terremotos del Sur de California (SCEC), con una importante financiación de la Autoridad de Terremotos de California (CEA). [4]

California (delineada en blanco) y zona de amortiguamiento que muestra las 2606 subsecciones de fallas de UCERF 3.1. Los colores indican la probabilidad (como porcentaje) de experimentar un terremoto de magnitud ≥ 6,7 en los próximos 30 años, teniendo en cuenta la tensión acumulada desde el último terremoto. No incluye los efectos de la zona de subducción de Cascadia (no se muestra) en la esquina noroeste.

Reflejos

Un logro importante de UCERF3 es el uso de una nueva metodología que puede modelar rupturas multifalla como las que se han observado en terremotos recientes. [5] Esto permite que la sismicidad se distribuya de una manera más realista, lo que ha corregido un problema con estudios anteriores que sobreestimaban terremotos de tamaño moderado (entre magnitud 6,5 y 7,0). [6] Ahora se cree que la tasa de terremotos de magnitud (M [7] ) 6,7 y mayores (en todo el estado) es de aproximadamente uno cada 6,3 años, en lugar de uno cada 4,8 años. Por otro lado, ahora se esperan terremotos de magnitud 8 y mayores aproximadamente cada 494 años (en comparación con 617). [8] De lo contrario, las expectativas generales de sismicidad están en general en línea con los resultados anteriores. [9] (Véase la Tabla A para un resumen de las tasas generales).

La base de datos del modelo de fallas se ha revisado y ampliado para cubrir más de 350 secciones de fallas, en comparación con las 200 de UCERF2, y se han agregado nuevos atributos para caracterizar mejor las fallas. [10] También se han realizado varias mejoras técnicas. [11]

1. De la Tabla 7 en Field et al. 2015, pág. 529. "M" es magnitud del momento (pág. 512).

Ubicación de las fallas principales en la siguiente tabla, con segmentos codificados por color para mostrar la tasa de deslizamiento (hasta 40 mm por año). [12]

De las seis fallas principales evaluadas en estudios anteriores, la falla de San Andrés del Sur sigue siendo la que tiene más probabilidades de experimentar un terremoto de magnitud ≥ 6,7 en los próximos 30 años. El mayor aumento de dicha probabilidad se da en la falla de Calaveras (véase el mapa de fallas principales para su ubicación), donde el valor medio (más probable) se ha fijado ahora en el 25 %. El valor anterior, del 8 %, es inferior al mínimo que se espera ahora (10 %). Se cree que la subestimación anterior se debe principalmente a que no se modelaron las rupturas de múltiples fallas, lo que limitó el tamaño de muchas rupturas. [13]

La mayor disminución de probabilidad se da en la falla de San Jacinto , que pasó del 32% al 9%. Nuevamente, esto se debe a la ruptura de múltiples fallas, pero aquí el efecto es que hay menos terremotos, pero es más probable que sean más grandes (M ≥ 7,7) [14].

Tabla B

Notas.
1. Adaptado de la Tabla 6 en Field et al. 2015, p. 525. Los valores se agregan a partir de las secciones de falla que comprenden cada falla. Algunas secciones tienen probabilidades individuales más altas; consulte la Tabla 4 en Field et al. 2015, p. 523. "M" es la magnitud del momento (p. 512).
2. Estas son las seis fallas para las que UCERF2 tenía suficientes datos para realizar un modelo de renovación de tensiones. La zona de falla de Hayward y la falla de Rodgers Creek se tratan como una sola falla; la falla de San Andrés se trata como dos secciones.
3. Secciones de fallas UCEF3, con enlaces a mapas de "participación" para cada sección (delineadas en negro), que muestran la tasa (en color) en que esa sección participa en rupturas con otras secciones. Los mapas de participación para todas las secciones de fallas están disponibles en http://pubs.usgs.gov/of/2013/1165/data/UCERF3_SupplementalFiles/UCERF3.3/Model/FaultParticipation/ Algunas fallas han tenido secciones agregadas o divididas desde UCERF2.
4. Números de fallas de la base de datos de pliegues y fallas cuaternarias del USGS, con enlaces a informes resumidos. Los mapas de la base de datos de pliegues y fallas cuaternarias ya no están disponibles.
5. Longitudes de UCERF-2, Tabla 4; pueden variar de los valores QFFDB.
6. Las probabilidades mínimas y máximas corresponden a las alternativas menos y más probables en el árbol lógico; la media es un promedio ponderado.
7. No se incluyen las tasas de deslizamiento debido a la variación entre secciones y modelos de deformación. Véase la figura C21 (a continuación) para obtener una ilustración.

Metodología

Los terremotos de California son el resultado del deslizamiento de la placa del Pacífico , que se dirige aproximadamente al noroeste, más allá del continente norteamericano. Esto requiere una adaptación de 34 a 48 milímetros (aproximadamente una pulgada y media) de deslizamiento por año, [19] con parte de ese deslizamiento absorbido por partes de la provincia de Basin and Range al este de California. [20] Este deslizamiento es compensado por rupturas (terremotos) y deslizamiento asísmico en las diversas fallas, con una frecuencia de rupturas que depende (en parte) de cómo se distribuye el deslizamiento a través de las diversas fallas.

Modelado

Los cuatro niveles de modelado de UCERF3 y algunas de las alternativas que forman el árbol lógico. [21]

Al igual que su predecesor, UCERF3 determina esto basándose en cuatro capas de modelado: [22]

  1. Los modelos de fallas (FM 3.1 y 3.2) describen la geometría física de las fallas más grandes y más activas .
  2. Los modelos de deformación determinan las tasas de deslizamiento y los factores relacionados para cada sección de falla, cuánta tensión se acumula antes de que se rompa una falla y cuánta energía se libera después. Se utilizan cuatro modelos de deformación que reflejan diferentes enfoques para manejar la dinámica de los terremotos.
  3. El modelo de tasa de terremotos (ERM) reúne todos estos datos para estimar la tasa de ruptura a largo plazo.
  4. El modelo de probabilidad estima qué tan cerca (listo) está cada segmento de falla de romperse dada la cantidad de estrés acumulado desde su última ruptura.

Las primeras tres capas de modelado se utilizan para determinar las estimaciones a largo plazo, o independientes del tiempo, de la magnitud, la ubicación y la frecuencia de los terremotos potencialmente dañinos en California. El modelo dependiente del tiempo se basa en la teoría del rebote elástico , que establece que después de que un terremoto libera la tensión tectónica habrá algún tiempo antes de que se acumule suficiente tensión para causar otro terremoto. En teoría, esto debería producir cierta regularidad en los terremotos en una falla determinada, y conocer la fecha de la última ruptura es una pista de cuán pronto se puede esperar la próxima. En la práctica, esto no es tan claro, en parte porque las tasas de deslizamiento varían, y también porque los segmentos de falla se influyen entre sí, por lo que una ruptura en un segmento desencadena la ruptura en los segmentos adyacentes. Uno de los logros de UCERF3 es manejar mejor este tipo de rupturas multifalla. [23]

Las distintas alternativas (véase el diagrama), tomadas en diferentes combinaciones, forman un árbol lógico de 1440 ramas para el modelo independiente del tiempo y, cuando se tienen en cuenta los cuatro modelos de probabilidad, 5760 ramas para el modelo dependiente del tiempo. Cada rama se evaluó y ponderó de acuerdo con su probabilidad e importancia relativas. Los resultados de UCERF3 son un promedio de todas estas alternativas ponderadas. [24]

"La Gran Inversión"

En UCERF2, cada falla se modeló por separado, [25] como si las rupturas no se extendieran a otras fallas. Se sospechó que esta suposición de segmentación de fallas era la causa de que UCERF2 predijera casi el doble de terremotos en el rango de M 6,5 a 7,0 de los que realmente se observaron, y es contraria a la ruptura por fallas múltiples que se observa en muchos terremotos. [26]

El UCERF3 subdivide cada sección de falla (según el modelo de fallas) en subsecciones (2606 segmentos para FM 3.1 y 2665 para FM 3.2), y luego considera las rupturas de múltiples segmentos independientemente de la falla principal a la que pertenecen. Después de eliminar las rupturas consideradas improbables, hay 253 706 posibilidades para considerar para FM 3.1 y 305 709 para FM 3.2. Esto se compara con menos de 8000 rupturas consideradas en el UCERF2 y refleja la alta conectividad del sistema de fallas de California. [27]

Fig. C21 del Apéndice C. [28] Gráficos de tasas de deslizamiento en dos fallas paralelas (San Andrés y San Jacinto) determinados por tres modelos de deformación y un modelo "geológico" basado completamente en tasas de deslizamiento observadas, que muestran variaciones a lo largo de cada segmento. La gran inversión resuelve estas y muchas otras variables para encontrar valores que proporcionen un mejor ajuste general.

Un logro significativo de UCERF es el desarrollo de un enfoque a nivel de sistema llamado "gran inversión". [29] Este utiliza una supercomputadora para resolver un sistema de ecuaciones lineales que satisface simultáneamente múltiples restricciones, como tasas de deslizamiento conocidas, etc. [30] El resultado es un modelo (conjunto de valores) que se ajusta mejor a los datos disponibles. Al equilibrar estos diversos factores, también proporciona una estimación de cuánta sismicidad no se tiene en cuenta en el modelo de fallas, posiblemente en fallas aún no descubiertas. La cantidad de deslizamiento que ocurre en fallas no identificadas se ha estimado entre 5 y aproximadamente 20 mm/año dependiendo de la ubicación (generalmente más alta en el área de LA) y el modelo de deformación, con un modelo que alcanza los 30 mm/año justo al norte de LA. [31]

Evaluación

Si bien el modelo UCERF3 representa una mejora considerable con respecto al modelo UCERF2 [32] y la mejor ciencia disponible hasta la fecha para estimar el riesgo sísmico de California, [33] los autores advierten que sigue siendo una aproximación del sistema natural. [34] Hay una serie de suposiciones en el modelo independiente del tiempo [35] , mientras que el modelo final (dependiente del tiempo) explícitamente "asume que el rebote elástico domina otros procesos conocidos y sospechosos que no están incluidos en el modelo". [36] Entre los procesos conocidos que no están incluidos se encuentra la agrupación espaciotemporal. [37]

Existen varias fuentes de incertidumbre, como el conocimiento insuficiente de la geometría de las fallas (especialmente en profundidad) y las tasas de deslizamiento [38] , y existe un desafío considerable en cómo equilibrar los diversos elementos del modelo para lograr el mejor ajuste con las observaciones disponibles. Por ejemplo, existe dificultad para ajustar los datos paleosísmicos y las tasas de deslizamiento en la falla de San Andrés del sur, lo que da como resultado estimaciones de sismicidad que son aproximadamente un 25% menores que las observadas en los datos paleosísmicos. Los datos se ajustan si se relaja una cierta restricción (la distribución de magnitud-frecuencia regional), pero esto trae de vuelta el problema de sobrepredecir eventos moderados [39] .

Un resultado importante es que la relación de Gutenberg-Richter (GR) generalmente aceptada (que establece que la distribución de los terremotos muestra una cierta relación entre la magnitud y la frecuencia) es incompatible con ciertas partes del modelo UCERF3 actual. El modelo implica que lograr la coherencia de la GR requeriría ciertos cambios en la comprensión sismológica que "caen fuera de los límites actuales de aceptabilidad a nivel de consenso". [40] Si la relación de Gutenberg-Richter es inaplicable a la escala de fallas individuales, o si alguna base del modelo es incorrecta, "será igualmente profundo científicamente y bastante importante con respecto al riesgo". [41]

Véase también

Notas

  1. ^ Field et al. 2013, pág. 2.
  2. ^ Para una lista de métricas de evaluación disponibles a partir de 2013, consulte la Tabla 11 en Field et al. 2013, pág. 52.
  3. ^ Siguiendo la práctica sismológica estándar, todas las magnitudes de los terremotos se expresan aquí según la escala de magnitud de momento . Esto generalmente es equivalente a la más conocida escala de magnitud de Richter .
  4. ^ Field et al. 2013, pág. 2.
  5. ^ Field et al. 2015, pág. 512.
  6. ^ Campo 2015, págs. 2–3.
  7. ^ A menos que se indique lo contrario, todas las magnitudes de los terremotos aquí presentadas corresponden a la escala de magnitud de momento , según Field et al. 2015, pág. 512.
  8. ^ Campo 2015.
  9. ^ Campo 2015.
  10. ^ Campo y col. 2013, págs. xiii, 11.
  11. ^ Campo y otros. 2013.
  12. ^ Figura 4 en Field et al. 2015, pág. 520.
  13. ^ Field et al. 2015, págs. 525–526; Campo 2015.
  14. ^ Field et al. 2015, págs. 525–526; Campo .
  15. ^ Topadora y col. 2009, págs. 1746-1759
  16. ^ Yeats 2012, pág. 92
  17. ^ Hartzell y Heaton 1986, pág. 649
  18. ^ Oppenheimer y otros, 2010
  19. ^ Parsons y col. 2013, pág. 57, Cuadro C7.
  20. ^ Parsons y otros. 2013, pág. 54.
  21. ^ Figura 3 de Field et al. 2015, pág. 514.
  22. ^ Field et al. 2013, pág. 5.
  23. ^ Field et al. 2015, pág. 513.
  24. ^ Field et al. 2015, pág. 521.
  25. ^ Field et al. 2013, pág. 27.
  26. ^ Field et al. 2013, pág. 3; Field 2015, pág. 2.
  27. ^ Field et al. 2013, págs. 27–28, 51.
  28. ^ Parsons y otros, 2013
  29. ^ Field 2015, pág. 5; Field et al. 2013, págs. 3, 27–28. Véase Page et al. 2014 para más detalles.
  30. ^ Field y otros. 2013, pág. 51.
  31. ^ Page et al. 2014, págs. 44-45, Fig. C16.
  32. ^ Field y otros. 2013, pág. 90.
  33. ^ Field et al. 2015, pág. 541.
  34. ^ Field et al. 2015, págs. 512, 539. En un informe anterior, Field et al. (2013, pág. 7) lo llaman una "aproximación burda".
  35. ^ Véase la Tabla 16 en Field et al. 2013, pág. 89, que enumera 15 supuestos clave.
  36. ^ Field et al. 2015, pág. 541.
  37. ^ Field et al. 2015, pág. 512.
  38. ^ Field y otros. 2013, pág. 87.
  39. ^ Field et al. 2013, págs. 88-89. Discusión en las págs. 55-56.
  40. ^ Field et al. 2013, págs. 86-87. En concreto, la coherencia de la RG parece requerir uno o más de los siguientes factores: "(1) un mayor grado de deslizamiento tanto dentro como fuera de las fallas; (2) una mayor tasa de terremotos a largo plazo en toda la región (y una variabilidad temporal significativa en fallas como la SAF); (3) una mayor conectividad de fallas en todo el estado (por ejemplo, ~M8 en cualquier lugar); y (o) (4) una menor rigidez de corte".
  41. ^ Field y otros. 2013, pág. 87.

Fuentes

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  • Parsons, Tom; Johnson, Kaj M.; Bird, Peter; Bormann, Jayne; Dawson, Timothy E.; Field, Edward H.; Hammond, William C.; Herring, Thomas A.; McCaffrey, Rob; Shen, Zhen-Kang; Thatcher, Wayne R.; Weldon II, Ray J.; Zeng, Yuehua (2013), "Apéndice C – Modelos de deformación para UCERF3", Servicio Geológico de Estados Unidos , Informe de archivo abierto 2013–1165.

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