Considerado el terremoto de mayor magnitud registrado en 2014 a nivel mundial, el terremoto de Arica y Parinacota, sacudió el norte de Chile el 1 de abril, registrando un terremoto de 8.1 grados en Iquique, y afectando las regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá, Antofagasta y al Departamento de Tacna en Perú. El epicentro estuvo a 83 kilómetros al noroeste de Iquique con una duración de tres minutos. Este terremoto generó un tsunami moderado que afectó principalmente a la ciudad de Iquique, con botes que encallaron en la costa y algunos naufragios en Caleta Riquelme (Iquique).
Este evento, sumado a los antecedentes históricos de la zona de subducción –considerada altamente activa y con una brecha sísmica madura en la cuenca del Pacífico suroeste–, inspiró al oceanógrafo de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, doctor en Ciencias Geológicas de la Universidad Católica del Norte e investigador CIGIDEN, Juan González-Carrasco, para desarrollar una propuesta metodológica para la estimación de amenazas de tsunamis, focalizado en el norte de Chile y sur de Perú.
“Durante el periodo que estuve realizando mi doctorado en 2014 y 2015, se produjeron dos eventos tsunamigénicos, que si bien fueron moderados, nos dan una luz acerca de los procesos que se requieren para estimar de forma correcta una próxima amenaza de tsunami”, planteó el investigador, durante la charla, “Patrones de ruptura estocásticos: una aproximación para la estimación de amenaza de tsunami”. Su presentación fue realizada el 18 de junio en el marco de las Geocharlas T3.
Zona sísmica en el norte
Esta investigación corresponde al trabajo doctoral de Juan González, quien actualmente es investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de la Santísima Concepción. Su investigación analiza las características plausibles de la amenaza de tsunami en la brecha sísmica del norte de Chile. “De acuerdo a la información analizada en la zona, se espera un evento mayor al tsunami de ocurrido en 2014”, comentó.
Arica, Iquique, Tocopilla, Mejillones y Antofagasta son las principales ciudades costeras que podrían verse gravemente afectadas por una inminente amenaza de tsunami, incluyendo la infraestructura crítica como termoeléctricas y plantas desaladoras que soportan la industria minera de la zona. Para analizar dicha amenaza, el investigador generó 400 escenarios posibles de un evento tsunamigénico, utilizando un modelo de estimación de deslizamiento estocástico, incluyendo parámetros geométricos de la zona de subducción Nazca-Sudamérica.
“En general, la estimación de amenaza de un tsunami en nuestro país se realiza usando escenarios históricos que se generan en base a modelos de deslizamiento homogéneos –con largos y anchos de ruptura–, y donde se usan relaciones de escalamiento”, especificó el investigador CIGIDEN.
Zonas costeras y tsunami
Dentro de los escenarios plausibles estimados, para las cinco localidades que se verían afectadas por un nuevo tsunami, se observó un comportamiento similar. En la zona costera de Tocopilla, por ejemplo, se aprecian tres peaks de arribo (de olas) con un proceso de inundación en un periodo de 1 hora y media. El segundo peak presenta una amplitud de onda mayor. En Arica, en tanto, se observaron cuatro peaks principales de arribo y que podrían llegar en un periodo de hasta tres horas, aunque la actividad del tsunami podría durar más de cuatro horas. Finalmente, en Iquique la estimación arroja que los mismos cuatro peaks llegarían en tan solo una hora, y en Mejillones el tsunami llegaría en las dos primeras horas, al igual que en Antofagasta.
“Los tiempos de arribo son relativamente cortos para la mayoría de los escenarios, entre 12 a 15 minutos. La profundidad de flujo varía entre 15 a 30 metros y los tiempos de inundación varían bastante. Estos resultados a la vez dan pie para una discusión interesante sobre el retraso que presentaron las ondas del tsunami de 2010 en algunas localidades que se encontraban cerca de la zona de ruptura“, propuso Juan González.
La investigación también indica que las inundaciones no superarían la cota topográfica de los 30 metros, un aspecto relevante considerando que en Chile esta medida se utiliza como un indicador de zona de seguridad. “En todos los escenarios que hemos modelado, complementó el investigador, no se ha superado esa cota y esto puede ser un resultado interesante para los procesos de evacuación y definición de las zonas seguras”.
Etapas de la modelación
Durante su charla, el experto explicó que la investigación comenzó con la búsqueda de algunas estructuras físicas de alta tracción y acoplamiento ubicadas en el norte de Chile denomina dasasperezas. “Queríamos saber si estas asperezas tienen influencia sobre los escenarios de tsunamis que se podían generar. Las asperezas son estructuras físicas que existen en la zona de subducción y cuya naturaleza es de origen discutible. Estas zonas de acumulación de deslizamiento (slip) son importantes en la nucleación de terremotos y en consecuencia para la generación tsunamis” explicó.
Como resultado se identificaron dos zonas principales: una en el sur del Perú y otra en la zona costera de Tocopilla. Ambas presentan posibles nucleaciones de grandes terremotos y asociadas al alto potencial tsunamigénico de la brecha sísmica en el norte, que permiten generar una correcta estimación del proceso de generación e inundación de un tsunami. Adicionalmente, se consideraron parámetros como la resonancia y la morfología costera.
Para la modelación de un tsunami es necesario generar la condición inicial, la propagación hidrodinámica del fenómeno y la inundación posterior en la zona costera. La condición inicial se genera con un algoritmo Okada, basada en información geológica, como parámetros geométricos, ángulo de rumbo, buzamiento y ángulo de deslizamiento. El algoritmo se introduce en la formulación del modelo y genera una condición inicial que es un espejo de la deformación del fondo marino.
De acuerdo a Juan González, la información de deslizamiento se obtiene principalmente de modelos de falla finita o de estimaciones de eventos históricos. El gran terremoto de 1877, por ejemplo, constituye un importante antecedente para la investigación de tsunamis, ya que este fenómeno presenta condiciones similares al terremoto ocurrido en 2014, aunque en menor escala y alerta sobre la posibilidad de un evento similar o mayor en el futuro.
Para la propagación –que es la parte más compleja de la modelación según el investigador–, se utilizan ecuaciones de aguas someras, incluyendo componentes de velocidad en la vertical. “Esto sucede porque el tsunami no tiene condiciones de onda rompiente y eso lo imaginamos viendo las imágenes del terremoto de Tohoku en 2011, donde la propagación del tsunami se produce con un efecto similar a una pared de agua, lo que quiere decir que tiene velocidad en la vertical”, sostuvo durante su exposición.
