Simulación numérica del maremoto de Camaná del 2001

Simulaiónnuméria delmaremoto de Camanádel 2001

CésarJiménez *

Fenlab,Faultad de Cienias Físias, Universidad Naional Mayorde San Maros, Lima, Perú

Reibido17agosto2009Readmitido19noviembre2010Aeptado19diiembre2010

El 23 de junio de 2001 a las 15:33 hora loal, la iudad de Camaná y toda la región del sur del

Perúfueronremeidas por unfuerteterremoto demagnitud8.4 Mwy unaintensidaddeVIIIenla

esala deMeralli. El epientroseubió enel marfrenteaOoña (Arequipa).Luego deuna pausa

de15min. segeneró unmaremoto loalque destruyóelbalneario ostero deCamaná y produjo la

muertede24personasy62desapareidos.Esteeventoeselobjetodeestudiomedianteunaseriede

simulaionesnumériasimplementandoelmodeloTIMEparamaremotos,losresultadosobtenidosson

eltiempodearribo,elrun-up olamáximaalturadeinundaión,elmareogramasintétioyunmapa

deinundaión,losualespermitirándiseñarmedidasdemitigaióndeprobablesdesastresenelfuturo

porlasautoridadesompetentes.

Palabras laves:Maremoto,simulaión,tiempodearribo,run-up.

Numerial simulation of the 2001 tsunami of Camaná

On23June2001,at15:33loaltime,theCamanaityandalltheperuviansouthernregionwerehitby

astrongearthquakeofmagnitude8.4MwandmaximalintensityVIIIinMerallisale.Theepienter

wasloatedontheseaintheforefrontofOoña(Arequipa).Fifteenminuteslater,aloalizedtsunami

wasgenerated,whihdestroyedtheseasidetownofCamanáandausedthedeathof24peopleand62

missingpeople.ThiseventistheobjetstudythroughnumerialsimulationsimplementingtheTIME

modelfortsunamis,theresultsobtainedarethearrivaltime,therunup(maximalheightofooding),

synthetitidal gage reordings and ooding maps, whih will permit to design disaster mitigation

proeduresforfutureeventsbytheompetentauthorities.

Keywords:Tsunami;simulation;arrivaltime.

El 23 de junio de 2001 a las 15:33 hora loal, la

iudad de Camaná y toda la región del sur del Perú

fueronremeidasporunfuerteterremotodemagnitud

8.4 Mwyuna intensidaddeVIIIenlaesalade

Mer-alli. El epientro se ubió en el mar frentea Ooña

(Arequipa). Luego de una pausa de 15 min. se

gene-róunmaremotoloalquedestruyóelbalnearioostero

de Camaná y produjo la muerte de24 personas y 62

desapareidos.

Un maremotoesunonjuntode ondasdeaguade

gran longitud,onperíodosenel rangode5a 60

mi-nutos, o más, generadas por meanismos tales omo

explosiones volánias en islas; deslizamientos de

tie-rra submarinos; aída de roas a bahías o al oéano

ydesplazamientostetóniosasoiadosonterremotos.

Un terremotogeneradordemaremotosusualmente

es-tá asoiado azonas de subduión.Dado quemuhas

deestas zonasseenuentran bordeando lauenadel

Paío,lagranmayoríadelosmaremotosourrenen

elOéanoPaío.

Los maremotos se lasian, en el lugar dearribo

alaosta, según ladistaniao tiempodeviaje desde

sulugarde origen,en (1)maremotosloales, si el

lu-gardearriboenlaostaestámuyeranoodentrode

lazonadegeneraióndelmaremoto,delimitadaporel

áreadedisloaióndelfondomarinooamenosdeuna

horadetiempodeviajedesdesuorigen.(2)Maremotos

remotos,siellugardearriboestáamásde1000kmde

distaniadelazonadegeneraiónoenostas

extremo-opuestasatravésdelOéano Paío yamediodía o

másdetiempodeviajedelmaremotodesdeesazona[1℄.

Segúnlostestimoniosdelossobrevivientesdela

iu-daddeCamaná,pooantesdelterremotohuboun

re-tiradadelmarenalgunoslugaresy15minutosdespués

*

del terremoto se iniió el maremoto, destruyendo los

balnearios de Camaná. Este fue un maremoto

peque-ñoy loalque sóloafetó alos balnearios osterosde

Camaná. La altura de las olas alanzó hasta 7 m en

algunoslugares,onunrun-up de7myunadistania

deinundaiónmáximade 1,350 m. Hubo24muertos,

62 desapareidos y grandes pérdidas materiales. Este

terremoto-maremotodegénesistetóniaeselmás

fuer-tedesde1868queourrióenlaregiónsurdelPerú.El

periodo de reurreniade este tipo de evento parala

regióndelPerúynortedeChileesde100años[2℄.Los

parámetrosobtenidosporelInstitutoGeofísiodel

Pe-rú(IGP)fueronlossiguientes:

Horaloal : 23Jun200115h33m

Latitud : -16.20 o Longitud : -73.75 o Profundidad : 29km Magnitud : 8.4Mw

Intensidad : VIIIenOoña,Camaná

Loalizaión : 82kmalNorOestedeOoña

Con los datos obtenidospor el IGP hemos

imple-mentadoelprogramaTIMEparasimularlaourrenia

deeste maremotoy analizar endetalle los efetosdel

mismoenlasregionesosterasdeCamanáyomparar

onlosdatostestimoniales,paraellohemos

onsidera-dometodológiamentelas siguientesetapas que

expli-amosaontinuaión.

Área de estudio

LaproviniadeCamanáseubiaenlazonaentro

oidentaldelaRegiónArequipaa172kmdelaapital

delDepartamentodeArequipaytienealrededorde56

mil habitantes.Predomina omoatividad eonómia

laagriultura.Limitaporelnorteonlasproviniasde

Condesuyos, Castilla, Arequipa (San Juan de Siguas)

porelnor-oesteonlaproviniadeCaravelí,porelsur

onel Oéano Paío, por el este onlas provinias

deIslayyArequipa.Este terremotoremeióaesta

re-giónyunmaremotodevastólosbalnearios osterosde

laiudaddeCamaná.

Cálulo de los parámetros foales

Apartirdelasrelaiones empíriasdePapazahos

obtenidasen el2004[3℄, que relaiona lamagnitudde

momentosísmio

M

w

ylosparámetrosfoales omola longitud

L

(km),anho

W

(km)yladisloaión

U

(m) delafalla parazonasdesubduióndadaspor

log

L

=

0

.

55

M

w

−

2

.

19

log

W

=

0

.

31

M

w

−

0

.

63

(1)

log

U

=

0

.

64

M

w

−

2

.

78

,

seobtuvieronlossiguientesresultadospara

M

w

=8.4, Longitudderuptura L = 269km

Anhoderuptura W = 94km

Disloaióndelafalla U = 3.9m.

Elmomentosísmiosedeneomo

M

o

=

µLW U

=

4

.

9

×

10

21

Nm,donde

µ

= 4

.

5

×

10

10

N/m

2

esel

mó-duloderigidezdelmedio.Talandier[4℄proporionauna

relaiónentreelmomentosísmio

Mo

yelpotenial des-trutivodeunmaremoto.Elvalorde

M

o

indiaqueel terremotodeCamanágeneróunmaremotopequeño[4℄.

Sinembargo,fuedestrutivoenlazonadelosbalnearios

osterosdebidoalavulnerabilidaddelasediaiones.

Rangodevalores Tipo de

maremo-to

M

o

<

1021

Nm Nosegenera ma-remoto

1021

< M

o

<

5

×

10

21

Nm Maremoto peque-ño

5

×

10

21

< M

o

<

2

×

10

22

Nm Potenialmente destrutivo

M

o

>

2

×

10

22

Nm Grande y des-trutivo

Tabla1:Clasiaióndemaremotos

Datos y seleión de los dominios de

in-tegraión

Paramodelarlaszonasdeinundaiónpormaremoto

seneesitanlossiguientesdatos:

Batimetríaglobal Parasimularlagrilla másgrande

dondesepropagaelmaremoto.Losdatossontomados

delmodeloEtopo2,onunaresoluiónde3.6km[5℄.

Batimetría loal Estos datos de batimetría na se

obtienenapartirdesondajesrealizadosenlazona.

Topografía loal Paramodelarlainundaión

produ-idaporelmaremoto.Setomandatosdelevantamiento

topográoinsitu asíomodatosdetopografía

sateli-tal(SRTM90)[6℄.

Contodosestosdatosseobtieneun modelodigital

deelevaiónyseproedeaelaborar4grillasanidadas:

A,B,CyD(vergura1).DondelagrillaAeslamás

grandey ontienealáreaderuptura.La grillaDesla

máspequeña,perolos datosson másdensosy

ontie-nelaregióndondesedesea evaluarlainundaión.Los

límitesdelasgrillassonlassiguientes:

región_a= [-20 -13 282.0 290.0℄,

región_b=[-17 -15.8 285.5 287.5℄,

región_=[-17 -16.2 286.5 287.5℄,

Figura 1:Grillasanidadasparaelpresentemodelo.

Fase de generaión del maremoto

Paraqueunsismogenereunmaremotoesneesario

queumplalossiguientesrequisitos:(a)Queel

epien-tro del sismo, o una parte mayoritaria de su área de

ruptura,estébajoellehomarinoyaunaprofundidad

menor a 60 km a estos eventosse les suelen

denomi-nar omosismos superiales. (b)Que ourraen una

zonadehundimientodebordedeplaastetóniasen

el mar,esdeir quelafalla tengamovimientovertial

y nosea solamentededesprendimientoon

movimien-to lateral.()Queelsismoliberesuienteenergíaen

uniertolapsodetiempoyqueestaseaeientemente

transmitida,generandounamagnitud

Mw

>

7

.

0

.

Laondiióniniialdelmaremotoeselampode

de-formaióndebidoaladisloaiónoalafallageológia

quesedeterminaempleandoelmodelodeMansinhaet

al.ySmylie[7℄queasumeunadeformaióninstantánea

delasuperiedeloéanoigualalaomponente

verti-aldelampodedeformaióndellehomarino.Estees

unmodelodefraturayrequiereonoerelmeanismo

foaldelterremoto[7,8℄.

Figura3:Modelodeladeformaióno-sísmia.

Paraelpresentemodelolamáximaalturadela

de-formaiónesde2.04m.Estogeneraelefetopistónque

desestabilizalaolumnadeaguaproduiendolasondas

Figura 5: Curvas denivel de la deformaión o-sísmia

iniial.

Fase de propagaión del maremoto

Lapropagaióndelmaremotosesimulaonel

mo-delodeGotoyOgawa[9℄ queintegralaseuaionesde

aguasomerapor elmétodonumériodediferenias

-nitas.ElmodeloTIME,asíomootrosmodelos,utiliza

laseuaioneslinealesdelahidrodinámiaparala

pro-pagaióndelmaremotoatravésdelfondooeánioen

aguassomeras[9℄

∂η

∂t

+

∇ ·

U

=

0

(2)

∂

U

∂t

+

gh

∇

η

=

0

(3)

donde

η

eslaperturbaióndelniveldelmar,

U

repre-sentaelampodeveloidades,

g

eslaaeleraióndela gravedad,

h

eslaprofundidad y

t

esel tiempo.Enla gura6sepuedeobservarelmomentoiniialdela

pro-pagaióndelasondasdelmaremotoyenlagura7se

puedeobservarunmapadeisóronasqueorresponden

alostiemposdearribo.

Fase de inundaión del maremoto

Laaltura alanzadaporun maremotoalarribar a

laostasedebealainteraióndevariosfatores

físi-os talesomolasaraterístias delas ondasenmar

abierto,la batimetría, lapendientedel fondo marino,

laonguraióndelontornodelaosta,ladifraión,

larefraión,lareexión,ladispersióndelasondasde

mar,de los modosnormales de resonania delas

for-maionesosteras, y laformaión de bores en playas,

queel arribo delmaremotoala líneade ostasea un

proesoomplejo,loualgeneradifereniasnotablesde

alturadelmaremotoaúnaortas distaniasalolargo

delaosta.

Figura6:Tiempoiniialdelapropagaióndelmaremoto.

Figura 7: Mapadetiemposdearribo.Cadaisórona

re-presenta10minutossegúnelmodeloWinITDB.

Enlagura8sepuedeobservar quelamáxima

al-turadelaola,segúnelmodelo,enlalíneadeostafue

longitud,fueradeláreadeinterésqueorrespondeala

grilla D.ParaelvalledeCamanálamáximaalturade

laolafuede7m.

Figura 8:Máximaalturadelaolaalolargodelaosta.

Enlagura9,sepuedeobservarunmapade

inun-daiónpormaremotosegúnelpresentemodeloparala

zonadeCamaná.Laestrehafranjaorrespondienteal

balneario ostero,zonadereha, seinundatotalmente,

teniendo omolímitelaarreteraPanamerianaSury

loserros adyaentes.Ladistaniademáxima

inunda-ión horizontal esaproximadamentede1350 m,según

estemodelo.

Lagura10muestraunafotografíaaéreaenlaual

sehatrazadolazonadeinundaión,seobservaquelos

resultados del modelo onuerdan on la observaión

insitu onbastanteaproximaión,de estamanerase

puedevalidarlosresultadosobtenidosdelmodelodela

simulaióndelainundaiónporelmaremoto.

Figura 10: Mapa de inundaión según observaiones in

situ(Fuente:DireióndeHidrologíaNaional).

En la gura11 sepuede observar un mareograma

sintétio ubiado en la región de la grilla D. El

arri-bodelaprimeraolaourreaproximadamentealos14

min.Lamáxima alturadelaola esalrededorde7 m,

resultadoqueonuerdaonlaobservaión insitu.Al

abode4horaslaamplituddelasondassehareduido

aproximadamentea2m.

Figura 11:Mareogramasintétioenlaregiónde

inunda-ión.

Conlusiones

La iudaddeCamanáestábien ubiadaenaltitud

respetoalniveldelmar,enambioelbalnearioostero

estáenunazonaaltamentevulnerableantelaposible

ourrenia deun maremoto,loquesignia que enel

futuropuedeourriruneventosimilaralde2001.

Elvalordelmomentosísmio

M

o

= 4

.

9

×

10

21

Nm

aluladoenelpresentetrabajoindiaqueelterremoto

deCamanádel2001generóunmaremotopequeñopero

destrutivo.

Para unmaremotoloal,eltiempode arribodela

primeraola seríaaproximadamentede 14minutos, lo

ual proporiona poo tiempo para realizar una ev

El run-up, máxima altura de inundaión, alanzó

una ota de 7m en promedio,lo que implia que

al-gunoslugares, omoel balneario ostero, serían áreas

potenialesdeinundaión.

Los resultados obtenidos en el presente trabajo

orresponden a un modelo físio matemátio que en

iertamedidasonvalidadospor losdatos deampoy

losdatostestimonialesdelosdamniados.

Losresultadosobtenidosenelpresentetrabajo

de-benpermitiralas autoridadesorrespondientesa

ela-borarplanesparalamitigaióndedesastresenelaso

deunterremotoymaremotoeinformaralapoblaión

osterasobrelamagnituddelosefetosdelaourrenia

deestoseventos.

Referenias

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