Evaluación probabilística de peligro y riesgo por tsunami de origen cercano en la zona costera del distrito de Chorrillos

Abstract

El estudio de los tsunamis en el Perú se ha realizado tradicionalmente desde un enfoque determinístico, lo que implica que no se consideren todos los escenarios sísmicos posibles ni sus respectivas probabilidades de ocurrencia. Para abordar este problema, la presente investigación tiene como objetivo principal evaluar el peligro y riesgo por tsunami en la zona costera del distrito de Chorrillos, considerando la incertidumbre y acoplamiento espaciotemporal en la ocurrencia sísmica mediante un planteamiento probabilístico. A través de una segmentación de la zona de subducción central del Perú, se generó un total de 433 escenarios sísmicos posibles con magnitudes entre 7.5 y 9.0 𝑀𝑤. La frecuencia de estos escenarios fue evaluada usando un modelo de ocurrencia que captura la interacción en espacio y tiempo de los sismos para seis ventanas de tiempo: 1, 5, 20, 50, 150 y 450 años. Las simulaciones obtenidas fueron comparadas con un análisis independiente del tiempo para evaluar la influencia de la interacción espaciotemporal en la ocurrencia sísmica y peligro por tsunami. Se realizó una evaluación probabilística del peligro por tsunami combinando las inundaciones generadas por los escenarios sísmicos con sus respectivas probabilidades de ocurrencia. Los resultados fueron representados en curvas de peligro que muestran las probabilidades de excedencia de las profundidades de inundación en una región. Analizando los siguientes 50 años, se generaron mapas de peligro para periodos de retorno de 475 y 2475 años, que representan las profundidades de inundación que son excedidas con 10 y 2% de probabilidad, respectivamente. Aplicando funciones de fragilidad, se estimaron las probabilidades de daño por tsunami en las manzanas del área de estudio considerando las profundidades de inundación. Mediante simulaciones de Monte Carlo, se desarrollaron curvas de daño que representan las probabilidades de excedencia del número de manzanas dañadas por tsunami. Finalmente, se evaluaron los factores de daño en las manzanas para los periodos de retorno de 475 y 2475 años como representación del grado de daño o pérdida que se tendría a causa del tsunami. La evaluación probabilística muestra que el modelo de ocurrencia fue consistente con las observaciones históricas y capturó la influencia del silencio sísmico en el peligro por tsunami. Por otro lado, el análisis independiente del tiempo produjo un mayor peligro a largo plazo (≥ 50 años), cuya diferencia se incrementó a medida que la ventana de tiempo fue mayor. Los mapas de peligro y factores de daño para los dos periodos de retorno mostraron que las regiones ubicadas al sur serían las más afectadas debido a su baja elevación en comparación con las demás.

The study of tsunamis in Peru has traditionally been carried out from a deterministic approach, which implies that not all possible seismic scenarios and their respective probabilities of occurrence are considered. To address this problem, the main objective of this research is to assess the tsunami hazard and risk in the coastal zone of the district of Chorrillos considering the uncertainty and spatiotemporal coupling in the seismic occurrence from a probabilistic approach. Through a segmentation of the central subduction zone of Peru, a total of 433 pos-sible seismic scenarios with magnitudes between 7.5 and 9.0 𝑀𝑤 were generated. The frequency of these scenarios was evaluated using an occurrence model that captures the interaction in space and time of the earthquakes for six - time windows: 1, 5, 20, 50, 150 and 450 years. The obtained simulations were compared with a time-independent analysis to evaluate the influence of spatiotemporal interaction on seismic occurrence and tsunami hazard. A probabilistic tsunami hazard assessment was performed by combining the inundation generated by the seismic scenarios with their respective probabilities of occurrence. The results were represented in hazard curves showing the probabilities of exceedance of inundation depths in a region. Analyzing the next 50 years, hazard maps were generated for return periods of 475 and 2475 years, which represent the inundation depths that are exceeded with 10 and 2% probability, respectively. Applying fragility functions, tsunami damage probabilities were estimated for the blocks of the study area considering the inundation depths. Using Monte Carlo simulations, damage curves were developed that represent the probabilities of exceeding the number of blocks damaged by tsunami. Finally, the damage factors in the blocks were evaluated for the return periods of 475 and 2475 years as a repre-sentation of the degree of damage or loss that would be caused by the tsunami. The probabilistic evaluation shows that the occurrence model was consistent with historical observations and captured the influence of seismic silence on tsunami hazard. On the other hand, the time independent analysis produced a higher longterm hazard (≥ 50 years), the difference of which increased as the time window became longer. The hazard maps and damage factors for the two return periods showed that the regions located to the south would be the most affected due to their low elevation compared to the others.