Terremoto de Japón: Tercer Reporte Especial
Laboratorio de Ingeniería Sísmica (http://www.lis.ucr.ac.cr)

Animación de la propagación del tsunami que afectó las costas japonesas (Créditos: “Earthquake Research Institute, University of Tokyo, Prof. Takashi Furumura and Project Researcher Takuto Maeda”)


Figura 1a. El color indica si la ola va hacia arriba (rojo) o hacia abajo (azul).  Los valores de -1 y +1 no reflejan el valor total de la altura de la ola, sino que la figura pretende ejemplificar cual de las partes de las olas iban hacia arriba y cuales hacia abajo.



Figura 1b. Altura del tsunami de acuerdo con instrumentos de medición.  Según estos, el máximo fue de 7.2 metros.




La figura 2 muestra registros de aceleración, similar a los que utiliza el LIS.  Es una figura que forma parte de un informe preliminar del National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (Original lo pueden ver en #1 abajo)

La figura muestra los registros de norte a sur en varias estaciones.  Pueden ver que tienen color verde, rojo, naranja y azul porque fueron agrupadas por los científicos para explicar el siguiente fenómeno:

En todos se ven dos fases (o grupos de ondas fuertes) que sugieren la existencia de al menos dos zonas donde se liberó gran cantidad de energía

VERDE:  Se ve que la fase que predomina es la primera.
ROJO: Predominan las dos fases
NARANJA: Empieza a predominar la fase segunda sobre la primera.
AZUL:  La fase segunda es más grande que la primera que casi no se ve en estos sitios.

En los primeros registros en AZUL, se puede ver una fase pequeña entre la primera y la segunda.  Esto es indicativo de que la ruptura pudo haber sido un poco más compleja hacia el sur, quizás con una tercera zona que liberó alta energía.



Figura 2. Características de la ruptura del sismo de Japón inferido de registros de aceleración.


Resulta interesante que esta observación concuerde con el modelo calculado por el LIS en este informe: http://www.lis.ucr.ac.cr/index.php?id=225


Los 10 sitios con mayor valor de aceleración son los siguientes:


Tabla 1.  Los 10 valores máximos de aceleración registrados.


Figura 3. Ubicación de las estaciones con el mayor valor de aceleración.  La estrella muestra el epicentro.

PGA quiere decir "Peak Ground Acceleration" que significa valor máximo de aceleración.  La medida que se usa aquí es "gal" y equivale a cm/s2.  Para tener una idea, el valor máximo de aceleración registrado en Cinchona en el 2009 fue de 632 gal.  Es decir, el sismo de Japón tuvo aceleraciones 4.6 veces mayores a las registradas en Costa Rica durantel el último sismo importante.  La columna de la derecha muestra la intensidad en la escala Japonesa llamada "JMA intensity" y que va de 1 a 7.  En este caso, llegó a ser de 6.6 medida instrumentalmente.

Este es el registro del acelerograma de la estación MYG004 donde se registró la aceleración más grande.  La primera traza es la componente Norte-Sur (NS), la segunda la Este-Oeste (EW) y la tercer la Vertical (UD).


Figura 4.  Registro acelerográfico del terremoto de Japón en la estación de MGY004 donde el valor máximo fue de 2933 cm/s2 o 2.9g (g=980cm/s2).

El siguiente mapa muestra la distribución de los valore de aceleración máxima alcanzada en cada sitio.  El valor máximo aparenta ser ligeramente superior a los 1000 cm/s2, pero se trata de una escala logarítmica, por tanto el color más oscuro es en realidad casi 3000 cm/s2 en el mapa.


Figura 5.  Valores máximos de aceleración (PGA) observados en Japón (Tomada del Earthquake Research Institute (ERI) de la Universidad of Tokio)


La siguiente tabla fue tomada de Wikipedia y muestra los valores de aceleración más altos registrados a nivel mundial para varios terremotos de importancia.  Observen como el sismo de Christchurch en Nueva Zelanda llegó a tener aceleraciones tan grandes a pesar de su relativamente baja magnitud.  Esto sucedió debido a la cercanía del epicentro a la ciudad.  Las aceleraciones registradas esta vez en Japón lo hacen el evento de mayor PGA jamás registrado con un valor de 2.90g.


Tabla 2.  Valores máximos de aceleración registrados en el mundo.

Animación de la propagación de las ondas durante el terremoto de Japón usando los registros de 1800 estaciones de la red de K-NET y KiK-net.  Este trabajo fue realizado por el “Earthquake Research Institute, University of Tokyo

Haga clic para ver animación.

Figura 6.  Animación de la propagación de las ondas sísmicas usando datos de 1800 estaciones (Cortesía del Earthquake Research Institute de la Universidad de Tokio).

La siguiente figura compara el espectro de respuesta de velocidad del sismo de Tohoku (M9.0), que es como lo han denominado los japoneses, con el de Kobe (M7.3) que ocurrió el 17 de enero de 1995.  Las señales sísmicas son de los registros de velocidad de tres sitios en el caso del sismo del evento de Tohoku: MYG004, MYG012, IBR003 y dos sitios de l sismo de Kobe: Takatori y Fukiai.




Figura 7.  Parte superior, formas de onda de velocidad de los sismos de Tohoku y Kobe a la misma escala.  Parte inferior, espectro de respuesta de velocidad de los sitios mostrados en la parte superior.  La banda amarilla es el rango en el que las estructuras de madera se ven afectadas por un sismo. (Cortesía del Earthquake Research Institute, Univ. de Tokio).

Se puede ver en la figura del espectro que en el rango de 1 a 2 segundos (rango en el que un sismo puede afectar estructuras de madera), el impacto del sismo de Tohoku fue pequeño comparado con los dos sitios del sismo de Kobe.  Es decir, hay mayores valores para el sismo de Kobe (200-300 cm/s) en ese rango que para el de Tohoku cuyos valores están prácticamente por debajo de los 100 cm/s.

Este es el registro del evento principal en un sismógrafo en la Red de Observación del departamento de Desastres por Terremoto del área Metropolitana de Tokio.





Figura 8.  Registro del evento de Tohoku por la Red de Observación del Area Metropolitana de Tokio.

La figura de abajo es un interferograma.  Esto es, una imagen tomada por un satélite antes del terremoto y después de este.  Ambas imágenes son "superpuestas" para encontrar diferencias entre el antes y el después.  Este trabajo fue realizado por el grupo ARIA del Jet Propulsion Laboratory (JPL) y el California Technological Institute (Caltech). Los datos van desde el 28 de octubre del 2010 al 15 de marzo del 2011.  Cada ciclo de diferente color representa cambios de hasta 11,8 cm.



Figura 9.  Interferograma de la región norte del epicentro realizado por el grupo ARIA-JPL-NASA

Este es un perfil a escala que preparó el USGS a lo largo de la zona epicentral.  La estrella muestra el sitio del epicentro, la línea blanca que la atravieza es la zona aproximada de ruptura.  La flecha roja a la derecha del epicentro es la zona donde se encuentra el límite de placas (zona de fosa). 


Figura 10. Perfil de la zona de ruptura elaborado por el USGS.


Referencias:
  
#1.
http://www.kik.bosai.go.jp/kik/topic/TohokuTaiheiyo_20110311/nied_kyoshin1e.pdf