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Monitoreo sísmico con acelerógrafos

El Laboratorio de Ingeniería Sísmica (LIS) de la Universidad de Costa Rica, ha estado llevando a cabo el cálculo de los parámetros de la fuente sísmica como la localización y  magnitud de todos los temblores que registra su red de acelerógrafos desde el año 2010.  Esto puede haber generado algún tipo de confusión entre la población civil y los medios de comunicación por cuanto en Costa Rica existen dos redes sismográficas que se encargan de este monitoreo: la Red Sismológica Nacional (RSN) de la Universidad de Costa Rica y el Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica (OVSICORI) de la Universidad Nacional.


Es muy importante tener claro que el desarrollo de este tipo de actividades por parte del LIS no debe ser visto como una duplicidad de funciones. Las razones por las cuales el LIS lleva a cabo el monitoreo de diferentes sismos están en relación directa con sus objetivos de predicción de movimiento fuerte. Por ejemplo, con la reciente actividad sísmica de Tobosi, el LIS estuvo reportando de manera casi constante la ocurrencia de sismos de bajas magnitudes que, luego fueron utilizados, para tratar de generar un cálculo numérico de que tan grande podría ser un sismo que golpeara la región con magnitud 6 y calcular el impacto de las aceleraciones que se generarían y los posibles daños a la construcción (aquí se puede ver el resultado preliminar). La predicción de movimiento fuerte nos ayuda a identificar los sitios en que un sismo podría ser particularmente dañino. Para esto también se usan cálculos numéricos que nos ayudan a entender mejor la propagación de la ondas sísmicas [Ejemplo 1] [Ejemplo 2].

Ciertamente los acelerógrafos no son usados convencionalmente para la localización de los sismos. Sin  embargo, el desarrollo tecnológico presente lo ha permitido y de hecho, la mayoría de los sistemas de alerta temprana están basados en el uso de este tipo de instrumentos.  La determinación de la magnitud usando registros de aceleración también ha sido implementada por muchos otros investigadores (Kanamori & Jennings, 1978; Margaris & Papazachos, 1999; Drouet et al., 2000; Gupta, 2000; Zollo et al., 2010).

La red del LIS se caracteriza por los siguientes aspectos principales:

1.      Todos los equipos son de tipo digital y de última generación, lo que los hace muy sensibles a un amplio espectro de magnitudes tan bajas como 2.0 y tan altas como su diseño lo permita. Se supone que un terremoto como el de Japón con aceleraciones de 3g – 3 veces el valor de la gravedad (Cinchona produjo valores de 0.6g) –, habría sido registrado sin mayor dificultad.



Figura 1. Acelerógrafo digital de 24 bits marca Reftek utilizado por el LIS.


2.      Todos los acelerógrafos se encuentran conectados por medio de internet a un servidor central que recibe la información del movimiento del suelo segundo a segundo. Esto es llamado monitoreo en tiempo real.

3.      La red cubre prácticamente la totalidad de Costa Rica en 70 sitios diferentes, desde La Cruz en Guanacaste hasta Laurel en Corredores y desde Caldera en el Pacífico hasta Moín en el Caribe. 


Figura 2. Distribución geográfica de la red de acelerógrafos del LIS.

Al menos hasta octubre pasado, la red acelerográfica de nuestro país era una de las más densas de América Latina no solo por área sino también por número de habitantes. En el año 2012 se iniciará la segunda etapa que consiste en instrumentar edificios altos con lo cual el número de equipos se incrementará en al menos 10 para un total de 80 equipos.



Figura 3. Número de acelerógrafos por millón de habitantes.

Figura 4. Número de acelerógrafos por cada 10 mil kilómetros cuadrados.


4.      La red acelerográfica cuenta con un sistema de procesamiento automático en caso de sismos fuertes. El mismo fue desarrollado dentro de la Universidad de Costa Rica por investigadores del laboratorio en colaboración con estudiantes avanzados de diferentes carreras universitarias. Este sistema genera no solamente mapas de ubicación sino tambíen espectros de respuesta y mapas de intensidad de manera inmediata.  La última vez que el sistema automático se activó, fue precisamente para el sismo del 19 de marzo del 2012. La información preliminar del sismo estuvo a disposición en la Internet en aproximadamente 10 minutos.


Figura 5. Esquema del sistema automático del LIS en caso de terremotos de Mw > 4.5.


La localización y magnitud estimadas por el LIS pueden o no ser similares a las de la RSN o el OVSICORI, sin que esto signifique que sean menos confiables por proceder de un tipo de instrumentación y procesamiento diferentes. Las diferencias de ubicación obedecen principalmente al tipo de  programas empleados en procesamiento de señales, por ejemplo, y a la cobertura de las estaciones sísmicas y el tipo de modelo de corteza (indispensable en todo programa de localización) entre otros.


Referencias:

Drouet, S., Cotton, F., & Guéguen, P. (2010), vs30,k,regional attenuation and Mw from accelerograms: application to magnitude 3-5 French earthquakes, Geophysical Journal International, 182, 880–898, doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04626.x

Gupta, I.D. (2000). Using strong-motion accelerograms for estimation of local magnitudes of earthquake in Himalayan region. ISET Journal of Earthquake Technology, No 398, Vol 37, March-Sept. pp 1-10.

Kanamori, H. & Jennings, P. (1978). Determination of local magnitude, Ml, from strong-motion accelerograms, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 2, pp 471-486.

Margaris, B.N. & Papazachos, B.(1999) Moment-magnitude relations based on strong-motion records in Greece,Bull. Seism. Soc. Am., 89, 2, pp 442-455.

Zollo, A., Amoroso, O., Lancieri, M., Wu, Y. & Kanamori, H. (2010)  A threshold-based earthquake early warning using dense accelerometer networks, Geophysical Journal International, 183, 963–974, doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04765.x