UCERF3

El Pronóstico Uniforme de Ruptura de Terremotos de California de 2015 , Versión 3 , o UCERF3 , es el último pronóstico oficial de ruptura de terremotos (ERF) para el estado de California , reemplazando a UCERF2 . Proporciona estimaciones autorizadas de la probabilidad y gravedad de rupturas sísmicas potencialmente dañinas a largo y corto plazo. La combinación de esto con los modelos de movimiento del suelo produce estimaciones de la gravedad del temblor del suelo que se puede esperar durante un período determinado ( peligro sísmico ) y de la amenaza para el entorno construido ( riesgo sísmico). Esta información se utiliza para informar el diseño de ingeniería y los códigos de construcción, la planificación para desastres y la evaluación de si las primas del seguro contra terremotos son suficientes para las posibles pérdidas. ^[1] Se pueden calcular una variedad de métricas de peligro ^[2] con UCERF3; una métrica típica es la probabilidad de un terremoto de magnitud ^[3] M 6,7 (el tamaño del terremoto de Northridge de 1994 ) en los 30 años (vida útil típica de una hipoteca) desde 2014.

UCERF3 fue preparado por el Grupo de Trabajo sobre Probabilidades de Terremotos de California (WGCEP), una colaboración entre el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), el Servicio Geológico de California (CGS) y el Centro de Terremotos del Sur de California (SCEC), con una importante financiación del Autoridad de Terremotos de California (CEA). ^[4]

California (delineada en blanco) y zona de amortiguamiento que muestra las 2,606 subsecciones de fallas de UCERF 3.1. Los colores indican la probabilidad (como porcentaje) de experimentar un terremoto M ≥ 6.7 en los próximos 30 años, lo que representa el estrés acumulado desde el último terremoto. No incluye los efectos de la zona de subducción de Cascadia (no se muestra) en la esquina noroeste.

Destacados

Un logro importante de UCERF3 es el uso de una nueva metodología que puede modelar rupturas de múltiples fallas como las que se han observado en terremotos recientes. ^[5] Esto permite distribuir la sismicidad de una manera más realista, lo que ha corregido un problema con estudios previos que predecían en exceso terremotos de tamaño moderado (entre magnitud 6.5 y 7.0). ^[6] Ahora se cree que la tasa de terremotos de magnitud (M ^[7] ) de 6,7 y más (en todo el estado) es de aproximadamente uno en 6,3 años, en lugar de uno en 4,8 años. Por otro lado, ahora se esperan terremotos de magnitud 8 y mayores aproximadamente cada 494 años (en comparación con 617). ^{[8] Por lo} demás, las expectativas generales de sismicidad coinciden en general con los resultados anteriores. ^[9](Consulte la Tabla A para obtener un resumen de las tarifas generales).

La base de datos del modelo de fallas se ha revisado y ampliado para cubrir más de 350 secciones de fallas, en comparación con aproximadamente 200 para UCERF2, y se agregaron nuevos atributos para caracterizar mejor las fallas. ^[10] También se han realizado varias mejoras técnicas. ^[11]

Tabla A : Probabilidades estimadas (mínima, más probable y máxima) de un terremoto de la magnitud dada en los próximos treinta años para diferentes regiones de California ¹

M ≥	6.0	6,7	7.0	7.5	7.7	8.0
Todo CA	100% 100% 100%	97% 100% 100%	77% 93% 100%	17% 48% 85%	3% 27% 71%	0%   7% 32%
N. CA	100% 100% 100%	84% 95% 100%	55% 76% 96%	8% 28% 60%	1% 15% 45%	0%   5% 25%
S. CA	100% 100% 100%	77% 93% 100%	44% 75% 97%	9% 36% 79%	2% 22% 68%	0%   7% 32%
SF	89% 98% 100%	52% 72% 94%	27% 51% 84%	5% 20% 43%	0% 10% 32%	0%   4% 21%
LA	84% 96% 100%	28% 60% 92%	17% 46% 87%	5% 31% 77%	1% 20% 68%	0%   7% 32%

1. De la Tabla 7 en Field et al. 2015 , pág. 529. "M" es la magnitud del momento (pág. 512).

Ubicación de las principales fallas en la siguiente tabla, con segmentos codificados por colores para mostrar la tasa de deslizamiento (hasta 40 mm por año). ^[12]

De las seis fallas principales evaluadas en estudios anteriores, la falla Sur de San Andrés sigue siendo la más probable de experimentar un terremoto M ≥ 6.7 en los próximos 30 años. El mayor aumento de dicha probabilidad se encuentra en la falla de Calaveras (consulte el mapa de fallas principales para conocer la ubicación), donde el valor medio (más probable) ahora se establece en el 25%. El valor anterior, del 8%, es menor que el mínimo ahora esperado (10%). Se cree que la subestimación anterior se debe principalmente a que no se modelizaron las rupturas de múltiples fallas, lo que limitó el tamaño de muchas rupturas. ^[13]

La mayor disminución de probabilidad se da en la falla de San Jacinto , que pasó de 32% a 9%. Nuevamente, esto se debe a la ruptura de múltiples fallas, pero aquí el efecto es menos terremotos, pero es más probable que sean más grandes (M ≥ 7.7) ^[14]

Cuadro B

Tabla B : Probabilidades agregadas de un terremoto M ≥ 6.7 en 30 años (y cambio de UCERF2) ¹

Fallo 2	Mapas de sección 3	Fallo QFFDB # 4	Longitud 5	Terremotos notables	Min. 6	Significar	Max.
Falla de San Andrés al sur	Parkfield Cholame Carrizo Big Bend Mojave N Mojave S San Bernardino N San Bernardino S San Gorgonio Pass N. Branch Mill Cr Coachella	1f 1g 1h 1i 1j	546 km 339 millas	1857 Terremoto de Fort Tejon	17% (−6%)	53% (−7%)	93% (-1%)
Falla de San Andrés al norte	Costa norte de la costa de la península de Santa Cruz Mts Sección rastrera	1a 1b 1c 1d 1e	472 km 293 millas	1906 terremoto de San Francisco	1% (−5%)	33% (+ 12%)	73% (+ 33%)
Falla de Hayward / Rodgers Creek	Rodgers Creek Hayward North Hayward South	55a 55b 55c 32	150 km 93 millas	1868 terremoto de Hayward	14% (-2%)	32% (0%)	54% (−14%)
Falla de Calaveras	Norte Centro Sur	54a 54b 54c 54d	123 km 76 millas	Terremoto de Calaveras de 1911 [15] Terremoto del lago Coyote de 1979 [16] Terremoto de Morgan Hill de 1984 [17] Terremoto de Alum Rock de 2007 [18]	10% (+ 8%)	25% (+ 17%)	54% (+ 32%)
Zona de falla de San Jacinto	San Bernardino San Jacinto Valley Stepovers Anza Clark Coyote Creek Borrego Superstition Mtn	125a 125b 125c 125d 125e 125f 125g	309 km 192 millas	1918 terremoto de San Jacinto	0% (−14%)	9% (23%)	35% (−20%)
Falla de Garlock	Este Centro Oeste	69a 69b 69c	254 km 158 millas		0% (−3%)	8% (+ 2%)	37% (+ 24%)
Zona de falla de Elsinore	Whittier Glen Ivy Stepovers Temecula Julian Coyote Mountains	126a 126b 126c 126d 126e 126f 126g	249 km 217 millas	1910 terremoto de Elsinore	1% (-4%)	5% (−6%)	17% (−8%)

Notas.

1. Adaptado de la Tabla 6 en Field et al. 2015 , pág. 525. Los valores se agregan de las secciones de falla que comprenden cada falla. Algunas secciones tienen probabilidades individuales más altas; ver Tabla 4 en Field et al. 2015 , pág. 523. "M" es la magnitud del momento (pág. 512).

2. Estas son las seis fallas para las cuales UCERF2 tenía suficientes datos para hacer un modelo de renovación de estrés. La zona de falla de Hayward y la falla de Rodgers Creek se tratan como una sola falla; la falla de San Andrés se trata como dos secciones.

3. Secciones de falla UCEF3, con enlaces a mapas de "participación" para cada sección (delineadas en negro), mostrando la tasa (en color) que la sección participa en rupturas con otras secciones. Mapas de participación para todas las secciones de fallas disponibles en http://pubs.usgs.gov/of/2013/1165/data/UCERF3_SupplementalFiles/UCERF3.3/Model/FaultParticipation/ Algunas fallas han tenido secciones agregadas o divididas desde UCERF2.

4. Números de fallas de la base de datos de fallas cuaternarias y plegamiento de USGS , con enlaces a informes resumidos. Los mapas QFFDB ya no están disponibles.

5. Longitudes de UCERF-2, Tabla 4; puede variar de los valores QFFDB.

6. Min. y Max. las probabilidades corresponden a las alternativas menos y más probables en el árbol lógico; la Media es un promedio ponderado.

7. Tasas de deslizamiento no incluidas debido a variaciones entre secciones y modelos de deformación. Consulte la figura C21 (a continuación) para ver una ilustración.

Metodología

Los terremotos de California son el resultado de la Placa del Pacífico , en dirección noroeste, deslizándose más allá del continente de América del Norte. Esto requiere una acomodación de 34 a 48 milímetros (aproximadamente una pulgada y media) de deslizamiento por año, ^[19] con algo de eso absorbido en porciones de la provincia de Cuenca y Cordillera al este de California. ^[20] Este deslizamiento es acomodado por rupturas (terremotos) y fluencia asísmica en las diversas fallas, con la frecuencia de rupturas dependiente (en parte) de cómo se distribuye el deslizamiento a través de las diversas fallas.

Modelado

Los cuatro niveles de modelado de UCERF3 y algunas de las alternativas que forman el árbol lógico. ^[21]

Como su predecesor, UCERF3 determina esto basándose en cuatro capas de modelado: ^[22]

1. Los modelos de fallas (FM 3.1 y 3.2) describen la geometría física de las fallas más grandes y activas .
2. Los modelos de deformación determinan las tasas de deslizamiento y los factores relacionados para cada sección de falla, cuánta tensión se acumula antes de que se rompa una falla y cuánta energía se libera luego. Se utilizan cuatro modelos de deformación, que reflejan diferentes enfoques para manejar la dinámica de los terremotos.
3. El modelo de tasa de terremotos (ERM) reúne todos estos datos para estimar la tasa de ruptura a largo plazo.
4. El modelo de probabilidad estima qué tan cerca (listo) está cada segmento de falla a la ruptura dada la cantidad de tensión acumulada desde su última ruptura.

Las primeras tres capas de modelado se utilizan para determinar las estimaciones a largo plazo, o independientes del tiempo, de la magnitud, ubicación y frecuencia de terremotos potencialmente dañinos en California. El modelo dependiente del tiempo se basa en la teoría del rebote elástico, que después de que un terremoto libere tensión tectónica habrá algún tiempo antes de que se acumule suficiente tensión para causar otro terremoto. En teoría, esto debería producir cierta regularidad en los terremotos en una falla determinada, y conocer la fecha de la última ruptura es una pista de qué tan pronto se puede esperar la próxima. En la práctica, esto no está tan claro, en parte porque las tasas de deslizamiento varían, y también porque los segmentos de falla se influyen entre sí, por lo que una ruptura en un segmento provoca la ruptura en los segmentos adyacentes. Uno de los logros de UCERF3 es manejar mejor este tipo de rupturas con múltiples fallas. ^[23]

Las diversas alternativas (ver diagrama), tomadas en diferentes combinaciones, forman un árbol lógico de 1440 ramas para el modelo Independiente del Tiempo y, cuando se factorizan los cuatro modelos de probabilidad, 5760 ramas para el modelo Dependiente del Tiempo. Cada rama fue evaluada y ponderada según su probabilidad e importancia relativa. Los resultados de UCERF3 son un promedio de todas estas alternativas ponderadas. ^[24]

"La gran inversión"

En UCERF2, cada falla se modeló por separado, ^[25] como si las rupturas no se extendieran a otras fallas. Se sospechaba que esta suposición de segmentación de fallas era la causa de que UCERF2 pronosticara casi el doble de terremotos en el rango de M 6.5 a 7.0 que los observados realmente, y es contraria a la ruptura de múltiples fallas observada en muchos terremotos. ^[26]

UCERF3 subdivide cada sección de falla (según el modelo de los modelos de falla) en subsecciones (2606 segmentos para FM 3.1 y 2665 para FM 3.2), luego considera las rupturas de múltiples segmentos independientemente de la falla principal a la que pertenezcan. Después de eliminar aquellas roturas consideradas inverosímiles, hay 253,706 posibilidades a considerar para FM 3.1 y 305,709 para FM 3.2. Esto se compara con menos de 8,000 rupturas consideradas en UCERF2 y refleja la alta conectividad del sistema de fallas de California. ^[27]

Fig. C21 del Apéndice C. ^[28] Gráficos de tasas de deslizamiento en dos fallas paralelas (San Andreas y San Jacinto) según lo determinado por tres modelos de deformación, y un modelo "geológico" basado completamente en tasas de deslizamiento observadas, mostrando variaciones a lo largo de cada segmento. La gran inversión resuelve estas y muchas otras variables para encontrar valores que proporcionen un mejor ajuste general.

Un logro significativo de UCERF es el desarrollo de un enfoque a nivel de sistema llamado "gran inversión". ^[29] Esto usa una supercomputadora para resolver un sistema de ecuaciones lineales que simultáneamente satisface múltiples restricciones como tasas de deslizamiento conocidas, etc. ^[30] El resultado es un modelo (conjunto de valores) que mejor se ajusta a los datos disponibles. Al equilibrar estos diversos factores, también proporciona una estimación de cuánta sismicidad no se tiene en cuenta en el modelo de falla, posiblemente en fallas aún no descubiertas. La cantidad de deslizamiento que ocurre en fallas no identificadas se ha estimado entre 5 y aproximadamente 20 mm / año dependiendo de la ubicación (generalmente más alta en el área de LA) y el modelo de deformación, con un modelo que alcanza los 30 mm / año justo al norte de LA. ^[31]

Evaluación

Si bien UCERF3 representa una mejora considerable sobre UCERF2, ^[32] y la mejor ciencia disponible hasta la fecha para estimar la amenaza sísmica de California, ^[33] los autores advierten que sigue siendo una aproximación del sistema natural. ^[34] Hay una serie de supuestos en el modelo independiente del tiempo, ^[35] mientras que el modelo final (dependiente del tiempo) explícitamente "asume que el rebote elástico domina otros procesos conocidos y sospechosos que no están incluidos en el modelo". ^[36] Entre los procesos conocidos que no se incluyen se encuentra la agrupación espacio-temporal. ^[37]

Hay una serie de fuentes de incertidumbre, como un conocimiento insuficiente de la geometría de la falla (especialmente en profundidad) y las tasas de deslizamiento, ^[38] y existe un desafío considerable en cómo equilibrar los diversos elementos del modelo para lograr el mejor ajuste con el observaciones disponibles. Por ejemplo, existe dificultad para ajustar los datos paleosísmicos y las tasas de deslizamiento en la falla sur de San Andrés, lo que resulta en estimaciones de sismicidad que son aproximadamente un 25% menos que las observadas en los datos paleosísmicos. Los datos encajan si una cierta restricción (la distribución de frecuencia de magnitud regional) se relaja, pero esto trae de vuelta el problema de predecir en exceso eventos moderados. ^[39]

Un resultado importante es que la relación de Gutenberg-Richter (GR) generalmente aceptada (que la distribución de los terremotos muestra una cierta relación entre la magnitud y la frecuencia) es inconsistente con ciertas partes del modelo UCERF3 actual. El modelo implica que lograr la consistencia de GR requeriría ciertos cambios en la comprensión sismológica que "caen fuera de los límites actuales de aceptabilidad a nivel de consenso". ^[40] Si la relación Gutenberg-Richter es inaplicable a la escala de fallas individuales, o alguna base del modelo es incorrecta, "será igualmente profunda científicamente y bastante consecuente con respecto al riesgo". ^[41]

Ver también

• Ley de la Zona de Estudios Especiales Alquist Priolo
• Zona de subducción de Cascadia
• Predicción de terremotos
• Teoría del rebote elástico
• Peligro sísmico
• Riesgo sísmico

Notas

1. Field y col. 2013 , pág. 2.
2. Para obtener una lista de métricas de evaluación disponibles a partir de 2013, consulte la Tabla 11 en Field et al. 2013 , pág. 52.
3. Siguiendo la práctica sismológica estándar, todas las magnitudes de terremotos aquí son según la escala de magnitud de momento . Esto es generalmente equivalente a la escala de magnitud de Richter más conocida.
4. Field y col. 2013 , pág. 2.
5. Field y col. 2015 , pág. 512.
6. Field 2015 , págs. 2-3.
7. A menos que se indique lo contrario, todas las magnitudes de terremotos aquí están de acuerdo con la escala de magnitud de momento , según Field et al. 2015 , pág. 512.
8. Campo 2015 .
9. Campo 2015 .
10. Field y col. 2013 , págs. Xiii, 11.
11. Field y col. 2013 .
12. Figura 4 en Field et al. 2015 , pág. 520.
13. Field y col. 2015 , págs. 525–526; Campo 2015 .
14. Field y col. 2015 , págs. 525–526; Campo .error de harvnb: sin destino: CITEREFField ( ayuda )
15. Dozer y col. 2009 , págs. 1746–1759
16. Yeats 2012 , p. 92error de harvnb: sin destino: CITEREFYeats2012 ( ayuda )
17. Hartzell y Heaton 1986 , p. 649
18. Oppenheimer y col. 2010
19. Parsons y col. 2013 , pág. 57, Cuadro C7.
20. Parsons y col. 2013 , pág. 54.
21. Figura 3 de Field et al. 2015 , pág. 514.
22. Field y col. 2013 , pág. 5.
23. Field y col. 2015 , pág. 513.
24. Field y col. 2015 , pág. 521.
25. Field y col. 2013 , pág. 27.
26. Field y col. 2013 , pág. 3; Field 2015 , pág. 2.
27. Field y col. 2013 , págs. 27-28, 51.
28. Parsons y col. 2013
29. Campo 2015 , p. 5; Field y col. 2013 , págs. 3, 27-28. Ver Page et al. 2014 para más detalles.
30. Field y col. 2013 , pág. 51.
31. Page y col. 2014 , págs. 44–45, Fig. C16.
32. Field y col. 2013 , pág. 90.
33. Field y col. 2015 , pág. 541.
34. Field y col. 2015 , págs. 512, 539. En un informe anterior, Field et al. (2013 , p. 7) lo llaman una "aproximación burda".
35. Ver Tabla 16 en Field et al. 2013 , pág. 89, que enumera 15 supuestos clave.
36. Field y col. 2015 , pág. 541.
37. Field y col. 2015 , pág. 512.
38. Field y col. 2013 , pág. 87.
39. Field y col. 2013 , págs. 88–89. Discusión en págs. 55–56.
40. Field y col. 2013 , págs. 86–87. Específicamente, la consistencia de GR parece requerir uno o más de los siguientes: "(1) un mayor grado de fluencia tanto dentro como fuera de las fallas; (2) mayor tasa de terremotos a largo plazo en toda la región (y una variabilidad temporal significativa en las fallas como el SAF); (3) más conectividad de falla en todo el estado (por ejemplo, ~ M8 en cualquier lugar); y (o) (4) menor rigidez de corte ".
41. Field y col. 2013 , pág. 87.

Fuentes

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Enlaces externos

• Hoja de datos de USGS sobre UCERF3
• Grupo de trabajo sobre probabilidades de terremotos en California (WGCEP)
• Sitio web de UCER3 (WGCEP)
• Informe de archivo abierto de USGS 2013–1165 , con apéndices y material complementario.
• Servicio Geológico de EE. UU. (USGS)
• Servicio Geológico de California (CGS)
• Centro de terremotos del sur de California (SCEC)
• Mapa de actividad de fallas CGS
• ¿Se pueden predecir los terremotos? (USGS) Una buena explicación.
• Terremotos recientes en California y otros lugares (SCEC)
• Últimos terremotos en EE. UU. Y el mundo (USGS)
• Mapas nacionales de peligros sísmicos y recursos relacionados (USGS)
• Base de datos de pliegues y fallas cuaternarias (USGS)