Prediction of Fourier Amplitude Spectrum of Ground Motion in Mexico City from Subduction Thrust Earthquakes
Contenido principal del artículo
Resumen
La CDMX, una de las ciudades más grandes del mundo, ha sufrido continuamente sismos destructivos que se originan en la interfaz de la zona de subducción en la costa del Pacífico a más de 250 km de distancia. Un ejemplo notable es el gran sismo de Michoacán del 19 de septiembre de 1985 el cual devasto la ciudad y provocó más de 10,000 víctimas. La causa principal de los daños es la gran amplificación del movimiento del suelo que se presenta en la CDMX. En vista del nivel de peligro sísmico a que está expuesta la ciudad es necesario contar con estimaciones precisas del movimiento del suelo durante eventos sísmicos futuros. Se presenta un modelo de atenuación (GMPE) del espectro de amplitudes de Fourier de la aceleración (FAS) del movimiento del suelo, en la estación de Ciudad Universitaria (CU) en la CDMX, durante sismos en la interfaz de subducción a lo largo de la Costa del Pacífico Mexicano con mecanismo de falla inverso. Se consideran registros entre 1965 a 2020 durante 40 sismos con magnitudes entre 5 y 8 a distancias entre 250 km y 500 km, lo cual representa un incremento considerable de registros respecto a los estudios previos. Como método de regresión se utilizó un esquema de regresión Bayesiano. Una característica importante del modelo propuesto es que incluye términos para modelar la atenuación a lo largo de diferentes trayectorias, se observó que la inclusión de estos términos conduce a una reducción en la variabilidad aleatoria del GMPE, particularmente en altas frecuencias. Dado que la amplificación de las ondas sísmicas con respecto a la estación CU se conoce en muchos sitios instrumentados en la CDMX es posible estimar el FAS en estos sitios si se conoce el FAS en la estación CU. El modelo propuesto ha sido incorporado en un análisis de peligro sísmico basado en el uso de FAS y ha dado lugar a los espectros de diseño sísmico de la nueva versión del Reglamento de Construcciones de la CDMX.
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Citas
Anderson, J. G., P. Bodin, J. Brune, J. Prince, S. K. Singh, R. Quass, and M. Oñate. (1986). Strong ground motion from the Michoacan, Mexico earthquake, Science 233, 1043-1049. doi: https://doi.org/10.1126/science.233.4768.1043
Arroyo, D., García, D., Ordaz, M., Mora, M. A., & Singh, S. K. (2010). Strong ground-motion relations for Mexican interplate earthquakes. Journal of Seismology, 14, 769-785. Doi: https://doi.org/10.1007/s10950-010-9200-0
Boore, D.M. (2003). Simulation of ground motion using the stochastic method. pure and applied geophysics, 160, 635-676. doi: https://doi.org/10.1007/PL00012553
Broemling, L.D., (1985). Bayesian Analysis of Linear Models. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781315138145
Brune, J.N (1970). Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes. Journal of Geophysical Research, 75(26), 4997-5009. doi: https://doi.org/10.1029/jb075i026p04997
Castro, R., S. K. Singh, and E. Mena (1988). An empirical model to predict Fourier amplitude spectra of horizontal ground motion. Earthquake Spectra, 4, 675-686. doi: https://doi.org/10.1193/1.1585497
Celebi, M., J. Prince, C. Dietel, M. Oñate, and G. Chavez (1987). The culprit in Mexico City-amplification of motions. Earthquake Spectra, 3(2), 315-328. doi: https://doi.org/10.1193/1.1585431
Cruz-Atienza, V. M. et al. (2016). Long duration of ground motion in the paradigmatic Valley of Mexico. Scientific Reports, 6, 38807. doi: https://doi.org/10.1038/srep38807
García, D., Singh, S. K., Herráiz, M., Ordaz, M., & Pacheco, J. F. (2005). Inslab earthquakes of central Mexico: peak ground-motion parameters and response spectra. Bulletin of the Seismological Society of America, 95(6), 2272-2282. doi: https://doi.org/10.1785/0120050072
Iglesias, A., S.K. Singh, J.F. Pacheco, L. Alcántara, M. Ortiz, and M. Ordaz (2003), Near-trench Mexican earthquakes have anomalously low peak acceleration. Bulletin of the Seismological Society of America, 93(2), 953-959. doi: https://doi.org/10.1785/0120020168
Joyner, W. J. and D. M. Boore (1986). On simulation of large earthquakes by Green´s functions addition of small earthquakes. En A. S, Boatwright J, Scholtz C H (Ed.) Earthquake Source Mechanics. (pp. 269-274). American Geophysical Union Monograph. doi: https://doi.org/10.1029/GM037p0269
Kanamori H, P. C. Jennings, S. K. Singh, and L. Astiz (1993). Estimation of strong ground motions in Mexico City expected for large earthquakes in the Guerrero seismic gap. Bulletin of the Seismological Society of America, 83(3), 811-829. doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0830030811
Ordaz, M. and Singh, S.K., (1992). Source spectra and spectral attenuation of seismic waves from Mexican earthquakes, and evidence of amplification in the hill zone of Mexico City, Bulletin of the Seismological Society of America, 82(1), 24-43. doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0820010024
Ordaz, M., S. K. Singh, and A. Arciniega (1994). Bayesian attenuation regressions: an application to Mexico City. Geophysical Journal International, 177(2), 335- 344. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1994.tb03936.x
Ordaz, M., J. Arboleda, and S. K. Singh (1995). A scheme of random summation of an empirical Green’s function to estimate ground motions from future large earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America. 85(6), 1635-1647. doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0850061635
Ordaz, M., E. Reinoso, M. A. Jaimes, L. Alcántara, and C. Pérez (2017). High-resolution early earthquake damage assessment system for Mexico City based on a single-station. Geofísica Internacional. 56(1), 117-135. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2017.56.1.1751
Rosenblueth, E. (1953). Teoría del diseño sísmico sobre mantos blandos. Ediciones ICA, Serie B 14, 3-12.
Shapiro, N.M., S.K. Singh, and J.F. Pacheco (1998). A fast and simple diagnostic method for identifying tsunamigenic earthquakes. Geophysical Research Letters. 25(20), 3911-3914. doi: https://doi.org/10.1029/1998GL900015
Singh, S. K., J. Lermo, T. Domínguez, M. Ordaz, J. M. Espinosa, E. Mena, and R. Quaas (1988a). A study of relative amplification of seismic waves in the Valley of Mexico with respect to a hill zone site (CU). Earthquake Spectra, 4(4), 653-674. doi: https://doi.org/10.1193/1.1585496
Singh, S. K., E. Mena, and R. Castro (1988b). Some aspects of source characteristics of 19 September 1985 Michoacan earthquake and ground motion amplification in and near Mexico City from the strong motion data. Bulletin of the Seismological Society of America. 78(2), 451-477. doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0780020451
Singh, S.K., Arroyo, D., Pérez-Campos, X., Rodríguez, Q, and Iglesias, A. (2016). Fast identification of near-trench earthquakes along the Mexican subduction zone based on characteristics of ground motion in Mexico City. Bulletin of the Seismological Society of America. 106(5), 2071-2080, doi: https://doi.org/10.1785/0120160003
Singh, S.K., E. Reinoso, D. Arroyo, M. Ordaz, V. Cruz-Atienza, X. Pérez-Campos, A. Iglesias, and V. Hjörleifsdóttir (2018). Deadly intraslab Mexico earthquake of 19 September 2017 (Mw7.1): Ground motion and damage pattern in Mexico City. Seismological Research Letters, 89(6), 2193-2203, doi: https://doi.org/10.1785/0220180159
Singh, S.K., Plata-Martínez, R., Pérez-Campos, X., Espíndola, V., Arroyo, D. and Iglesias, A. (2019). Evidence of directivity during the earthquakes of 8 and 10 May 2014 (Mw 6.5, 6.1) in the Guerrero, Mexico seismic gap and some implications. Journal of Seismology, 23, 683-697. doi: https://doi.org/10.1007/s10950-019-09829-y
Singh, S. K., Iglesias Mendoza, A., Arroyo, D., Pérez-Campos, X., Ordaz, M., Mendoza, C., Corona-Fernández, R. D., Espíndola, V. H., González-Ávila, D., Martínez-López, R., Castro-Artola, O., Santoyo, M. A., & Franco, S. I. (2023). A Seismological study of the Michoacán-Colima, Mexico, Earthquake of 19 September 2022 (Mw7.6). Geofísica Internacional, 62(2), 445-465. doi: https://doi.org/10.22201/igeof.2954436xe.2023.62.2.1453