Sismicidad y Peligrosidad Sísmica en la Comunidad Autónoma Valenciana. Análisis de Incertidumbres

a) Calificación objetiva de la calidad de los datos que vamos a manejar.
b) Conocimiento riguroso de la sismicidad de la zona.
c) Conocimiento de la sismotectónica del área
d) Actualización y aplicación de los métodos de cálculo de peligrosidad más adecuados para nuestra casuística.
e) Creación de un árbol lógico que clarifique y simplifique los resultados
f) Utilización de los resultados en la idoneidad de la elección de métodos de cálculo de peligrosidad.
g) Obtención de resultados de peligrosidad sísmica acompañados de límites de confianza.

1. ANÁLISIS DE LOS DATOS
1.1 Fuentes de datos generales 5
1.2 Análisis de los datos del catálogo general 10
1.2.1 Homogeneidad 10
1.2.1.1 Datos de Localizaciones espaciales 11
1.2.1.2 Datos de Intensidad 11
1.2.1.3 Datos de Magnitudes 13
1.2.1.4 Datos de Profundidades 13
1.2.2 Completitud 15
1.2.2.1 Completitud de los datos de Intensidad 15
1.2.2.2 Completitud de los datos de Magnitudes 24
1.2.2.3 Completitud de los datos de Profundidades 27
1.2.3 Determinación de los errores de los datos 27
1.2.3.1 Errores en los datos de localización espacial 28
1.2.3.2 Errores en los datos de localización temporal 28
1.2.3.3 Errores en los datos de intensidad 30
1.2.3.4 Errores en los datos de magnitud 31
1.2.3.5 Errores en los datos de profundidad 32
1.2.4 Premonitorios, Principales y Réplicas 33
1.3 Análisis del catálogo de mapas de isosistas que utilizamos en esta memoria 35
1.4 Análisis del subcatálogo macrosísmico que presentamos en esta memoria 36
1.5 Análisis del subcatálogo de las tres provincias de la C.A.V 39

2. SISMICIDAD ESPACIAL DE LA COMUNIDAD AUTÓNOMA VALENCIANA Y ÁREAS ADYACENTES.
2.1 Introducción 41
2.2 Épocas Sísmicas 41
2.2.1 Paleosismicidad 41
2.2.2 Época Antigua 42
2.2.3 Época histórica. Hipótesis de agrupamientos 43
2.2.4 Época instrumental. Hipótesis de agrupamientos y alineamientos sísmicos 48
2.3 Alineaciones sísmicas en superficie 53
2.4 Sismicidad hipocentral 56
2.4.1 Distribución de los focos sísmicos 56
2.4.2 Regionalización por Kriging de la actividad sísmica 57

3. SISMICIDAD TEMPORAL
3.1 Distribución temporal de los terremotos 
3.2 Distribución espacial de las series temporales 64
3.3 Análisis de Cluster 65
3.3.1 Metodología 69
3.3.2 Resultados 70
3.3.3 Análisis individual de los cluster 74
3.3.4 Análisis de los agrupamientos espaciales de los cluster 82
3.3.5 Análisis temporal de los Cluster en los agrupamientos espaciales 84
3.4 Carácter poissoniano del nuevo catálogo de terremotos principales obtenido a partir del análisis del cluster. Comparación con el catálogo inicial de esta memoria 88

4.ASIGNACIÓN DE MAGNITUDES A TERREMOTOS HISTÓRICOS
4.1 Introducción 91
4.2 Antecedendes 91
4.3 Relaciones Magnitud-Intensidad 96
4.3.1 Determinación de las poblaciones muestrales 96
4.3.2 Modelos de regresión lineal 97
4.3.3 Tratamiento de los datos de las muestras poblacionales 100
4.3.4 Análisis de los resultados 105
4.3.5 Proposición de nuevas muestras poblacionales 106
4.3.5.1 Primera proposición: Filtrado de las muestras iniciales respecto a la media y desviación estándar de cada intervalo de intensidad 107
4.3.5.2 Segunda proposición: Sustituir, tras varias iteraciones, para cada nivel de intensidad los valores de las magnitudes por su valor promedio 112
4.4 Relaciones Magnitud (mb) – Logaritmo de las áreas afectadas por la isosista de grado II-III; IV y V de la escala MSK (Log A) 114
4.5 Funciones de distribución las magnitudes e intensidades 120
4.5.1 Determinación de las distribuciones de magnitudes condicionadas para cada valor de ta intensidad 121
4.5.2 Determinación de las distribuciones de intensidad condicionadas para cada valor de la magnitud, mediante el teorema de Bayes 123
4.6- Asignación de valores promedios de las magnitudes y sus desviaciones estándar 127
ANEXO 133

5. MARCO SISMOTECTONICO DE LA COMUNIDA AUTONÓMA VALENCIANA Y AREAS ADYACENTES
5.1 Introducción 135
5.2 Marco General Sismotectónico 136
5.3 Unidades sismotectónicas 141
5.4 Sistemas de fracturas principales 144
5.5 Mecanismos focales 146

6. METODOLOGÍA DE EVALUACION DE LA PELIGROSIDAD SÍSMICA
6.1 Introducción 148
6.2 Estado de la cuestión 149
6.2.1 Métodos deterministicos 149
6.2.1.1 Método determinístico no zonificado 150
6.2.1.2 Método determinístico zonificado 150
6.2.2 Métodos probabilisticos 151
6.2.2.1 Método no zonificado 152
6.2.2.2 Método zonificado o paramétrico 153
6.2.3 Modelos de ocurrencia de terremotos en el tiempo 155
6.2.4 Modelos de espaciales de ocurrencia de terremotos 160
6.2.5 Modelos de recurrencia de magnitud de terremotos 162
6.2.6 Modelos de Atenuación 165
6.2.7 Modelos de evaluación de la peligrosidad. Programas de cáculo automático 167
6.2.8 Métodos de análisis de las incertidumbres 174
6.3 Evaluación de la Peligrosidad Sísmica en la Comunidad Autónoma Valenciana 177
6.3.1 Planteamiento del modelo probabilístico – no zonificado 177
6.3.2 Desarrollo del modelo probabilístico – no zonificado 184
6.3.3 Planteamiento del método probabilístico zonificado 186
6.3.4 Desarrollo del método probabilístico zonificado 192

7. RESULTADOS DE: SISMICIDAD, PELIGROSIDAD SÍSMICA E INCERTIDUMBRES EN LA COMUNIDAD AUTÓNOMA VALENCIANA
7.1 Introducción 196
7.2 Resultados de sismicidad 196
7.2.1 Datos 196
7.2.2 Sismicidad espacial 197
7.2.3 Sismicidad temporal 197
7.2.4 Relaciones intensidad-magnitud 198
7.2.5 Sismotectónica 198
7.2.6 Fuentes sísmicas 198
7.3 Presentación del árbol lógico 199
7.4 Resultados de peligrosidad sísmica 201
7.4.1 Resultados de los métodos 201
7.4.2 Resultados promedio de los métodos 203
7.5 Análisis de incertidumbres 208
7.6 Resultados para determinadas ciudades de la CAV 213

8. CONCLUSIONES 267

BIBLIOGRAFÍA 271

      Respecto a los Datos utilizados:

      1.- Los datos del comienzo del catálogo, así como los del inicio de la época instrumental, utilizados en esta memoria para la evaluación de la peligrosidad sísmica, presentan problemas de calidad. La falta de completitud, de homogeneidad y los márgenes de error, son los factores responsables. Por tanto parece razonable aceptar la simplicidad del modelo de Poisson para la generación de terremotos de este área.

      Respecto a la Sismicidad:

      2.- La sismicidad de la CAV y su área de influencia, de carácter superficial, se distribuye en agrupamientos espaciales. En la parte sur se pueden reconocer claros alineamientos sísmicos de direcciones N45W y N45E. Las provincias de Alicante y sur de Valencia son sísmicas mientras que la de Castellón y norte de Valencia se pueden considerar prácticamente asísmicas.

      3.- La distribución temporal de terremotos es frecuente que se presente por medio de series temporales que dan lugar siempre a los mismos agrupamientos espaciales. El catálogo de terremotos principales obtenido mediante análisis de cluster mejora su carácter poissoniano.

      4.- Las relaciones para obtener la magnitud a partir de la intensidad epicentral y del área de las isositas IV y VI poseen desviaciones de más de 0.5 puntos en las magnitudes estimadas. Por otro lado los valores de magnitud que se obtienen con éstas para los terremotos históricos son bastante bajos. Lo anterior y lo incompleto del registro de magnitudes aconsejan realizar la evaluación de la peligrosidad sísmica en intensidades.

      5.- La región de estudio, bajo el punto de vista sismotectónico, justifica su actividad sísmica conocida. Las fracturas y accidentes principales de la zona, sobre todo en la parte sur, se correlacionan razonablemente con las alineaciones sísmicas antes mencionadas.

      6.- Los agrupamientos temporales y espaciales, así como la correlación entre sistemas de fallas y agrupamientos sísmicos permiten definir fuentes sísmicas en nuestra área de estudio. Sin embargo, la determinación y caracterización de la misma está acompañada de una gran subjetividad y dificultades de cálculo, lo que introduce incertidumbres en los resultados de los métodos de evaluación de la peligrosidad que las utilicen.

      Respecto a la Peligrosidad Sísmica:

      7.- Mediante el árbol lógico se identifica fácilmente las características de cada una de las soluciones de los métodos propuestos y resulta sencillo conocer la influencia de éstas en el resultado.

      8.- Las soluciones obtenidas presentan una notable variabilidad, no sólo numérica sino también espacial. Respecto a los valores más altos de cada solución, para el período de retorno de 100 años oscilan entre el 5.3 que da una de las soluciones del método zonificado y el 8.7 que da una de las soluciones del método no zonificado; para el de 500, entre 6.5 y 11.1 y para el de 1000, entre 7.0 y 12.6. Respecto a la variación espacial, ésta llega a determinar que las diferencias entre las áreas de una misma intensidad esperada sean duplicadas según que la solución pertenezca no sólo ya a un método diferente, sino al mismo método.

      10.- Los valores más altos de intensidad esperada, en toda la CAV para cualquiera de los tres períodos de retomo, los dan los métodos no zonificados. Con la excepción del período de retomo de 100 años, que se da en la Glllb, estos valores altos son dados por las soluciones provenientes de la función Gumbel I. Sin embargo los valores más bajos de éstos se obtienen con las soluciones del método zonificado.

      11.- Los valores medios de las soluciones del método no zonificado para cada una de las distribuciones y ajustes, reflejan fielmente la sismicidad registrada en la región, es decir, aparecen claramente todos los focos sísmicos históricos, por tanto, como ya sabíamos, son incapaces de detectar, en el caso de que los hubiera, nuevos focos de peligrosidad sísmica.

      12.- El promedio de todas las soluciones del método no zonificado suaviza las soluciones más extremas, minimizando por tanto los errores debidos a la mala calidad de los ajustes, el pequeño numero de datos y la fijación o no de los parámetros del ajuste. Conjuntamente con su desviación estándar constituye una buena solución al cálculo de la peligrosidad sísmica bajo un concepto estacionario de la sismicidad espacial.

      13.- El valor medio de cada una de las soluciones de las fuentes sísmicas suaviza la sismicidad registrada en la zona, que se distribuye según la geometría de las fuentes sísmicas empleadas. Ésta puede llegar a ser tan extrema que en los mapas no queden reflejados determinados focos sísmicos históricos.

      14.- Los criterios de delimitación y caracterización, basados fundamentalmente en la correlación de los terremotos con unidades, accidentes y fracturas tectónicas seguidos en los cinco conjuntos de fuentes utilizados en esta memoria, no permite la determinación de nuevos focos de peligrosidad. Esto ha quedado claramente manifestado en todas las soluciones obtenidas con el método zonificado.

      15.- El promedio de todas las soluciones de todas las fuentes sísmicas es una suavización extrema de la sismicidad registrada en la zona y se modelará según la geometría promedio de todas las fuentes sísmicas. Conjuntamente con su desviación estándar no parece que sea muy representativo de la sismicidad pasada de la región.

      16.- El promedio de todas las soluciones de ambos métodos como resultado de la evaluación de la peligrosidad sísmica de una región estará sesgado por el carácter perturbador (suavización y modelación según la geometría de las fuentes sísmicas) que tienen cada una de las soluciones del método zonificado y por la falta de capacidad de preveer nuevos focos que tiene el método no zonificado.

      Respecto a las Incertidumbres:

      17.- La magnitud de las incertidumbres de los resultados para cada uno de los puntos del área de estudio, independientemente de las variaciones introducidas en cada una de las soluciones de los dos métodos utilizados, dependen del período de retomo y del nivel sísmico de la zona en que se encuentren. Por lo general las dispersiones son menores según aumenta el período de retorno.

      18.- Para los valores máximos, las dispersiones siempre son mayores en el método zonificado que en el no zonificado, la excepción es con el ajuste de Gumbel I para 500 y 1000 años. La soluciones con menor dispersión las ofrece el ajuste lineal Gumbel Ill.

      20.- El factor desencadenante de la dispersión en el método zonificado viene fijado por la utilización de diferentes fuentes sísmicas. Las variaciones en. las características de una misma fuente y en las leyes de atenuación producen por lo general dispersiones la mitad que las anteriores.

      21.- Las desviaciones estándar para los métodos no paramétricos dentro de la CAV pueden alcanzar más de un grado de intensidad, dándose los menores valores en las provincias de Alicante y Valencia y los mayores en la zona norte de la de Castellón y en el caso de la Gumbel I que aparece un foco próximo a la ciudad de Alicante.

      22.- Las desviaciones estándar para los métodos parámetricos son inferiores que en los no parámetricos, existiendo también en éstos una mayor homogeneidad.

      23.- Los métodos no zonificados resultan más sensibles que los zonificados en cuanto a la modificación de los parámetros que intervienen: la variación de los catálogos de entrada influye poco en la mayoría de las cuadrículas de la rejilla en los resultados obtenidos. La influencia de las leyes de atenuación se pone muy de manifiesto en ambos modelos, con mayor dispersión en el zonificado. El tipo de relleno y el umbral mínimo escogido para la determinación de las series sísmicas de cada cuadrícula poseen una gran influencia en los resultados. La variación de la profundidad del foco sísmico, así como la intensidad máxima presenta poca variabilidad en los resultados.

      24.- La función de distribución Gumbel I, da valores bastante semejantes a la de tipo Ill en zonas de terremotos de tamaño intermedio, y valores superiores en zonas donde han ocurrido grandes terremotos. Los ajustes no lineales de la Gumbel III producen gran inestabilidad en los resultados y en muchas de las soluciones para bastantes cuadrículas no es posible realizarse.

      25.- Para zonas sísmicas activas con un período de catalogación de terremotos históricos destructivos largo (mayor o igual a 500 años) el método no zonificado puede dar mejores resultados que el zonificado, dada la falta de información para poder delimitar y caracterizar correctamente las fuentes sísmicas. De cualquier forma, aun en el caso de obtener una buena delimitación y caracterización de las fuentes, se deben complementar los de peligrosidad con soluciones fiables del método no zonificado.

      26- De los mapas de peligrosidad sólo se obtienen resultados orientativos, ya que la influencia de los métodos en el resultado final depende mucho del lugar en donde se calcula la peligrosidad.

      27.- El tratamiento individual de las cuadrículas, para el cálculo de la peligrosidad, nos permite determinar las desviaciones de las soluciones de cada método y por lo tanto actuar sobre ellas estableciendo diferentes niveles de pesada, e incluso suprimirlas o minimizarlas, para obtener unos resultados promedios representativos.