Home   Map Archive     Related Links   Scientific Background   Disclaimer   Comment     Background Information on the ShakeMaps

Languages :

English Français Català Castellano

Table of Contents

• Introduction
• Maps
• General
• Acceleration
• Velocity
• Spectral Response
• Intensity
• References

Note: For more detailed information see the online ShakeMap Manual and the Publications on ShakeMap

Introduction

A ShakeMap is a representation of ground shaking produced by an earthquake. The information it presents is different from the earthquake magnitude and epicenter that are released after an earthquake because ShakeMap focuses on the ground shaking produced by the earthquake, rather than the parameters describing the earthquake source. So, while an earthquake has one magnitude and one epicenter, it produces a range of ground shaking levels at sites throughout the region depending on distance from the earthquake, the rock and soil conditions at sites, and variations in the propagation of seismic waves from the earthquake due to complexities in the structure of the Earth's crust.

Part of the strategy for generating rapid-response ground motion maps is to determine the best format for reliable presentation of the maps given the diverse audience, which includes scientists, businesses, emergency response agencies, media, and the general public. In an effort to simplify and maximize the flow of information to the public, the USGS have developed a means of generating not only peak ground acceleration and velocity maps, but also an instrumentally-derived, estimated Modified Mercalli Intensity map. This map makes it easier to relate the recorded ground motions to the expected felt and damage distribution. The Instrumental Intensity map is based on a combined regression of recorded peak acceleration and velocity amplitudes. (see Intensity Maps)

With the current Global station distribution, data gaps are common, particularly for smaller events and events near or outside the edge of the network. In order to stabilize contouring and minimize the misrepresentation of the ground motion pattern due to data gaps, we augment the data with predicted values in areas without data. Given the epicenter and magnitude, peak motion amplitudes in spare regions are estimated from the Tapia (2006), Akkar & Bommer (2007 & 2010).

Note: ShakeMaps are generated automatically following moderate and large earthquakes. These are preliminary ground shaking maps, normally posted within several minutes of the earthquake origin time. The acceleration and velocity values are raw and are at least initially, NOT checked by humans. Further, since ground motions and intensities typically can vary significantly over small distances, these maps are only APPROXIMATE. At small scales, they should be considered unreliable. Finally, the input data is raw and unchecked, and may contain errors. (See Disclaimer)

Maps - General Information

• The Red star usually located near the center of the map is the epicenter.
• Small unfilled circles are points where strong motion values were estimated and used to fill gaps in the station distribution.
• The colored triangles indicate reporting stations:
• The red line indicates the study area, in witch site effects are defined.

When viewing the peak ground motion maps using a Javascript-enabled browser, additional information about the earthquake epicenter and recording seismic stations can be viewed. A brief summary line is displayed when the mouse pointer is over the epicenter symbol or a station symbol. If the symbol is clicked, a small window with a table of information will be opened. This window can be moved to a preferred location, and clicking on the tab bar to see another map will close the current information window. The legend bar at the bottom of the instrumental intensity map explains the colors (and seeIntensity Maps below).

In the popup window, the earthquake information includes the event date, time, location coordinates in degrees latitude and longitude, and hypocentral depth in kilometers.

The station information includes the station code and name, the agency that manages the station, the station location coordinates in degrees latitude and longitude, and the peak acceleration and velocity values for each component of ground motion (when available). When the peak ground motion maps are made, the value from the peak horizontal component of ground motion is used as the value for the station. This value is highlighted in bold in the station information.

Components from many stations are defined by three letter codes. The last letter indicates the orientation (Z = vertical, N = horizontal north, E = horizontal east). The first two letters indicate the instrument class:

FBA's (force balance accelerometers) are designed to record extremely large ground motions and can accurately record waves from very large earthquakes. However, ground motions from small and moderate earthquakes are often too small to trigger these instruments or rise above instrument noise. On the other hand, Broadband seismic sensors can record extremely small ground motions and accurately record waves from earthquakes that range from very small up to moderately large. A number of stations have both FBA and broadband sensors. For ShakeMap, the network tends to emphasize FBA recordings for large ground motions and broadband recordings for small ground motions.

Occassionally, station channels will be flagged due to problems with the station or possibly anomalous peak values. In this case, the popup window of station information will indicate the flagging with the following codes:

Map types :

Peak Acceleration Maps

Peak horizontal acceleration at each station is contoured in units of percent-g (where g = acceleration due to the force of gravity = 981 cm/s/s). The peak values of the vertical components are not used in the construction of the maps because the regression relationships used to fill in data gaps between stations are based on horizontal peak amplitudes. The contour interval varies greatly and is based on the maximum recorded value over the network for each event.

For moderate to large events, the pattern of peak ground acceleration is typically quite complicated, with extreme variability over distances of a few km. This is attributed to the small scale geological differences near the sites that can significantly change the high-frequency acceleration amplitude and waveform character. Although distance to the causative fault clearly dominates the pattern, there are often exceptions, due to local amplification. Although, this makes interpolation of ground motions at one site to a nearby neighbor risky, the peak acceleration pattern usually reflects what is felt from low levels of shaking up to to moderate levels of damage.We have not considered extensive sources because for earthquakes with moderate magnitudes (M<6) this approximation seems to be justified.

Peak Velocity Maps

Peak velocity values are contoured for the maximum horizontal velocity (in cm/sec) at each station. As with the acceleration maps, the vertical component amplitudes are disregarded for consistency with the regression relationships used to estimate values in gaps in the station distribution. Differences between rock and soil sites are apparent, but the overall pattern is normally simpler than the peak acceleration pattern. Severe damage, and damage to flexible structures is best related to ground velocity.

Spectral Response Maps

Following earthquakes, spectral response maps are made. Response spectra portray the response of a damped, single-degree-of-freedom oscillator to the recorded ground motions. This data representation is useful for engineers determining how a structure will react to ground motions.

ShakeMap spectral response maps are made for the response at three reference periods: 0.3, 1.0, and 3.0 seconds. For each station, the value used is the peak horizontal value of 5% critically damped pseudo-acceleration.

Rapid Instrumental Intensity Maps

As an effort to simplify and maximize the flow of information to the public, we have developed a means of generating estimated Intensity maps based on instrumental ground motion recordings; in Europe, we use the EMS98 intensity scale. This "Instrumental Intensity" is based on a combined regression of peak acceleration and velocity amplitudes vs. observed intensity. For Pyrenees, we use the intensity predictive equation Goula et al. (2008), based on Sponheuer (1960) formula and conversion equations Souriau (2006) and Faccioli & Cauzzi (2006).

From the comparison with observed intensity maps, we find that a regression based on peak velocity for intensity > VII and on peak acceleration for intensity < VII is most suitable. This is consistent with the notion that low intensities are determined by felt accounts (sensitive to acceleration). Moderate damage, at intensity VI-VII, typically occurs in rigid structures (masonry walls, chimneys, etc.) which also are sensitive to high-frequency (acceleration) ground motions. As damage levels increase, damage also occurs in flexible structures, for which damage is proportional to the ground velocity, not acceleration. By relating recorded ground motions to intensities, we can now estimate shaking intensities within a few minutes of the event based on the recorded peak motions made at seismic stations.

A very good descriptive table of EMS98 Intensity is available from BCSF (Bureau Central Sismologique Français : the french seismic agency). A table of intensity descriptions with the corresponding peak acceleration and velocity values used in the ShakeMaps is given below.

References

·         Faccioli, E., and Cauzzi, C. (2006). Macroseismic intensities for seismic scenarios, estimated from instrumentally based correlations, First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Geneva, Switzerland, 3–8 September 2006, Paper no. 569.

·         Goula, X., Dominique, P., Colas, B., Jara, J.A., Roca, A. & Winter, T. (2008). Seismic rapid response system in the Eastern Pyrenees. XIV World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, Beijing, China

·         Souriau, A. (2006). Quantifying felt events: A joint analysis of intensities, accelerations and dominant frequencies. Journal of Seismology, 10, 23–38.

·         Sponheuer, W. (1960). Methoden zur Herdtirefenbestimmung in der Makroseismic, Freiberger Forschungshefte, C88, 117 pp.

·         Tapia, M (2006). Desarrollo y aplicación de métodos avanzados para la caracterización de la respuesta sísmica del suelo a escala regional y local. Tesis Doctoral. Universitat Politècnica de Catalunya. 355 pp.

Back on top

Table des matières

• Introduction
• Cartes
• Informations générales
• L'accélération
• La vitesse
• La réponse spectrale
• L'intensité
• Références

Note: Pour plus d'informations, consultez le Manuel ShakeMap en ligne (en anglais) et les publications sur les shakemaps

Introduction

Une Shakemap est une représentation cartographique des mouvements du sol produits par un séisme. L'information représentée ne montre pas uniquement la magnitude ou la localisation de l’épicentre mais se focalise sur les mouvements du sol plutôt que sur les paramètres décrivant la source du tremblement de terre. Ainsi, alors qu'un tremblement de terre n’a qu’une seule magnitude et un seul épicentre, il produit des niveaux de secousses variables sur les sites de la région en fonction de la distance du tremblement de terre, du type de roche et de sol sur ces sites et en fonction de variations dans la propagation des ondes sismiques liées à des complexités dans la structure de la croûte terrestre.

Un élément important de la stratégie pour des cartes de réponse rapide des mouvements du sol est de déterminer la meilleure représentation possible des cartes adaptée à un public varié, qui comprend des scientifiques, des entreprises, des organismes d'intervention d'urgence, les médias et le public en général. Dans un effort pour simplifier et optimiser la circulation de l'information au public, l'USGS a développé un moyen de générer non seulement des cartes de l'accélération maximale du sol et de vitesse maximale, mais aussi une carte dérivée des observations instrumentales estimée en 'intensité. Cette carte facilite la correspondance entre les mouvements du sol enregistrés et les effets attendus : répartition des dommages et ressenti. La carte de l'intensité instrumentale est basée sur une régression combinée des pics enregistrés d'accélération et de vitesse. (Voir les cartes d'intensité)

Avec la répartition actuelle des stations, les lacunes de données sont courantes, en particulier pour les petits événements et les événements qui sont proches ou au delà de la périphérie du réseau. Afin de stabiliser les contours et de minimiser les erreurs de représentation des mouvements du sol du fait de ces lacunes dans les données, nous augmentons les données avec des valeurs prédites dans les zones sans stations. Compte tenu de l'épicentre et de la magnitude, les valeurs de mouvement du sol sont estimées à partir des relations d'atténuation de Tapia (2006), et d’Akkar & Bommer (2007, 2010).

Remarque: Les ShakeMaps sont générées automatiquement à la suite de tremblements de terre modérés ou importants. Ce sont des cartes préliminaires de mouvements du sol, affichées quelques minutes après l'heure d'origine du tremblement de terre. Les valeurs d'accélération et de vitesse du sol sont brutes et, au moins dans les premiers temps,  ne sont pas vérifiées manuellement. En outre, comme les mouvements du sol et les intensités peuvent varier considérablement sur de petites distances, ces cartes ne sont qu'approximatives. À petite échelle, elles devraient être considérées comme peu fiables. Enfin, les données d'entrée sont brutes et non vérifiées: elles peuvent contenir des erreurs. (voirDisclaimer)

Informations générales sur les cartes

• L'étoile rouge généralement situé au centre de la carte indique l'épicentre.
• Les petits cercles sont des points où les données d'intensité macrosismique ont été observées.
• Les triangles indiquent des stations sismiques.
• La ligne rouge indique la zone d'étude, pour laquelle les effets de site sont définis.

Lors de la visualisation des cartes de mouvement du sol à l'aide d'un navigateur avec Javascript activé, des informations supplémentaires sur l'épicentre du séisme et les enregistrements aux stations sismiques peuvent être affichées. Une ligne de résumé est affichée lorsque le pointeur de la souris se trouve sur le symbole épicentre ou un symbole station. Si le symbole est cliqué, une petite fenêtre avec une table d'information sera ouverte. Cette fenêtre peut être déplacée vers un autre emplacement, et cliquer sur la barre d'onglet pour voir une autre carte fermera la fenêtre d'information en cours. La barre de légende au bas de la carte d'intensité instrumentale décrit l’échelle de couleurs (voir les cartes d'intensité ci-dessous).

Dans la fenêtre popup, les informations affichées sur le tremblement de terre sont la date et l’heure de l'événement, les coordonnées de l’épicentre en degrés (latitude et longitude) et la profondeur de l'hypocentre en kilomètres.

Les informations de stations comprennent le code de la station et son nom, l'organisme qui gère la station, les coordonnées du site en degrés (latitude et longitude),  les pics d'accélération et de vitesse pour chaque composante du mouvement du sol (si disponible). Pour générer les cartes des mouvements du sol, c’est la composante horizontale du mouvement du sol qui est utilisé pour définir  la valeur à la station. Cette valeur est indiquée en gras dans l'information sur la station.

Les composantes de nombreuses stations sont définies par des codes à trois lettres. La dernière lettre indique l'orientation (Z = verticale, N = horizontale nord, E = horizontale est). Les deux premières lettres indiquent la classe de l'instrument:

Les FBA sont des accéléromètres à balance de force (Force Balance Accelerometers). Ils sont conçus pour capter des mouvements forts du sol et peuvent enregistrer sans saturation les signaux sismiques de très gros séismes. Toutefois, les secousses de séismes petits et modérés sont souvent trop petites pour déclencher ces instruments ou pour être détectées au-dessus du bruit instrumental. D’un autre côté, les capteurs sismiques à large bande peuvent capter de très petites secousses et enregistrer avec précision les signaux sismiques qui vont du très petit au modérément grand. Un certain nombre de stations ont à la fois des capteurs FBA et des capteurs à large bande. Pour ShakeMap, les enregistrements FBA seront prépondérants pour les fortes secousses et les enregistrements à large bande pour les petits mouvements du sol.

Occasionnellement, des canaux de stations seront éliminés du calcul à cause de problèmes avec la station ou de valeurs maximales anormales. Dans ce cas, la fenêtre contextuelle d'information sur la station signalera les causes d’élimination avec les codes suivants:

Les types de cartes :

Cartes des pics d'accélération

Le maximum d'accélération horizontale à chaque station est tracé en pourcentage de g (où g = accélération due à la force de gravité = 981 cm/s/s). Les valeurs maximales des composantes verticales ne sont pas utilisées dans la construction des cartes parce que les relations de régression utilisées pour combler les lacunes de données entre les stations sont basées sur les amplitudes maximales horizontales. Les intervalles entre les contours sont variables et sont basés sur la valeur maximale enregistrée sur le réseau pour chaque événement.

Pour des événements modérés ou grands, le tracé de l'accélération maximale du sol est généralement assez compliqué, avec une variabilité extrême sur des distances de quelques kilomètres. Ceci est attribué à des différences géologiques à petite échelle à proximité des sites, ce qui peut modifier sensiblement l'amplitude de l'accélération à haute fréquence et les caractéristiques du signal sismique. Bien que cela puisse rendre incertain l'interpolation des mouvements du sol d'un site à un site voisin, la cartographie des pics d'accélération est généralement représentative de ce qui est ressenti dans une gamme allant de faibles niveaux de secousse jusqu'à des niveaux modérés de dommages. Nous n'avons pas tenu compte de la taille de la rupture, étant justifiée pour des séismes de magnitude moderée (M<6)

Cartes des pics de vitesse

Le maximum de vitesse horizontale  maximale est tracé en cm/sec à chaque station. Comme pour les cartes d'accélération, les amplitudes des composantes verticales ne sont pas prises en compte pour la cohérence avec les relations de régression utilisées pour estimer les valeurs dans les lacunes de distribution des stations. Les différences entre rocher et sols sont plus visibles, mais le tracé global est normalement plus simple que pour la carte des pics d'accélération. Les dommages graves, et les dommages aux structures flexibles sont plus liés à ce paramètre de vitesse du sol.

Cartes des réponses spectrales

Des cartes de réponse spectrale sont tracées après chaque tremblement de terre. Les spectres de réponse décrivent les mouvements du sol comme la réponse d'un oscillateur amorti à un seul degré de liberté. Cette représentation des données est utile pour les ingénieurs qui déterminent comment une structure va réagir aux mouvements du sol. Les cartes de réponse spectrale sont faites pour trois périodes de référence: 0.3, 1.0, et 3.0 secondes. Pour chaque station, la valeur utilisée est la valeur maximale horizontale correspondant à 5% de l'amortissement critique de la pseudo-accélération.

Carte de l'intensité instrumentale en réponse rapide

Dans le but de simplifier et optimiser la diffusion de l'information au public, la ShakeMap est moyen de générer des cartes d'intensité estimée basées sur les enregistrements instrumentaux du mouvement du sol. Cette «intensité Instrumentale" est basée sur une régression combinée des pics d'accélération et de vitesse en fonction de l'intensité observée. Pour les Pyrénées, nous utilisons l’équation prédictive en intensité de Goula et al. (2008), basée sur la formule de Sponheuer (1960) et les relations de conversion de Souriau (2006) et Faccioli & Cauzzi (2006).

A partir de la comparaison avec les cartes d'intensité observée, nous constatons que la régression basée sur les pics de vitesse est la plus appropriée pour une intensité supérieure à VII et une régression basée sur les pics d'accélération pour une intensité inférieure à VII. Ceci est cohérent avec le fait que les faibles intensités sont déterminées à partir des effets ressentis (sensibles à l'accélération). Les dégâts modérés, à l'intensité VI-VII, se produisent généralement dans les structures rigides (murs en maçonnerie, cheminées, etc) qui sont aussi sensibles à des mouvements du sol à hautes fréquences (accélération). Lorsque le niveau des dégâts augmente, les dommages se produisent également sur des structures souples, où les dommages sont proportionnels à la vitesse au sol et non pas à l'accélération. En mettant en relation les mouvements du sol et les intensités, nous pouvons maintenant estimer des intensités quelques minutes seulement après l'événement, sur la base des pics des mouvements enregistrés sur les stations sismiques.

Une très bonne table descriptive de l'échelle d'intensité EMS98, est disponible à partir du site du BCSF (Bureau Central Sismologique Français). Une table de description de l'intensité et de la correspondance avec les pics d’accélération et de vitesse utilisées dans les ShakeMaps est donnée ci-dessous.

Références

·         Faccioli, E., and Cauzzi, C. (2006). Macroseismic intensities for seismic scenarios, estimated from instrumentally based correlations, First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Geneva, Switzerland, 3–8 September 2006, Paper no. 569.

·         Goula, X., Dominique, P., Colas, B., Jara, J.A., Roca, A. & Winter, T. (2008). Seismic rapid response system in the Eastern Pyrenees. XIV World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, Beijing, China

·         Souriau, A. (2006). Quantifying felt events: A joint analysis of intensities, accelerations and dominant frequencies. Journal of Seismology, 10, 23–38.

·         Sponheuer, W. (1960). Methoden zur Herdtirefenbestimmung in der Makroseismic, Freiberger Forschungshefte, C88, 117 pp.

·         Tapia, M (2006). Desarrollo y aplicación de métodos avanzados para la caracterización de la respuesta sísmica del suelo a escala regional y local. Tesis Doctoral. Universitat Politècnica de Catalunya. 355 pp.

Haut de page

Taula de matèries

• Introducció
• Maps
• Informacions generals
• L'acceleracio
• La velocitat
• La resposta espectral
• La intensitat
• Referències

Note: Per a més informació consulteu Manuel ShakeMap en ligne (en anglès) i les publicacions sobre els shakemaps

Introducció

Un « shake-map » és una representació del moviment del sòl produït per un terratrèmol. La informació representada no mostra únicament les característiques del sisme, com la magnitud o la localització de l’epicentre, que són calculades després del terratrèmol, sinó que ShakeMap mostra la visió espacial del moviment del sòl. Si bé un terratrèmol té una única magnitud i un sol epicentre, produeix una gama de valors de moviment del sòl a diferents indrets al llarg de tota la regió impactada pel sisme. Aquest desplaçament del sòl variarà en funció de la distància a l'epicentre, del tipus de roca i de les condicions locals del sòl. També hi poden existir variacions en la propagació de les ones sísmiques degudes a l'estructura complexa de l'escorça terrestre.

Una part de la estratègia per generar ràpidament mapes de moviment del sòl és escollir-ne el millor format per fer-ne una representació fiable, tractant-se d’un producte destinat a un públic variat, que compren científics, empreses, organismes de gestió d'emergències, la premsa i el públic en general. En un esforç per simplificar i optimitzar la difusió de la informació al públic, el USGS ha desenvolupat una eina que no només representa l'acceleració o la velocitat màxima del sòl sinó també la intensitat. Aquest mapa facilita la comprensió de la relació entre els moviments del sòl enregistrats i la repartició dels danys i la percepció del sisme. El mapa de la intensitat instrumental està basat en una regressió combinada dels pics d'amplitud enregistrats d'acceleració i velocitat (veure els mapes d'intensitat)

Amb la repartició actual de les estacions sísmiques, les llacunes de dades són normals, en particular per els esdeveniments sísmics més petits i per els esdeveniments a prop o fora del perímetre cobert per la xarxa sìsmica. Per estabilitzar els contorns i minimitzar els errors de representació dels moviments del sòl a causa d'aquestes llacunes, es representen també els valors predits en les zones on no hi ha dades. En funció de la magnitud i de la localització de l'epicentre, els valors del moviment del sòl es prediuen a partir de les funcions d'atenuació de Tapia (2006), Akkar&Bommer (de 2007 a 2010).

Nota: Els ShakeMaps es generen automàticament després de terratrèmols moderats o importants. Es tracta de mapes preliminars, que es generen uns quants minuts després de produir-se el sisme. Els valors de l'acceleració i de la velocitat del sòl són bruts i, inicialment, no han estat verificats per cap especialista. A més, com els moviments del sòl i les intensitats poden variar considerablement en petites distàncies, aquests mapes són aproximatius. A petita escala els mapes s'haurien de considerar amb poca fiabilitat. Finalment, les dades d'entrada són brutes i sense cap tipus de control, per tant poden contenir errors (veure Disclaimer)

Informacions generals sobre els mapes

• L'estrella roja generalment situada al mig del mapa, representa l'epicentre.
• Els petits cercles són punts on les dades d'intensitat macrosísmica han estat observades.
• Els triangles de color indiquen les estacions sísmiques.
• La línia roja indica la zona d'estudi, per a la qual els efectes de lloc han estat definits.

Si es visualitzen els mapes amb un navegador amb JavaScript activat, les informacions suplementàries sobre l'epicentre del sisme i els enregistraments de les estacions sísmiques en poden visualitzar. Quan el punter del ratolí es troba a sobre el símbol de l'epicentre o d'una estació una línia amb un resum de les dades apareixerà. Si es clica a sobre la icona, una petita finestra s'obrirà amb informació suplementària. Aquesta finestra pot desplaçar-se cap a una altra pestanya del navegador. La barra de la llegenda a sota el mapa d'intensitat instrumental explica els codi de colors (veure les mapes d'intensitat a sota).

Les informacions suplementàries que s'obren amb la finestra popup sobre l'epicentre són: hora i data del terratrèmol, coordenades de localització de l'epicentre (latitud i longitud) i profunditat de l'hipocentre en quilòmetres.

Les informacions sobre les estacions comprenen el codi i el nom de l'estació, l'organisme gestor, les coordenades de localització en graus (longitud i latitud) i el pic d'acceleració aixi com els valors corresponents a la component vertical i horitzontal del moviment (si aquesta dada és disponible). El valor de la composant horitzontal del moviment és el que s'utilitza en la representació cartogràfica.

Les components de nombroses estacions es defineixen amb un codi de tres lletres. La darrera lletra indica l'orientació (Z per vertical, N per horitzontal-nord i E per horitzontal-est). Les dos primeres lletres indiquen la classe de l'instrument de mesura:

Els FBA són acceleròmetres (Force Balance Accelerometers) que han estat concebuts per enregistrar grans moviments del sòl i poden enregistrar amb precisió les ones de terratrèmol molts forts. Tot i això, els moviments de sismes petits i moderats són sovint massa febles per activar aquests instruments o diferenciar el senyal del sisme del soroll instrumental. Per l'altra banda, els sensors sísmics de banda ampla poden enregistrar petits terratrèmols, des dels més petits fins als moderadament grans. Una sèrie d'estacions estan equipades amb ambdós instruments. ShakeMap incidirà en les mesures dels aparells FBA en cas de grans sismes i en els aparells de banda ampla per als més petits.

De vegades, els canals de les estacions es suprimiran del calcul de ShakeMap a causa de problemes amb les estacions o per valors màxims anormals. En aquests casos, la finestra d'informació suplementària ho indicarà amb els codis següents:

Els tipus de mapes:

Mapa de pics d'acceleració

El màxim de l'acceleració horitzontal de cada estació es representa amb % de g (on g és la l'acceleració de la gravetat, és a dir, 9,81 m/s²). Els valors màxims de la component vertical no s'usen en la construcció dels mapes ja que les relacions utilitzades per omplir el buit en dades entre les estacions només utilitzen l'acceleració horitzontal. Es basa en el valor màxim enregistrat per a cada estació.

Per a esdeveniments moderats o grans, la variació de l'acceleració màxima del sòl és prou complexa, amb una variabilitat forta entre punts distanciats per pocs quilòmetres. Això s'atribueix a les diferències geològiques existents a petita escala, que poden modificar sensiblement l'amplitud de l'acceleració per a altes freqüències i la forma de l'ona. Aquest fet complica la interpolació dels moviments del sòl, d'un punt a un altre. Tot i aixi, el que s'observa en general és una graduació des dels nivells més baixos d'acceleració on la vibració és percebuda fins nivells moderats de danys. Per a tota la regió no s'ha tingut en compte la dimensió de la ruptura, ja que per a sismes de magnituds moderades (M<6) l'aproximació de font puntual sembla justificada.

Mapes de pics de velocitat

Els valors de la velocitat màxima es representen amb la velocitat màxima horitzontal (en cm/s) per a cada estació. Com pel cas dels mapes d'acceleració, l'amplitud de la composant vertical no es té en compte en el càlcul dels valors per als buits de dades entre estacions. Les diferències entre el substrat rocós i els sòls són encara més visibles, però la representació és en general més senzilla que per a l'acceleració. Els danys greus i els danys a les estructures flexibles són més aviat lligats a la velocitat del sòl que a l'acceleració

Mapa de resposta espectral

Els mapes de la resposta espectral es representen després de cada terratrèmol. Els espectres de resposta descriuen els moviments del sòl com la resposta a un oscil·lador amortit d'un sol grau de llibertat. Aquesta representació de les dades és útil per als enginyers que determinen com es comportarà una estructura. Els mapes de resposta espectral es calculen per a tres períodes de referència: 0.3, 1 i 3 segons. Per a cada estació, el valor utilitzat és el valor màxim horitzontal corresponent a un amortiment critic de 5% de la pseudo-acceleració.

Mapa d'intensitats instrumentals

Per tal de simplificar i optimitzar la difusió de la informació al gran públic, s'ha desenvolupat una eina que genera mapes d'intensitat a partir de dades instrumentals del moviment del sòl. Aquesta “intensitat instrumental” es base en una regressió combinada dels valors màxims d'acceleració i velocitat amb relació amb la intensitat observada. Per als Pirineus s'utilitza l'equació predictiva en intensitat de Goula et al. (2008), basada en la formulació de Sponheuer (1960) i les relacions de conversió de Souriau (2006) i Faccioli & Cauzzi (2006).

A partir de la comparació entre la intensitat instrumental i la intensitat observada, es constata que la regressió basada en el pics d'amplitud de velocitat és la relació més apropiada per a intensitats superiors a VII i que una relació basada en els pics d'acceleració per a les intensitats inferiors a VII. Els danys moderats, per a intensitats VI-VII, es produeixen generalment en les estructures rígides (murs de fàbrica, xemeneies, etc.) que són també sensibles als moviments del sòl en altes freqüències (acceleracions). A mesura que el nivell de danys augmenta, se'n poden observar en estructures més flexibles, per a les quals els danys són proporcionals a la velocitat del sòl i no pas a l'acceleració. Relacionant els enregistraments del moviment del sòl a les intensitats, es poden estimar les intensitats pocs minuts després de produir-se el terratrèmol, basat en els enregistraments de les estacions sísmiques.

Una bona descripció de l'escala macrosísmica europea, EMS98 i de l'escala MSK es troba a la web escala d'intensitat EMS98 i MSK, La següent taula mostra la relació entre els pics d'acceleració i velocitat màxima i la intensitat tal com s'utilitza al programa ShakeMaps.

Referències

·         Faccioli, E., and Cauzzi, C. (2006). Macroseismic intensities for seismic scenarios, estimated from instrumentally based correlations, First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Geneva, Switzerland, 3–8 September 2006, Paper no. 569.

·         Goula, X., Dominique, P., Colas, B., Jara, J.A., Roca, A. & Winter, T. (2008). Seismic rapid response system in the Eastern Pyrenees. XIV World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, Beijing, China

·         Souriau, A. (2006). Quantifying felt events: A joint analysis of intensities, accelerations and dominant frequencies. Journal of Seismology, 10, 23–38.

·         Sponheuer, W. (1960). Methoden zur Herdtirefenbestimmung in der Makroseismic, Freiberger Forschungshefte, C88, 117 pp.

·         Tapia, M (2006). Desarrollo y aplicación de métodos avanzados para la caracterización de la respuesta sísmica del suelo a escala regional y local. Tesis Doctoral. Universitat Politècnica de Catalunya. 355 pp.

Dalt de la pàgina

Tabla de contenidos

• Introducción
• Maps
• Informacionzs generalzs
• La acceleración
• La velocidad
• La respuesta espectral
• La intensidad
• Referencias

Note: Para informaciones suplementarias consulten Manuel ShakeMap en ligne (en inglés) y las publicaciones sobre los shakemaps

Introducción

Un «  shake- map » es una representación del movimiento del suelo producido por un terremoto. La información representada no muestra únicamente las características como la magnitud o la localización del epicentro, que son calculadas después del terremoto, sino que ShakeMap muestra la visión espacial del movimiento del suelo. Si bien un terremoto tiene una única magnitud y un solo epicentro, produce una gama de valors del movimiento del suelo a diferentes lugares a lo largo de toda la región impactada por el seísmo. Este movimiento del suelo variará en función de la distancia al epicentro, del tipo de roca y de las condiciones locales del suelo. También pueden existir variaciones en la propagación de las ondas sísmicas debidas a la estructura compleja de la corteza terrestre. 

Una parte de la estrategia para generar rápidamente cartas de movimiento del suelo es escoger el mejor formato para hacer una representación fiable, tratándose de un producto destinado a un público variado, que comprende científicos, empresas, organismos de gestion de emergencias, la prensa y el público en general. En un esfuerzo para simplificar y optimizar la difusión de la información al público, el USGS ha desarrollado una herramienta que no sólo representa la aceleración o la velocidad máxima del suelo sino también la intensidad. Este mapa facilita la comprensión de la relación entre los movimientos del suelo registrados, la repartición de los daños y la percepción del seísmo. El mapa de la intensidad instrumental está basado en una regresión combinada de los picos de amplitud registrados de aceleración y velocidad (ver los mapas da intensidad)

Con la repartición actual de las estaciones sísmicas, las lagunas de datos son normales, en particular por los acontecimientos sísmicos más pequeños y por los acontecimientos cerca o fuera del perímetro cubierto por la red sísmica. Para estabilizar los contornos y minimizar los errores de representación de los movimientos del suelo debido a estas lagunas, se representan también los valores predichos en las zonas donde no hay datos. En función de la magnitud y de la localización del epicentro, los valores del movimiento del suelo se predicen a partir de las funciones de atenuación de Tapia (2006), Akkar&Bommer (de 2007 a 2010). 

Nota: Los ShakeMaps se generan automáticamente después de terremotos moderados o importantes. Se trata de mapas preliminares, que se generan unos cuántos minutos después de producirse el seísmo. Los valores de la aceleración y de la velocidad del suelo son brutos y, inicialmente, no han sido verificados por ningún especialista. Además, como los movimientos del suelo y las intensidades pueden variar considerablemente en pequeñas distancias, estos mapas son aproximativos. A pequeña escala los mapas se tendrían que considerar con poca fiabilidad. Finalmente, los datos de entrada son brutos y sin ningún tipo de control, por lo tanto pueden contener errores.  (verDisclaimer)

Informaciones generales sobre los mapas

• La estrella roja generalmente situada en medio del mapa, representa el epicentro.
• Los pequeños círculos son puntos donde los datos de intensidad macrosísmica han sido observados.
• Los triángulos de color indican las estaciones sísmicas.
• La línia roja indica la zona d'estudi, la zona de estudio, para la cual los efectos de lugar han sido definidos.

Si se visualizan los mapas con un navegador con Javascript activado, las informaciones suplementarias sobre el epicentro del seísmo y los registros de las estaciones sísmicas pueden visualizarse. Cuando el puntero del ratón se encuentra encima el símbolo del epicentro o de una estación una línea con un resumen de los datos aparecerá. Si se clica encima el icono, una pequeña ventana se abrirá con información suplementaria. Esta ventana puede desplazarse hacia otra pestaña del navegador. La barra de la leyenda debajo el mapa de intensidad instrumental explica los código de colores (ver los mapas de intensidad a sota).

Las informaciones suplementarias que se dan sobre el epicentro son: hora y fecha del terremoto, coordenadas de localización del epicentro (latitud y longitud) y profundidad del hipocentro en kilómetros. 

Las informaciones sobre las estaciones comprenden el código y el nombre de la estación, el organismo gestor, las coordenadas de localización en grados (longitud y latitud) y el pico de aceleración asi como los valores correspondientes a la componente vertical y horizontal del movimiento (si este dato es disponible). El valor de la componente horizontal del movimiento es el que se utiliza en la representación cartográfica.

Las componentes de numerosas estaciones se definen con un código de tres letras. La última letra indica la orientación (Z por vertical, N por horizontal-norte y E por horizontal-este). Las dos primeras letras indican la clase del instrumento de medida: 

Los FBA son acelerómetros (Fuerce Balance Accelerometers) que han sido concebidos para grabar grandes movimientos del suelo y pueden grabar con precisión las olas de terremoto muchos fuertes. Aún así, los movimientos de seísmos pequeños y moderados son a menudo demasiado débiles para activar estos instrumentos o diferenciar la señal del seísmo del ruido instrumental. Por otro lado, los sensores sísmicos de banda ancha pueden registrar pequeños terremotos, desde los más pequeños hasta los moderadamente grandes. Una serie de estaciones están equipadas con ambos instrumentos. ShakeMap incidirá en las medidas de los aparatos FBA en caso de grandes seísmos y en los aparatos de banda ancha para los más pequeños.

A veces, los canales de las estaciones se suprimirán del cálculo de ShakeMap debido a problemas con las estaciones o por valores máximos anormales. En estos casos, la ventana de información suplementaria lo indicará con los códigos siguientes:

Los tipos de mapas:

Mapa de picos de acceleración

El máximo de la aceleración horizontal de cada estación se representa como % de g (donde g es la la aceleración de la gravedad, es decir, 9,81 m/s²). Los valores máximos de la componente vertical no se usan en la construcción de los mapas puesto que las relaciones utilizadas para llenar el vacío en datos entre las estaciones sólo emplean la aceleración horizontal. Se basa en el valor máximo registrado para cada estación. 

Para eventos moderados o grandes, la variación de la aceleración máxima del suelo es bastante compleja, con una variabilidad fuerte entre puntos distanciados por pocos kilómetros. Esto se atribuye a las diferencias geológicas existentes a pequeña escala, que pueden modificar sensiblemente la amplitud de la aceleración para altas frecuencias y la forma de la ola. Este hecho complica la interpolación de los movimientos del suelo, de un punto a otro. A pesar de todo lo que se observa en general es una graduación desde los niveles más bajos de aceleración donde la vibración es percibida hasta niveles moderados de daños.  No se ha tenido en cuenta el tamano de la ruptura ya que para sismos de magnitud moderada (M<6) esta aproximación parece justificada.

Mapas de picos de velocidad

Los valores de la velocidad máxima se representan con la velocidad máxima horizontal (en cm/s) para cada estación. Cómo por el caso de los mapas de aceleración, la amplitud de la componente vertical no se tiene en cuenta en el cálculo de los valores para los vacíos de datos entre estaciones. Las diferencias entre el sustrato rocoso y los suelos son todavía más visibles, pero la representación es en general más sencilla que para la aceleración. Los daños graves y los daños a las estructuras flexibles son más bien ligados a la velocidad del suelo que a la aceleración.

Mapas de respuesta espectral

Los mapas de la respuesta espectral se representan después de cada terremoto. Los espectros de respuesta describen los movimientos del suelo como la respuesta a un oscilador amortiguados de un solo grado de libertad. Esta representación de los datos es útil para los ingenieros que determinan como se comportará una estructura. Los mapas de respuesta espectral se calculan para tres periodos de referencia: 0.3, 1 y 3 segundos. Para cada estación, el valor utilizado es el valor máximo horizontal correspondiente a una amortiguamienhto critico de 5% de la pseudo-aceleración. 

Mapa de intensidades instrumentales

Para simplificar y optimizar la difusión de la información al gran público, se ha desarrollado una herramienta que genera mapas de intensidad a partir de datos instrumentales del movimiento del suelo. Esta “intensidad instrumental” se base en una regresión combinada de los valores máximos de aceleración y velocidad con relación con la intensidad observada. En los Pirineos se utiliza la ecuación predictiva en intensidad de Goula et al. (2008), basada en la formulación de Sponheuer (1960), y las relaciones de conversión de Souriau (2006) y Faccioli & Cauzzi (2006).  

A partir de la comparación entre la intensidad instrumental y la intensidad observada, se constata que la regresión basada en el picos de amplitud de velocidad es la relación más apropiada para intensidades superiores a VII y que una relación basada en los picos de aceleración para las intensidades inferiores a VII. Los daños moderados, para intensidades VI-VII, se producen generalmente en las estructuras rígidas (muros de fábrica, chimeneas, etc.) que son también sensibles a los movimientos del suelo en altas frecuencias (aceleraciones). A medida que el nivel de daños aumenta, se pueden observar en estructuras más flexibles, para las cuales los daños son proporcionales a la velocidad del suelo y no a la aceleración. Relacionando los registros del movimiento del suelo a las intensidades, se pueden estimar las intensidades pocos minutos después de producirse el terremoto, basado en los registros de las estaciones sísmicas. 

Una buena descripción de la escala macrosísmica europea, EMS98, se encuentra en la web escala de intensidades EMS98, La siguiente tabla muestra la relación entre los picos de aceleración y velocidad máxima y la intensidad tal como se utiliza en el programa ShakeMaps. 

Referencias

·         Faccioli, E., and Cauzzi, C. (2006). Macroseismic intensities for seismic scenarios, estimated from instrumentally based correlations, First European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Geneva, Switzerland, 3–8 September 2006, Paper no. 569.

·         Goula, X., Dominique, P., Colas, B., Jara, J.A., Roca, A. & Winter, T. (2008). Seismic rapid response system in the Eastern Pyrenees. XIV World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17, Beijing, China

·         Souriau, A. (2006). Quantifying felt events: A joint analysis of intensities, accelerations and dominant frequencies. Journal of Seismology, 10, 23–38.

·         Sponheuer, W. (1960). Methoden zur Herdtirefenbestimmung in der Makroseismic, Freiberger Forschungshefte, C88, 117 pp.

·         Tapia, M (2006). Desarrollo y aplicación de métodos avanzados para la caracterización de la respuesta sísmica del suelo a escala regional y local. Tesis Doctoral. Universitat Politècnica de Catalunya. 355 pp.

Arriba de la pagina

Please use the comment form for questions, comments, or suggestions
Maintained by SISPyr ShakeMap Working Group
Page last modified 22/10/2012