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O terremoto da Sumatra e o tsunami de 26.12.2004.

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Apresentação em tema: "O terremoto da Sumatra e o tsunami de 26.12.2004."— Transcrição da apresentação:

1 O terremoto da Sumatra e o tsunami de

2 Placa Indo-Australiana e os terremotos da Sumatra NEIC-USGS terremotos de 26 e 27/12/ cm/ano 15 m / 300 anos

3 (Lay et al., Science, 2005) 1833 (M9), 1861 (M8,5): tsunami ~10m 1881 (M7,9): tsunami < 1m na Índia Pensava-se que o maior perigo era na parte sul (parte central da Sumatra)

4 Ninguém que conhecesse a geologia e história do arco de Sumatra/Andaman poderia ter previsto a magnitude do terremoto e sua complexidade (Roger Bilham, Science, 2005) ~40 anos ANTES 1 mês APÓS (réplicas) Tensão acumulada na parte rasa da subducção?

5 11 maiores terremotos desde 1900 (M>8,5) Chile 1960 M=9,5

6 LocationDate UTCMagnitudeCoordinates 1.Chile S73.05 W 2.Prince William Sound, Alaska N W 3.Andreanof Islands, Alaska N W 4.Kamchatka N E 5.Off the West Coast of Northern Sumatra N95.78 E 6.Off the Coast of Ecuador N81.5 W 7.Rat Islands, Alaska N E 8.Assam - Tibet N96.5 E 9.Kamchatka N161.0 E 10Banda Sea, Indonesia S E 11Kuril Islands N149.6 E

7 Liberação de Momento Sísmico = últimos 10 anos (Lay et al., Science, 2005)

8 Intensidades Sísmicas Martin, SRL,2005

9

10 Terremoto de M 9,0 da Sumatra-Nicobar-Andaman epicentro = início da ruptura NEIC-USGS ruptura no primeiro minuto (M ~8) ~1300km de ruptura deslizamento de até 15 m durando ~10 minutos

11 Efeito Doppler Norte Sul onda P, ~1Hzenvoltória Ammon et al., Science, 2005

12 Modelo numérico da ruptura (usando 3 min da onda P e 4 min da SH) Chen Ji, Caltech

13 Momento Sísmico (M o ) e Magnitude Mw L ( km) W (50-100km) A d Área da ruptura = A = L W Momento Sísmico M o = µ A d (N.m) módulo de rigidez deslocamento médio na falha d ~ A 1/2 M o ~ A 3/2 Energia ~ A 3/2 amplitude sísmica (λ > L) ~ A Magnitude Mw = 2/3 log M o - 6,05

14 1 min 2 min 3 min Modelo de propagação da ruptura (Chen Ji, Caltech) frente de ruptura d = 10 m M o = 4 x Nm Mw = 9,0 (Harvard CMT) deslocamento na falha

15 Relações com a Magnitude Aumentando-se uma unidade de magnitude (e.g., de 8 a 9): Área A aumenta 10 x M o e Energia sísmica aumentam 30 x energia ~ ½ ρ g h 2. A h ~ d Energia ~ A 2 ~ 100 x d h Energia do tsunami A Muito dependente da inclinação e profundidade da falha !!

16 Bilham et al., SRL, 2005 Modelo de elevação da superfície, h d h

17 (Chen Ji, Caltech, January 2005) Deslocamento do fundo do mar 450 km até 5 m p/ cima até 11 m na horizontal 2 m p/ baixo

18 Primeiras ondas chegam em 16min (ondas P, o som dentro da Terra) ondas de superfície

19 Rayleigh Onda sísmica propagando-se pela parte sólida da Terra

20 ondas de superfície Rayleigh, período 200s 1 mm 2 mm 1 h 2 horas3 h4 h5 h P

21 Ondas Rayleigh, período 200s 1 mm 2 mm 1 h 2 horas3 h4 h5 h R1 R2 R3 R4

22 (Ammon et al., Science, 2005) Magnitude Mw = 9,1 (Mo = 6,5x10 22 Nm) Ondas sísmicas: pouco deslocamento na parte norte! Evolução da ruptura modelada com ondas P, S, Rayleigh (R1,R2) epicentro ruptura ~2,5 km/s Model II Model III períodos de 20s a 2000s )

23 (Park et al., Science 2005) ressonâncias da Terra: modos de oscilação livre Estação Canberra, Australia: 10 dias, comp. vertical Acoplamento dos modos Toroidal/ Esferoidal observado pela 1ª. vez em T > 15min

24 (Park et al., Science 2005) Amplitude espectral de vibrações da Terra Estação no Polo Sul 20 min 26 min Mw=9,0 Mw=9,1 Mw=9,0 (CMT, Harvard) ondas de até 300s Mw=9,1 (Ammon) ondas de até 2000s

25 (Park et al., Science 2005; Stein & Okal, Nature 2005) 54 min Estação SCSN, California Modo esferoidal de 54 minutos Mo = 2,6 x 4, Mw = 9,3 !

26 Bilham et al., SRL, 2005 deslocamento d na falha A causa deformação vertical (h) e horizontal (x) na superfície d h h A x x

27 (Banerjee et al., Science, 2005) rede permanente de GPS co-sísmico: 5 dias depois – 5 dias antes

28 (Banerjee et al., Science, 2005) Deslocamento medido por GPS também é grande na parte norte (Andaman) ! GPS: medidas de campo nas Ilhas Andaman e Nicobar medido modelo deslocamento médio na falha > 5m Mw ~9,2

29 Geração do tsunami NOAA Movimento da placa da Índia contato preso por atrito acúmulo de tensão

30 NOAA Deformação aumenta lentamente durante séculos tensão aumenta

31 o fundo oceânico levanta a coluna de água

32 NOAA excesso de água se espalha em ondas

33 geração propagação arrebentação Vel= g h 600–800 km/h Decifrando a Terra, Cap. 3 (baseado em Gonzalez, Sci.Am., 1999)

34 Modelo de propagação do tsunami (Sataki, NOAA)

35 90 minutos após o terremoto Velocidade e amplitude da onda depende da topografia do fundo oceânico Banda Aceh, Norte da Sumatra Sri Lanka, praia Kulatara

36 área costeira abaixa, mar avança.

37 antes depois Banda Aceh, Norte da Sumatra Imagem Ikonos

38 Digital Globe Praia de Kulatara, SW Sri Lanka antes do tsunami

39 Digital Globe Durante o tsunami, logo após a primeira inundação

40 Digital Globe Praia de Kulatara, SW Sri Lanka antes do tsunami

41 Digital Globe Durante o tsunami, logo após a primeira inundação

42 Digital Globe Mar recuando quase 400 m água drenando de volta

43 Cálculo das amplitudes máximas do tsunami (NOAA)

44 Modelo numérico das ondas, 28 h após o terremoto NOAA

45 Cuidados em caso de um tsunami ( recomendações da NOAA-USA) ir para local em terreno alto, e ficar lá. ir para andares superiores de prédio alto, ou para o telhado. subir numa árvore. pode haver várias ondas durante horas. depois do terremoto, respeitar os sinais da natureza e avisos das autoridades.

46 NOAA (jan, 2005) Modelo do tsunami, 02h 05min após. percurso do satélite frente da onda, 10cm pico da onda, 80 cm SN Satélite Topex/Poseidon

47 Lay et al., Science, 2005 Modelamento das amplitudes do tsunami indicam deslizamento adicional, lento, de ~10 m por quase uma hora (slow slip) Satélite Jason

48 (Bilham, Science, 2005) Na parte norte da falha, sismos posteriores (réplicas) começaram ~1 h mais tarde: Modelo III (Ammon et al.) Deslocamento lento de ~5 m adicionais na parte norte por uma hora (terremoto silencioso !)

49

50 POR QUE NÃO HOUVE ALERTA??

51 TSUNAMI BULLETIN NUMBER 001 PACIFIC TSUNAMI WARNING CENTER/NOAA ISSUED AT 0114Z 26 DEC 2004 AN EARTHQUAKE HAS OCCURRED WITH ORIGIN TIME Z 26 DEC 2004 COORDINATES N 95.7 E, OFF W COAST OF SUMATERA MAGNITUDE EVALUATION THIS EARTHQUAKE IS LOCATED OUTSIDE THE PACIFIC. NO DESTRUCTIVE TSUNAMI THREAT EXISTS BASED ON HISTORICAL DATA. Centro de Alerta de Tsunami do Pacífico (PTWC): 15 minutos após terremoto, boletim automático para o Pacífico Boletim enviado automaticamente a outros centros regionais/nacionais do Pacífico (Japão, Chile, Rússia, etc.)

52 TSUNAMI BULLETIN NUMBER 002 ISSUED AT 0204Z 26 DEC 2004 ATTENTION: NOTE REVISED MAGNITUDE. AN EARTHQUAKE HAS OCCURRED WITH ORIGIN TIME Z 26 DEC 2004 COORDINATES N 95.7 E OFF W COAST OF SUMATERA MAGNITUDE EVALUATION REVISED MAGNITUDE BASED ON ANALYSIS OF MANTLE WAVES. THIS EARTHQUAKE IS OUTSIDE THE PACIFIC. NO DESTRUCTIVE TSUNAMI THREAT EXISTS FOR THE PACIFIC BASED ON HISTORICAL DATA. THERE IS THE POSSIBILITY OF A TSUNAMI NEAR THE EPICENTER. 01h 05 min após terremoto, boletim semi-automático

53 1ª. onda vista no PTWC alerta Mag=8.0 Bol. 1 Mag=8.5 Bol. 2Harvard Mag=8.9 (automático) tsunami em Sri Lanka

54 - A magnitude e mecanismo de ruptura de grandes terremotos é determinada com ~30 a 60 min de registro de ondas sísmicas com período de s (ondas de superfície). - Para alerta efetivo, é necessária uma rede complexa de instituições regionais e locais de defesa civil. - A magnitude 9,0 só foi calculada por Harvard com várias horas de registro de ondas com períodos acima de 300s. Previsão do tsunami necessita de mecanismo de falhamento preciso!

55 Estações Sísmicas on-line (Park et al., SRL, 2005)

56 Sistema DART Deep-Ocean Assessment and Reporting of Tsunami NOAA National Oceanic Atmos. Adm., PMEL Pacific Marine Environ. Lab. 6 estações atuais no oceano Pacífico, parte do sistema de alerta de tsunami (NOAA-USA) 53 novas estações estão sendo propostas para um sistema de alerta mundial (NOAA-USA)

57 Proposta de rede mundial de monitoração de tsunamis 53 DART

58 ionosphere L4=L1-L2 GPS: ConteúdoTotal de Elétrons (TEC) unit : # electron/m 2 Linha de visão Para remover ionosfera L3=f 1 2 /(f 1 2 -f 2 2 ) L1 - f 2 2 /(f 1 2 -f 2 2 ) L2 Para isolar ionosfera L4=L1-L2 Sismologia Ionosférica Heki (2005) ~300km

59 samp cpn chmi/cmi bnkk/kmi ~1.0 km/sec sis2 phkt pdng samp cpn cmi kmi ~1.0 km/sec ~10 TECU chmi bnkk sis2 phkt pdng Heki (2005) Sismologia Ionosférica Distúrbio Ionosférico Co-sísmico (CID) terremoto

60 ionosphere Onda Acústica (Ionospheric P) Ondas de Gravidade (Ionospheric S) Onda acústica secundária (Ionospheric Survace Wave) ~ 3.8 km/sec ~ km/sec ~ 1.0 km/sec Heki (2005) Sismologia Ionosférica

61 GPS Sismologia Ionosférica epicentro propagação de ondas acústicas: compressões e dilatações trajetória dos raios acústicos 300km Heki (2005)

62 #1 #2 #3 #4 #5 #6 23 Satellite 13 Calc Obs #1 #2 #3 #4 #5 #6#6 Modelagem do CID Fixando ruptura em 2,5 km/s -> intensidade da fonte Heki (2005)

63 Lições ??? Progresso – interdisciplinaridade. Fenômenos muito raros, mesmo com probabilidade de ocorrência extremamente baixa, um dia acabam acontecendo... Não apenas o mundo é incerto. A incerteza também faz parte da Ciência. sismologia: sismógrafo + satélite (altimetria, InSAR) + GPS (deformações, co-sísmicas e pós-sísmicas) + Geofísica Espacial !

64 Obrigado !


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