Utilizando la información del informe "Tsunami Hazard in Central America: Historical Events and Potential Sources" en la que se muestran diversas fuentes sismogenéticas, se ha realizado un cálculo numérico de formas de onda sintéticas para un eventual sismo en el centro del país. Estos registros sintéticos toman en cuenta una zona de ruptura como la mostrada en la figura 1 a lo largo de la zona de subducción del Pacífico Central de Costa Rica. Según el informe, un sismo en esta región (definida como DOM) podría liberar un momento sísmico de 1.920x10²⁰ N-m que correspondería a un M7.5.

La falla simulada tiene 100 km de longitud a lo largo de la costa y 40 km de ancho. El mecanismo del sismo corresponde a un evento inverso con strike=310, rake=104, dip=15. La figura 1 muestra el plano de falla y la ubicación del hipocentro.

Figura 1. Ubicación del plano de falla (rectángulo rojo) usado en la simulación. Este mide 100 km de largo por 40 km de ancho. La línea punteada es la proyección a profundidad; la línea contínua, la parte superficial de la falla que se encuentra a 12 km bajo la corteza oceánica. Se muestra el mecanismo focal que corresponde al de una falla inversa.

La figura 2 muestra la distribución del desplazamiento de la falla a la izquierda y los tiempos de ruptura de esta a la derecha. En general el desplazamiento máximo sería de unos 5 metros para un tiempo de ruptura de unos 25 segundos. El hipocentro se localiza en el centro de la falla mostrado por una estrella roja en ambos casos.

Las partes más oscuras son las asperezas que en este caso están distribuidas de una manera bastante uniforme. Esto significa que la ruptura de la falla no generaría ningún efecto de directividad y por tanto este escenario no sería uno de los más críticos. Si la ruptura se iniciara hacia el sureste, cerca de Uvita, se podría dar una concentración de la energía en dirección hacia Cóbano, Puntarenas y Nicoya que probablemente generaría mayores amplitudes en los registros de aceleración. Esto porque habría mayor concentración de las asperezas en la dirección opuesta al de la ubicación del hipocentro. Estos significa que las estaciones ubicadas en la Península de Osa y la Zona Sur no experimentarían un movimiento tan intenso como si lo harían las estaciones del Pacífico Central y de la Península de Nicoya.

Figura 2. Distribución del desplazamiento (izquierda) y tiempos de ruptura (derecha) de la falla usada en la simulación.

La simulación se llevó a cabo con el programa SCEC Broadband Platform (versión 19.4) que simula eventos en el rango 0-20+Hz.  Este sistema contiene los modelos de corteza para ciertas zonas específicas del planeta. La región centroamericana no se encuentra dentro de estas, así que con el fin de simular eventos en el entorno tectónico costarricense, se usó el modelo de corteza del este de Japón.  Se utilizaron todas las estaciones de campo libre del LIS-UCR y para cada sitio se usó el parámetro de Vs30 de la base de datos del programa ShakeMap.

Intensidad sísmica

La intensidad sísmica en la escala JMA que produciría este evento se muestra en la figura 3. Los sitios más afectados serían los de Jacó, Parrita, Quepos y Matapalo con valores máximos de 5+. Valores de 5- se producirían en la zona montaños de Santa María de Dota, Frailes de Desamparados, Guatuso de Patarrá y Puriscal. Igual intensidad se alcanzaría en los sitios de Orotina, Cóbano y Paquera. El resto del país experimentaría un valor medio de 4 inclusive en sitios tan lejanos como la zona norte y el Caribe.

Las aceleraciones máximas alcanzadas en estas estaciones de Jacó, Parrita, Quepos y Matapalo serían 386, 288, 328 y 209 gales respectivamente. Formas de onda para esas estaciones se muestran en la figura 4.

Figura 3. Mapa de intensidad sísmica en la escaja JMA. Los valores equivalentes a la intensidad de Mercalli se muestran en la leyenda de la figura.

Figura 4. Muestras de formas de onda en los sitios de Jacó (PJAC), Parrita (PPAR), Quepos (PQUE) y Matapalo (PMAT).

Espectros

La figura 5 muestra que tan cerca estuvieron los registros de cada estación de alcanzarse el valor del Código Sismico. Los sitios de la costa pacífica serían los más afectados, particularmente los sitios de Quepos Bomberos y Hospital cuyos espectros se muestran en la figura 6. La amplitud de los espectros se muestra bastante constante en en rango 0.1 a 1.0 Hz, sin mostrar picos importantes en ambas componentes horizontales.

Figura 5. Distribución del nivel de amplitud del cociente del espectro registrado (Observado) con respecto al del Código Sísmico del 2010 (CSCR-2010).

Figura 6. Espectros en las estaciones de Quepos Bomberos (izquierda) y Hospital (derecha).

Impacto en puentes de la Red Vial Nacional

Este mapa de la figura 7 muestra la interpolación de los resultados del espectro de respuesta con 5% de amortiguamiento a los 1.0 s en todas las estaciones de registro que se muestran como triángulos. A partir de estos datos, y usando la metodología explicada en este enlace, se calcula el nivel de inspección de los puentes de la Red Vial Nacional.

Figura 7. Mapa interpolado de los espectros de respuesta con 5% de amortiguamiento a 1.0 s.

Figura 8. Nivel de inspección de los puentes de la Red Vial Nacional para un hipotético sismo de M7.5 en el Pacífico Central.

El resultado muestra que los puentes a lo largo de la Costanera Sur serían los más afectados, requiriendo un nivel de inspección de Seguridad Prioritaria como lo indica el color naranja.

Otros mapas de puentes:

Daño estimado según curvas de fragilidad.

Daño por licuefacción

Daño combiando: Licuefacción + Fragilidad

Población expuesta

El siguiente mapa muestra la intensidad JMA en cada cabecera de distrito. Las líneas blancas en la figura son la división administrativa por cantones. Aproximadamente un 90% del total de distritos en Costa Rica experimentaría un valor de intensidad JMA=4. La zona de Los Santos, el Valle de El General y el Pacífico Sur tendrían valores de intensidad JMA=5-. Los distritos de Carara de Turrubares de San José,  Chires de Puriscal de San José, Jacó de Garabito de Puntarenas, Naranjito de Aguirre de Puntarenas, Parrita de Parrita de Puntarenas, Quepos de Aguirre de Puntarenas y Savegre de Aguirre de Puntarenas experimentarían valores de intensidad de 5+.

Figura 9.  Porcentaje de exposición de la población a un cierto valor de intensidad sísmica.

Aparte de los centros de la CCSS que experimentarían un valor de intensidad de 5+ en la costa Pacífica (Figura 10), también se muestran los del centro de San José que podrían experimentar un valor de 5- (Figura 11).

Figura 10. Sitios de la CCSS con intensidad 5+: Ebais y sucursal de Jacó, Parrita, Ebais de Palo Seco, Damas, Sucursal de Quepos, Hospital de Quepos y Ebais de Naranjito y Matapalo.

Figura 11. Sitios de la CCSS en el Valle Central con intensidad 5-: Hospitales Calderón Guardia, Nacional de Niños y San Juan de Dios, Cuidados Paliativos, CARIT, Ebais Merced, Tibás, San Sebastián, Alajuelita entre otros.

Mapa interactivo para estaciones de BOMBEROS

Mapa interactivo para sitios de la CRUZ ROJA

Mapa interactivo para sitios del MEP