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Estimación empírica del espectro de Fourier de aceleración horizontal para estaciones de movimiento fuerte en la región norte del golfo de California, México
Empirical estimation of the horizontal acceleration spectra for strong-motion stations on the northern gulf of California, Mexico
Jose María Sequeira Arguedas
Raúl Ramón Castro Escamilla
Acceso Abierto
Atribución
relaciones predictivas espectrales, Golfo de California, espectro de Fourier de aceleración horizontal, inversión de datos, escenario sísmico
spectral-motion predictive equations, gulf of California, horizontal acceleration Fourier spectra, data inversion, seismic scenarios
Mediante el análisis de 42 sismos localizados en el sector norte (entre 29.5°N y 31.7°N) del golfo de California (GdC) ocurridos entre 2015 y 2022 con magnitudes de 4.0 a 5.7 Mw, se proponen tres relaciones predictivas de la amplitud espectral del movimiento del terreno para sitios en roca de veinte frecuencias entre 0.32 y 25.12 Hz, considerando la distancia epicentral y magnitud momento como variables independientes. Para ello, se compilaron 140 registros de aceleración con distancias epicentrales entre 9 y 305 km de seis estaciones de la Red Sismológica de Banda Ancha del Golfo de California (RESBAN) operada por CICESE. Se calcularon espectros de aceleración seleccionando ventanas con longitud variable según la distancia epicentral iniciando segundos antes del arribo de la onda S y de las ondas superficiales. Se consideraron tres modelos empíricos para predecir la amplitud espectral de las componentes horizontales: un modelo de un paso y dos modelos basados en el método de dos etapas propuesto por Joyner y Boore en 1981, con un caso lineal y otro cuadrático para la magnitud. Los coeficientes de los modelos se obtuvieron a través de inversión por mínimos cuadrados ordinarios. El modelo de un paso resultó inadecuado y los modelos de dos pasos ajustan mejor los datos, considerándose el caso lineal como el óptimo para la región, pues el cuadrático no mejora el ajuste de las observaciones y no tiene congruencia física para el escalamiento por magnitud. El ajuste mejora y es más representativo para estaciones con mayor cobertura acimutal. Se analizaron escenarios sísmicos para dos eventos de la base de datos (magnitudes de 5.3 y 5.7 Mw) y se determinó la pertinencia del modelo de dos etapas lineal comparándolo con modelos de otros autores para otras regiones. Los modelos analizados consideran un valor regional promedio de atenuación y fueron notorias las diferencias de ajuste entre espectros empíricos de Fourier de aceleración para la región norte del GdC con la central (Canal de Ballenas), posiblemente atribuido a diferencias corticales, geológicas, tipo de fallamiento y estado mecánico del medio rocoso.
Using 42 earthquakes located on the northern region (29.5°N to 31.7°N) of the gulf of California (GoC) occurred throughout 2015 to 2022 with magnitudes between 4.0 to 5.7 Mw, three empirical predictive empirical equations are proposed to estimate the acceleration spectrum at rock sites for twenty frequencies between 0.32 to 25.12 Hz. These equations consider the epicentral distance and the moment magnitude as independent parameters. We compiled 140 acceleration records from six stations of the Broadband Seismological Network of the Gulf of California (RESBAN) operated by CICESE with epicentral distances between 9 and 305 km. We calculated the acceleration spectra selecting time windows with variable length according with the epicentral distance, starting a few seconds before the S-wave arrival and the surface waves. We consider a one-step model, and two-stage models based on Joyner and Boore method from 1981, one linear and another quadratic for the magnitude, which predict the spectral amplitude of vectorial sum of horizontal components. The regression coefficients were obtained through ordinary least squares for each stage. The relevant findings in this research state a poor performance for the one-step model regardless of the distance, magnitude or frequency range. Furthermore, the two-stage models provide a better data fit and the linear case is considered as the optimal empirical predictive relation model for the region, since the quadratic case does not improve significantly the data fits and neither have physical sense for low frequencies, if the magnitude scaling is considered. Hence the fitting of acceleration data improves and is more representative for stations with greater azimuthal coverage. Finally, it is proposed two seismic scenarios for all models using 5.3 and 5.7 Mw events from the database and evaluated the relevancy of the linear case two-stage model through comparison with spectral amplitude response on rock with other models available worldwide for other regions. These models considered a mean regional attenuation value, and it was evident the difference in fitting for Fourier acceleration spectra between the northern and central GoC (in the Canal de Ballenas region), possibly attributed to thickness, geological heterogeneities, fault style and crust’s mechanical behavior
CICESE
2024
Tesis de maestría
Español
Sequeira Arguedas, J.M. 2024. Estimación empírica del espectro de Fourier de aceleración horizontal para estaciones de movimiento fuerte en la región norte del golfo de California, México. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 102 pp.
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