Autor: GAMBOA CANTÉ, Carlos José
Título: Enfoques metodológicos y modelización de fallas activas para mejorar las estimaciones de la peligrosidad sísmica. Aplicación en Centroamérica (CA)
Fecha: 2025
Materia: ---
Escuela: E.T.S.I. EN TOPOGRAFIA, GEODESIA Y CARTOGRAFIA
Departamento: INGENIERIA TOPOGRAFICA Y CARTOGRAFIA
Acceso electrónico: https://oa.upm.es/91935/
Director/a(s):
- Director/a: BENITO OTERINO, María Belén
Resumen: Central America is a tectonically active region, affected by the convergence of the Caribbean, Cocos, Nazca, and North American plates, which makes it a territory of high seismic hazard. Although significant regional efforts have been made in recent decades to assess seismic hazardsuch as the RESIS I, RESIS II, and GEM-CCARA projects, among othersimportant limitations remain. Chief among these are the limited systematic incorporation of detailed local geological and geophysical data, as well as the lack of methodologies that explicitly integrate fault-type sources together with zone-type sources in probabilistic seismic hazard models. The objective of this doctoral dissertation is to develop a comprehensive methodology for incorporating updated geological, geophysical, and seismological data into seismic hazard calculations in Central America. To this end, a unified regional seismic catalog was built, integrating fourteen databases from local and international seismic networks, covering the period 1520 to 2020. This catalog was declustered and homogenized through statistical and prioritization methods, and completeness periods for different magnitudes were analyzed. Based on this database, seismogenic sources were characterized, and a consensus regional tectonic model was adopted. In addition, different ground motion models (GMMs) and scaling relationships for maximum magnitude estimation were evaluated. The findings were integrated into the KUKAHPÁN-25 model, which produced spectral acceleration maps (PGA and SA at 1.0s) for return periods of 475, 975, and 2475 years, uniform hazard spectra, and control earthquakes through seismic hazard disaggregation for the capitals of the six Central American countries. These results were compared with previous models, revealing significant differences in some regions. One of the central methodological contributions was the update of the model proposed by Rivas-Medina et al. (2018), which allows for the distribution of seismic potential between zone-type and fault-type sources in a coherent manner, considering geometric, kinematic, and seismic parameters. This update was key to improving the representation of the regional seismogenic potential and reducing reliance on expert judgment in the application of the methodology. Furthermore, in the case study applied to Guatemala, a systematic comparison was carried out among methods that integrate fault-type sources. This comparison highlighted the impact of methodological choice on the estimated acceleration levels, especially in highly exposed cities such as Huehuetenango, Río Hondo, and Morales. Overall, the results of this dissertation demonstrate that the integration of enhanced seismic catalogs, the use of hybrid models with fault-type sources, and an adequate evaluation of epistemic uncertainties significantly improve seismic hazard estimates in Central America. The proposed methodology and its results provide a solid technical basis for future updates of national seismic codes, the development of official seismic hazard maps, and the design of seismic risk reduction policies in the region. RESUMEN Centroamérica es una región tectónicamente activa, afectada por la convergencia entre las placas del Caribe, Cocos, Nazca y América del Norte, lo que la convierte en un territorio con alta peligrosidad sísmica. Aunque en las últimas décadas se han realizado esfuerzos regionales significativos para evaluar la peligrosidad sísmica, como los proyectos RESIS I, RESIS II, GEM-CCARA, entre otros, persisten limitaciones importantes. Entre ellas destaca la escasa incorporación sistemática de datos geológicos y geofísicos locales detallados, así como la falta de metodologías que integren de manera explícita las fuentes tipo falla junto con las fuentes tipo zona en los modelos probabilistas de peligrosidad sísmica. La presente tesis doctoral tiene como objetivo desarrollar una metodología integral para incorporar datos geológicos, geofísicos y sismológicos actualizados en los cálculos de peligrosidad sísmica en Centroamérica. Para ello, se construyó un catálogo sísmico regional unificado, que integra catorce bases de datos de redes sísmicas locales e internacionales, abarcando el periodo 1520 a 2020. Este catálogo fue depurado y homogenizado mediante métodos estadísticos y de priorización, y se analizaron los periodos de completitud para distintas magnitudes. A partir de esta base de datos, se caracterizaron las fuentes sismogénicas y se adoptó un modelo tectónico regional consensuado. Además, se evaluaron diferentes modelos de movimiento fuerte (GMM) y relaciones de escalamiento para la estimación de magnitud máxima. Los hallazgos se integraron en el modelo KUKAHPÁN-25, el cual generó mapas de aceleración espectral (PGA y SA 1.0s) para periodos de retorno de 475, 975 y 2475 años, espectros de amenaza uniforme y sismos de control mediante desagregación de la peligrosidad sísmica para las capitales de los seis países de Centroamérica. Estos resultados fueron comparados con modelos anteriores, mostrando diferencias significativas en algunas regiones. Una de las contribuciones metodológicas centrales fue la actualización del modelo propuesto por Rivas-Medina et al. (2018), que permite distribuir el potencial sísmico entre fuentes tipo zona y tipo falla de forma coherente, considerando parámetros geométricos, cinemáticos y sísmicos. Esta actualización fue clave para mejorar la representación del potencial sismogénico regional y reducir la toma de decisiones (criterio de experto) para la aplicación de la metodología. Además, en el caso de estudio aplicado a Guatemala, se realizó una comparación sistemática entre métodos que integran las fuentes tipo falla. Esta comparación evidenció el impacto que tiene la elección metodológica en los niveles de aceleración estimados, especialmente en ciudades con alta exposición como Huehuetenango, Rio Hondo y Morales. En conjunto, los resultados de esta tesis evidencian que la integración de catálogos sísmicos mejorados, el uso de modelos híbridos con fuentes tipo falla y una adecuada evaluación de incertidumbres epistémicas permiten mejorar significativamente las estimaciones de peligrosidad sísmica en Centroamérica. La metodología propuesta y sus resultados ofrecen una base técnica sólida para futuras actualizaciones de los códigos sísmicos nacionales, la elaboración de mapas oficiales de peligrosidad sísmica y el diseño de políticas de reducción del riesgo sísmico en la región.