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Shakemaps
Instituto Português do Mar e da Atmosfera, I.P.
 
Sobre o ShakeMap

Note: Para informação mais detalhada consultar online ShakeMap Manual e Publicações sobre ShakeMap

Conteúdo

Introdução

Um ShakeMap é uma representação do movimento do solo provocado por um sismo. A informação representada não mostra apenas características relacionadas com a fonte sísmica, como a magnitude e a localização do hipocentro, que são tipicamente os parâmetros determinados após a ocorrência de um sismo, mas está particularmente orientada para a distribuição espacial do movimento do solo. Um sismo provoca diferentes valores do movimento do solo, em diferentes locais numa determinada região. Estes valores do movimento do solo podem variar com a distância ao epicentro, com as condições geológicas locais, e com variações na propagação das ondas sísmicas devido a complexidades na estrutura da crosta da Terra.

Parte da estratégia para gerar rapidamente mapas de movimento do solo é escolher o melhor formato para uma representação fiável, pois trata-se de um produto destinado a um público variado, que inclui cientistas, empresas, organismos de gestão de resposta de emergência, imprensa, e o público em geral. Num esforço para simplificar e maximizar o fluxo de informação para o público, foi desenvolvida uma ferramenta que não só gera mapas de aceleração de pico (PGA - Peak ground acceleration) e de velocidade de pico (PGV - Peak ground velocity) do solo, mas também um mapa de intensidade derivado de observações instrumentais. Este mapa torna fácil relacionar o movimento do solo registado, com o nível de perceção do sismo e a distribuição de danos. O mapa de Intensidade Instrumental é baseado numa regressão combinada de amplitudes de pico de aceleração e de velocidade registadas (ver mapas de intensidade), podendo ser complementado com informação macrossísmica obtida à posteriori. É de referir que os efeitos locais são considerados de acordo com informação derivada da carta geológica (LNEG, 2010; Teves-Costa et al., 2011) e da topografia (Wald, 2007). No caso dos sismos de maior magnitude podem ser gerados mapas de resposta espetral.

Com a distribuição atual de estações sísmicas, as lacunas de dados são normais, em particular no caso de eventos mais pequenos e no caso de eventos que se localizam no exterior da zona de cobertura da rede sísmica. Para estabilizar os contornos e minimizar os erros nas representações do movimento do solo devido às mencionadas lacunas, nas zonas onde não existem dados observados são utilizados valores obtidos a partir de estimativas. Dado o epicentro e magnitude (e para grandes sismos, a geometria da falha se estiver disponível), as estimativas das amplitudes do movimento do solo são obtidas a partir de relações de atenuação (A. Carvalho, 2007; Miranda et al., personal communication ; Newmark & Hall, 1982). No mapa de intensidade instrumental as estações sísmicas são representadas por triângulos transparentes de modo a ser visível o valor da intensidade no local. Esse mapa tem associada uma legenda explicativa (ver mapas de intensidade). No caso do mapa de intensidade, assim como no caso dos outros mapas, a localização das estações é o melhor indicador dos locais onde o mapa é mais fiável: próximo das estações sísmicas o movimento do solo está bem constrangida pelos dados; longe das estações, o movimento do solo é estimado.

Nota: Os ShakeMaps são gerados automaticamente após a ocorrência de sismos de maior relevância, tipicamente os que são sentidos pela população ou que têm potencial para o terem sido. Estes mapas são preliminares, normalmente publicados poucos minutos após a hora de origem do sismo e sujeitos a atualizações em função de novos dados intrumentais e em particular de dados macrossismicos. Além disso, como o movimento do solo e intensidade podem variar significativamente para pequenas distâncias, estes mapas são apenas aproximados. Para pequenas escalas, o grau de fiabilidade é menor (ver avisos).

Mapas - Informação Geral

Nos mapas de intensidade, os símbolos das estações são transparentes, permitindo ver a cor da intensidade na base.

Quando se visualizam os mapas num navegador/browser com um Javascript ativado, pode visualizar-se informação adicional sobre o epicentro do sismo e sobre os registos das estações sísmicas. Quando clicar com o ponteiro do rato sobre o símbolo do epicentro ou sobre o símbolo de uma estação, será apresentada uma pequena janela contendo uma tabela com informação. Esta janela pode mover-se para uma localização preferida.

Quando selecionar o epicentro, a informação sobre o sismo incluí a data de ocorrência do evento, a hora de origem, as coordenadas da localização em graus de latitude e longitude, e profundidade hipocentral em quilómetros.

Quando selecionar uma estação sísmica será apresentada informação sobre a estação selecionada, onde se incluí, o código e nome da estação, o organismo gestor, as coordenadas de localização em graus (latitude e longitude) e os valores de pico de aceleração, velocidade, e aceleração espetral para cada componente do movimento do solo (se estão disponíveis). Os mapas de aceleração espetral são gerados apenas para sismos de magnitude mais elevada (normalmente superior a 5.5). Para gerar os mapas de movimento do solo, é a componente horizontal do movimento que é utilizada para definir o valor associado à estação. Este valor é indicado em negrito na informação sobre a estação.

As componentes de muitas estações são definidas por um código com 3 letras. A última letra indica a orientação (Z = vertical, N = horizontal norte, E = horizontal este). As 2 primeiras letras indicam a classe do instrumento de medição:

Código Descrição
HN FBA em rede digital
EH componentes de muito curto período em sismómetro de elevado ganho
SH componentes de banda larga em sismómetro de elevado ganho
HH componentes de curto período em sismómetro de elevado ganho

Os FBA (force balance accelerometers) são acelerómetros que foram concebidos para registar movimentos fortes do solo e podem registar com precisão (sem saturar) os sinais sísmicos de sismos muito grandes. Contudo, os movimentos de sismos pequenos a moderados são por vezes demasiado fracos para ativar estes instrumentos ou para ser possível distinguir o sinal do sismo do ruído instrumental. Por outro lado, os sensores sísmicos de banda larga podem registar movimentos do solo extremamemte pequenos e registar com fiabilidade ondas de sismos, desde aqueles que são muito pequenos até aqueles que são moderadamente grandes. Uma série de estações estão equipadas com ambos os intrumentos. Para o ShakeMap, os registos de FBA deverão ser utilizados para movimentos fortes e os registos de banda larga para os movimentos fracos.

Ocasionalmente, os canais de estações podem ser retirados do cálculo do ShakeMap, devido a problemas com a estação ou por valores de pico anómalos. Neste caso na janela de informação será indicado um dos códigos seguintes:

Código Descrição
MManualmente retirado
TValor anómalo
GGlitch (problema de corte de ruído)
ISérie temporal incompleta
N Estação não incluída na lista de estações reconhecidas

Mapas de Aceleração de Pico

O PGA em cada estação é representado em unidades de %g (onde g =  aceleração devido à força da gravidade = 981 cm/s2). Os valores de PGA das componentes verticais não são usados na construção dos mapas porque são, em média, menores que os valores de PGA das componentes horizontais, e também, porque as relações de atenuação usadas para estimar os valores para preencher as lacunas de dados entre estações, são baseadas em amplitudes máximas das componentes horizontais. Os intervalos entre os contorno de PGA são variáveis e são baseados no valor máximo registado em toda a rede para cada evento.

Para eventos moderados a grandes, o padrão de variação de PGA é bastante complicado, com grande variabilidade para distâncias de poucos quilómetros. Isto é atribuído a diferenças geológicas existentes a pequena escala, que podem alterar significativamente a amplitude da aceleração para altas frequências e as características do sinal sísmico. Embora a distância à falha domine claramente o padrão de variabilidade, existem exceções, devido a amplificação e a concentração de energia (focussing) locais. Isto complica e introduz incertezas na interpolação do movimento do solo, de um local para um local próximo. Apesar disso, de uma forma geral, o padrão de variação de PGA reflete o modo como o movimento do solo é sentido/percebido, desde os níveis baixos de vibração até níveis de danos moderados.

Mapas de Velocidade de Pico

Para cada estação, o valor de PGV considerado é o maior valor de PGV das componentes horizontais (em cm/s). Tal como no caso dos mapas de aceleração, as amplitudes das componentes verticais não são usadas, por coerência com as relações de atenuação usadas para estimar os valores para as lacunas na distribuição de estações. Tipicamente, para eventos grandes a moderados, o padrão de variabilidade de PGV reflete a geometria da falha, com as maiores amplitudes na região mais próxima da fonte, e na direção da rotura (diretividade). As diferenças entre rocha e solo são mais visíveis, mas o padrão global é normalmente mais simples do que o padrão de variabilidade de PGA. Danos severos, e danos em estruturas flexíveis são melhor relacionados com PGV do que com PGA.

Mapas de Resposta Espetral

Após a ocorrência de um sismo, também podem ser gerados mapas de resposta espectral (PSA - Pseudo spectral acceleration). Tipicamente estes mapas são gerados para sismos de magnitude superior a 5.5. Os espectros de resposta descrevem a resposta ao movimento do solo, de um oscilador amortecido com um grau de liberdade. Esta representação dos dados é útil para os engenheiros que determinam como as estruturas reagem aos movimentos do solo.

Os mapas de resposta espectral são calculados para três períodos de referência: 0.3, 1.0, e 3.0 segundos. Para cada estação, é utilizado o valor máximo horizontal correspondente a 5% de amortecimento critico da pseudo-aceleração.

Mapas de Intensidade Instrumental

Para simplificar e maximizar o fluxo de de informação ao público, foi desenvolvida uma ferramenta para gerar mapas de intensidade sísmica a partir de dados instrumentais de movimento do solo. Esta intensidade instrumental é baseada numa regressão de valores de PGA e de PGV em função da intensidade observada.

A partir da comparação entre intensidade instrumental e intensidade observada, verifica-se que a regressão baseada nos máximos de velocidade é a relação mais apropriada para as intensidades superiores a VII e uma relação baseada nos máximos de aceleração para as intensidades inferiores a VII. Os danos moderados, para intensidades VI-VII, ocorrem geralmente em estruturas rígidas (paredes de alvenaria, chaminés, etc.) que são também sensíveis a movimentos do solo nas altas frequências (acelerações). Á medida que o nível de danos aumenta, estes também ocorrem em estruturas mais flexíveis, para as quais os danos são proporcionais à velocidade do solo e não à aceleração. Relacionando os movimentos do solo registados com uma escala de intensidades, podem estimar-se as intensidades poucos minutos após a ocorrência do sismo, com base nos valores máximos registados nas estações sísmicas.

A descrição dos graus de intensidade sísmica na escala de de intensidade Mercalli Modificada (1956) pode ser consultada na página da internet do IPMA.

Uma tabela com a descrição da intensidade e da correspondência com os valores máximos de aceleração (PGA) e de velocidade (PGV) utilizada no ShakeMap do IPMA é apresentada a seguir:

escala

Referências