Ciencias Físicas y Matemáticas - Tesis Magister
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/118
2024-03-29T03:12:11ZSpatial variability of shear wave velocity: Implications dor the liquefaction response of a case study from the 2010 Maule Mw 8.8 earthquake, Chile.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11925
Spatial variability of shear wave velocity: Implications dor the liquefaction response of a case study from the 2010 Maule Mw 8.8 earthquake, Chile.
Nuñez Jara, Sebastián Alfonso
Assessing the potential, severity, and extent of earthquake-induced liquefaction is paramount for seismic hazard assessment, for the large ground deformations it causes can result in severe damage to infrastructure and pose a threat to human lives, as evidenced by many contemporary and historical case studies in various tectonic settings. In that regard, numerical modeling of case studies, using state-of-the-art soil constitutive models and numerical frameworks, has proven to be a tailored methodology for liquefaction assessment. Indeed, these simulations allow for the dynamic response of liquefiable soils in terms of effective stresses, large strains, and ground displacements to be captured in a consistent manner with experimental and in-situ observations. Additionally, the impact of soil properties spatial variability in liquefaction response can be assessed, because the system response to waves propagating are naturally incorporated within the simulations. Considering that, we highlight that the effect of shear wave velocity Vs spatial variability has not been thoroughly assessed.
In a case study in Metropolitan Concepción, Chile, our research addresses the influence of Vs spatial variability on the dynamic response to liquefaction. At the study site, the 2010 Maule Mw 8.8 Earthquake triggered liquefaction-induced damage in the form of ground cracking, soil ejecta, and building settlements. Using simulated 2D Vs profiles generated from 1D profiles retrieved with ambient noise methods, along with a PressureDependentMultiYield03 sand constitutive model, we studied the effect of Vs spatial variability on pore pressure generation, vertical settlements, and shear and volumetric strains. Our findings indicate that increased Vs variability reduces the median settlements and strains for soil units that exhibit liquefaction-like responses. On the other hand, no significant changes in the dynamic response are observed in soil units that exhibit non-liquefaction behavior, implying that the triggering of liquefaction is not influenced by spatial variability in Vs. We infer that when liquefaction-like behavior is triggered, an increase of the damping at the shallowest part of the soil domain might be the explanation for the decrease in the amplitude of the strains and settlements as the degree of Vs variability increases.; Cuantificar el potencial, la severidad y la extensión de la licuación inducida por terremotos es fundamental para evaluar la amenaza sísmica. Las grandes deformaciones asociadas a este fenómeno pueden ocasionar daños severos en la infraestructura y representar un riesgo para las vidas humanas, como ha quedado evidenciado en numerosos casos históricos y contemporáneos en diversos entornos tectónicos. En esa línea, el modelamiento numérico de casos de estudio, usando modelos constitutivos de suelo y herramientas numéricas de última generación, ha demostrado ser una metodología adecuada para el estudio de la licuación. Ciertamente, las simulaciones numéricas permiten reproducir la respuesta dinámica de suelos licuables en términos de la generación de tensiones efectivas, largas deformaciones, y desplazamientos de suelo de una manera consistente con observaciones experimentales y de campo. Asimismo, se puede estimar el impacto que tiene la variabilidad espacial de las propiedades del suelo en la licuación, puesto que el modelo incorpora naturalmente la respuesta del medio ante la propagación de ondas sísmicas. Con eso
en mente, destacamos que el impacto de la variabilidad espacial de la velocidad de onda de corte Vs en la respuesta a la licuación, no ha sido íntegramente evaluado.
En un caso de estudio en el Gran Concepción, Chile, esta investigación se centra en analizar la influencia de la variabilidad espacial de Vs en la respuesta dinámica frente a la licuación. En el sitio, tras el Terremoto del Maule Mw 8.8 de 2010, se evidenciaron efectos de licuación como grietas en el terreno, expulsión de material de suelo, y asentamiento de las estructuras edificadas. Usando perfiles 2D de velocidad generados a partir de perfiles 1D obtenidos con métodos de ruido ambiental, en conjunto con el modelo constitutivo de arenas PressureDependentMultiYield03, estudiamos el efecto que tiene la variabilidad espacial de Vs en la generación de presión de poros, asentamientos verticales, y deformaciones de corte y volumétricas. Nuestros resultados indican que un aumento de la variabilidad espacial de Vs reduce las medianas de los asentamientos y deformaciones para las unidades de suelo que exhiben comportamiento no lineal asociado a licuación. Por otra parte, no se observan cambios significativos en la respuesta de las unidades de suelo que no licuan, lo cual implica que la variabilidad espacial de Vs no influye en el desencadenamiento de la licuación. Inferimos que, cuando existe comportamiento no lineal, un incremento en el amortiguamento de la parte mas superficial del suelo podría ser la explicación de la disminución en la amplitud de deformaciones y asentamientos cuando incrementa la variabilidad de Vs.
Thesis presented for the degree of Master in Geophysics
2024-01-01T00:00:00ZAnálisis de los forzantes antropogénicos y climáticos en la reducción de agua en la cuenca del río Copiapó utilizando productos satelitales.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11472
Análisis de los forzantes antropogénicos y climáticos en la reducción de agua en la cuenca del río Copiapó utilizando productos satelitales.
González Estay, Abel Gustavo
La escasez hídrica que ha afectado a Chile en la última década se explica principalmente por dos factores: la reducción de la cobertura de nieve en los Andes y el aumento de la demanda hídrica. Debido a los efectos negativos que puede generar el déficit de agua en el medio ambiente y en la población, es necesario mejorar nuestro entendimiento sobre la influencia de estos factores en la reducción hídrica, especialmente en regiones áridas como el norte de Chile. El objetivo principal de este trabajo es evaluar las implicancias de las variables climática y antropogénica en el déficit hídrico de la cuenca del río Copiapó. Para este análisis se utilizaron los productos satelitales de MODIS (MOD10a2 y MOD16a2) e imágenes Landsat. Información de la extracción de agua obtenida por la DGA también fue incluida para este estudio. Cambios en el Equivalente de Agua en la Nieve (SWE) en los Andes fueron analizados como variables climáticas, mientras que cambios en la irrigación y extracción de agua fueron utilizados como variables antropogénicas. La cantidad de agua que pierde la cuenca mediante la evapotranspiración real (ETr) fue estimada para cuantificar los cambios en la reducción de agua. Los resultados muestran una reducción significativa de agua hasta la temporada 2015/16. Mediante análisis de correlación, se encontró una importante relación entre esta reducción y el consumo (particularmente minería), sugiriendo que el forzante antropogénico influye más que el clima en el déficit hídrico. Un mejor monitoreo de la extracción de agua ayudará a identificar de mejor manera sus efectos en la disponibilidad hídrica.; Water depletion affecting Chile in the last decade is mainly explained by two factors: the decrease in Andean snow cover and the increase in water demand. Due to the negative effects that water deficit can generate on the environment and the population, it is necessary to improve our understanding of the influence of these factors on water depletion, especially in arid regions like northern Chile. The main objective of this work is to evaluate the implications of climate and anthropogenic variables on the water depletion in Copiapó River basin. In order to perform this study, MODIS (MOD10a2 and MOD16a2) satellite products and Landsat images were used. Water extraction data obtained by the DGA were also included in this study. Changes in snow-water equivalent (SWE) in the Andes were analyzed as a climatic variable, while changes in crop irrigation and water extraction were used as anthropogenic variables. The amount of water lost by the basin real evapotranspiration (ETr) was estimated to quantify changes in water depletion. The variability of ETr showed a significant decrease in water until the 2015/16 season. By correlation analysis, an important relationship was found between water decrease and consumption (particularly mining), suggesting that anthropogenic forcing influences water depletion more than climate. Better monitoring of water extraction will be useful to better identify its effects on water availability.
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Geofísica.
2023-01-01T00:00:00ZEnfoque de aprendizaje automático supervisado para estimar el acople interplaca: aplicación a Chile Central.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11203
Enfoque de aprendizaje automático supervisado para estimar el acople interplaca: aplicación a Chile Central.
Barra Cisterna, Sebastián
La distribución del grado de acople es importante para estimar el tamaño y el déficit de deslizamiento de las brechas sísmicas. Las inversiones de velocidad superficial se utilizan habitualmente para estimar el acople. Aquí presentamos un enfoque innovador para inferir el grado de acople mediante algoritmos de aprendizaje supervisado. Utilizando el margen Central Chileno como área de estudio, implementamos seis algoritmos diferentes de regresión de aprendizaje supervisado: Random Forest, Decision Tree, K-nearest neighbors (KNN), Lasso, Ridge y Linear. Estos métodos se entrenaron primero con distribuciones sintéticas de acople y luego se utilizaron para inferir el acople a partir de observaciones GNSS. Probamos el rendimiento de cada algoritmo y comparamos nuestros resultados con un método de inversión estándar. Los mejores resultados se obtuvieron con la regresión de Ridge. La distribución del acople obtenida mediante aprendizaje supervisado es coherente con los mapas de acople anteriores y proporciona un RMSE de 1,88 mm/año a las observaciones GNSS. Nuestro estudio muestra que los métodos de aprendizaje automático abren nuevas vías para mejorar las estimaciones de acople y deslizamiento de fallas.; Imaging locking degree at faults is important for estimating the size and slip deficit of seismic gaps. GNSS velocity inversions of varying complexity are commonly used to estimate locking. Here we present an innovative approach to infer the degree of locking from surface GNSS velocities by means of supervised learning (SL) algorithms. We implemented six different SL regression methods: Random Forest, Decision Tree, K-nearest neighbors, Lasso, Ridge and Linear and apply them in the Central Chile subduction. These methods were first trained on synthetic distributions of locking and then used to infer the locking from GNSS observations. We tested the performance of each algorithm and compared our results with a least squares inversion method. Our best results were obtained using the Ridge regression. The locking distribution is consistent with previous locking maps and gives a root mean square error (RMSE) of 1.88 mm/yr to GNSS observations. Our study shows that supervised machine learning methods open new avenues for improving the locking and fault slip estimations.
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Geofísica.
2023-01-01T00:00:00ZVariabilidad climática y su relación con la variabilidad de la Zona de Mínimo Oxígeno en el Pacífico Sur-Oriental: Análisis de testigos sedimentarios y modelos climáticos.
http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/11193
Variabilidad climática y su relación con la variabilidad de la Zona de Mínimo Oxígeno en el Pacífico Sur-Oriental: Análisis de testigos sedimentarios y modelos climáticos.
Almendra Gajardo, Iván
La Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) del Pacífico Sur-oriental se extiende desde zonas Ecuatoriales hasta latitudes medias (∼ 36oS). Las ZMOs constituyen zonas de vital importancia para la dinámica de los distintos procesos biogeoquímicos que ocurren en la columna de agua, así como también para la actividad económica de la región. En este estudio nos centraremos particularmente en las latitudes 12oS y 30oS, con particular énfasis en el segmento de la ZMO que se encuentra frente a la regi´on de Coquimbo (30oS). En la zona, existen datos de testigos sedimentarios que indican una tendencia hacia la oxigenaci´on de la ZMO con respecto a las condiciones de hace ∼ 2000 años atrás, este comportamiento es contrario al que presentan algunos estudios climáticos respecto a la ZMO. Estas diferencias sirvieron como motivación para el desarrollo de la investigación. El enfoque dado en este estudio, busca explicar el por qué de la tendencia a aguas más oxigenadas, a través del uso de modelos climáticos. Para esto, se utiliza un conjunto de 16 Earth System Models, para analizar la relaci´on entre escenarios históricos y sus proyecciones futuras. Identificando la existencia de una relación emergente que asociaría la sensibilidad inter-anual (e.g. ENOS) con la sensibilidad a escalas de tiempo de largo plazo (e.g. Cambio Climático). Esto entrega las bases de un argumento alternativo para la evoluci´on del ecosistema marino de la región (oxigenación), el cual puede guiar a desarrollar mejores estrategias de adaptaci´on. Además, esto nos permite identificar los procesos que subyacen a esta oxigenación de la costa de la región de Coquimbo. En este sentido, utilizando el modelo CESM-CAM5 (CESM-Lens), se encontró que los modos climáticos El Niño Oscilación del Sur y la Oscilación Inter-decadal del Pacífico tienen un periodo de variabilidad a largo plazo en común (∼ 200 años). Lo que implicaría que cuando ambos modos se encuentran en una misma fase, los efectos de eventos de El Niño en el Pacífico Oriental, se ven intensificados. De tal manera que esta relación podría ser uno de los causantes de la oxigenación observada en los testigos sedimentarios. Los resultados sugieren que la tendencia de oxígeno disuelto en la ZMO del PSO y los cambios en la variabilidad de ENOS a baja frecuencia están relacionados a través de procesos no-lineales.
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Geofísica.
2023-01-01T00:00:00Z