UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS ECONÓMICAS

INGENIERÍA EN ESTADÍSTICA

INTEGRANTES:

Elizabeth Aguilar

Melanny Anchundia

Jose Baño

Ariel Bastidas

Jessica Chugcho

Celyn Sasig

CATEDRATICO:

Ing. Hernan Rengel

CURSO:

ES4-001

FECHA DE PUBLICACIÓN:

2024-07-24

Sismos en el Ecuador Año 2024

Antecedente

Un sismo se define como un sacudón, movimiento o vibración del suelo, general producido por la liberación súbita de energía a causa del desplazamiento de masas rocosas en una falla tectónica. En Ecuador hay diversas razones por las que los sismos se generan una de ellas es por su ubicación geográfica, que se encuentra sobre la placa de Nazca y la placa continental Sudamericana, además de que se ubica en el cinturón de fuego del Pacífico, lo que convierte al Ecuador en una zona de alta actividad sísmica. Por ello, es importante realizar un análisis de los datos recolectados por las instituciones impertinentes para detectar aquellas zonas en las que se han reportado movimientos telúricos y registrar los daños provocados en caso de existir, los cuales pueden visualizarse a través de la generación de varios tipos mapas con los datos disponibles.

Problema

La actividad sísmica en el territorio ecuatoriano puede afectar diversas áreas y generar preocupaciones tanto para la población como para las autoridades. Entre enero y junio de 2024, Ecuador ha registrado sismos con magnitudes de 3.5 o superiores. Destaca entre ellos el sismo ocurrido en mayo, con una magnitud de 5.4, el cual es el de mayor magnitud durante este período.

Estos eventos sísmicos constituyen una preocupación constante debido a la falta de preparación para enfrentar posibles eventos de mayor magnitud (Chancay, 2018). Por lo tanto, resulta crucial identificar y caracterizar las zonas de mayor actividad sísmica para mejorar la capacidad de respuesta y mitigación ante futuros sismos.

Justificación

El análisis de los sismos en el periodo de enero a junio suscitados en el Ecuador en el año 2024 va a proporcionar una perspectiva clara del problema que esto puede causar para el país por lo que realizar este análisis servirá para predecir futuros sismos en las provincias mas afectadas, comprender como afecta en los ámbitos económicos y sociales y conocer las distintas intensidades sísmicas que han existido durante el periodo de estudio.

Objetivo general

Identificar los sismos ocurrido en el Ecuador en el periodo de enero a junio del 2024 utilizando datos geoespaciales, con la finalidad de presenta la distribución y características de los mismos.

Objetivos específicos

  • Representarlas la distribución actual de la Red Sísmica Nacional Instituto Geofísico (RENSIG).

  • Visualizar la distribución espacial de los eventos sísmicos y crear mapas de calor que representen la magnitud de los sismos.

  • Caracterizar la profundidad generando mapas de intensidad con buffers para representar áreas afectadas por distintos niveles de sismos.

Marco Conceptual

  • Sismos: Movimientos de la Tierra causados por la liberación de energía en fallas geológicas.

  • Escala de Richter y Magnitud: Medición de la intensidad de los sismos.

  • Epicentro y Falla Geológica: Localización y características de los sismos.

  • Estadísticas: Cálculo de medidas estadísticas para resumir y analizar la información sobre sismos, como la frecuencia, magnitud y localización.

  • Animaciones Temporales: Visualización de la distribución y evolución de los sismos a lo largo del tiempo para identificar patrones temporales.

  • Buffer: Creación de zonas alrededor de fallas geológicas para evaluar su influencia en la actividad sísmica.

  • Análisis de Densidad: Evaluación de la concentración de sismos en distintas áreas para identificar zonas de alta actividad sísmica.

Desarrollo

1. Analisis de densidad Sismica del Ecuador en el año 2024

Dentro del estudio de los sismos se puede analizar su densidad sísmica lo que significa que se puede realizar un estudio sobre como las ondas sísmicas se propagan a través de la tierra lo que afecta su velocidad y trayectoria, en el año 2024 en Ecuador se registraron 74 sismos durante el periodo de enero a junio por lo cual a continuación se realizará un mapa de calor mostrando la densidad de las zonas con mayor densidad tanto a nivel provincial como en sus alrededores.

1.- Se carga la base en capa, añadir capa y se elige la opción de texto delimitado donde se carga y se ajusta todo para que se puedan crear los puntos que representan a los sismos.

2.- Se carga la capa de provincias para visualizar de mejor manera los puntos de cada sismo.

3.- Se abre la caja de herramientas y se busca mapa de calor para poder visualizar la densidad de los sismos.

4.- Se llenan los datos necesarios para poder crear el mapa de calor y se ejecuta mostrándose así en el mapa.

5.- Dentro del mapa de calor realizado se elige propiedades y se cambia la rampa de color para poder visualizar de mejor manera.

6.- De igual forma en la capa de provincias se usan las propiedades para poner el nombre de la provincias y cambiar el color de mapa para que se vea más estético para poder elaborar el mapa temático.

7.- Se da control p para abrir el mapa temático y se lo nombra como mapa 2024 y se abrirá la edición en donde se añadirá el mapa y se pondrá todo lo necesario para que se entienda de mejor manera quedando de la siguiente manera.

2. Buffer de Sismos del Ecuador

En el 2024, no se puede calcular con exactitud la distancia de alcance de un sismo, ya que esto puede variar de diferentes factores, como el tipo de suelo, magnitud del sismo, profundidad del foco sísmico, densidad poblacional entre otras. Aunque se realiza un alcance mediante cálculo matemáticos sobre la distancia máxima, mínima y un promedio. Es importante conocer la distancia del sismo ya que nos permite visualizar las zonas más vulnerables para tomar medidas de prevención. Para establecer sistemas de alarma ante los sismos así como diseñar estructuras capaces de soportar movimientos sísmicos. El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) es la principal institución encargada de monitorear la actividad sísmica en Ecuador.

1.- Subimos como una capa vectorial delimitada por texto, tabulado y por punto y coma. Ya que están las coordenadas en longitud y latitud. El SRC se escoge el EPSG: 4236.

2.- Luego en la capa de puntos, la podemos exportar para el EPSG:32717 el cual hemos ido trabajando. Y así las coordenadas quedan según el SRC que queremos trabajar.

3.- Se calcula, las coordenadas X y Y con la función X/Y($geometry). Además se substrae el año del sismo, mes del sismo, se calcula correctamente la distancia máxima que alcanzo el sismo en la tabla de atributos con la Calculadora de campos.

4.- Para luego con las distancias calculadas, realizar buffers por la distancia de cada punto, esto se realiza mediante, Vectorial>> Herramientas de Geoproceso >> Buffer.

En el apartado de suplantación definida por buffer. Escoger la opción de distancias y aplicar.

El mapa debe quedar de la siguiente manera

Podemos realizar intersecciones acerca de que sismos afectaron a diferentes provincias y cantones del Ecuador.

En la tabla de atributos nos quedaría de la siguiente forma

3. Red nacional de sismógrafos que se encuentran en todo el ecuador

La Red Nacional de Sismógrafos del Instituto Geofísico (RENSIG) tiene instaladas 66 estaciones sísmicas de período corto en la parte centro y norte del país . Las estaciones están distribuidas principalmente a lo largo de la región costera y la Sierra, reflejando las áreas con mayor actividad sísmica.

(RENSIG) en Ecuador es una infraestructura destinada a la monitorización y registro de la actividad sísmica en el país. Ayuda a la detección y Registro de Sismos al medir y registrar los movimientos sísmicos en tiempo real. Proporciona información crítica para evaluar el riesgo sísmico y tomar decisiones informadas en la planificación urbana y la construcción de infraestructuras. Estas funciones hacen de la RENSIG es un componente crucial para la seguridad y el desarrollo sostenible en Ecuador, al contribuir a la reducción del impacto de los terremotos en país.

1.- Cargamos el mapa de Provincias shp y Excel de Red Nacional de Sismógrafos

2.- Creamos una capa a partir de nuestra base de Red Nacional de Sismógrafos Caja de herramientas - Crear capa de puntos a partir de tabla

3.- Puntos detalle de las estaciones sísmicas que forman parte de la Red Nacional de Sismógrafos Instituto Geofísico

4.- Seleccionar por regiones para verificar cuantos puntos de estaciones existe en cada región

5.- Realizamos las distancias por cada punto a partir de matriz de distancia y listo con eso tendremos la localizacion de las redes nacionales de sismografos.

6.- Aqui lo obsevamos de mejor manera

4. Animaciónes temporales de los sismos en el Ecuador

En el periodo de enero a junio de 2024, Ecuador experimentó una serie de sismos con magnitudes que oscilaron entre 3.5 y 5.4 en la escala de Richter. Este rango de magnitudes, aunque no extremadamente elevado, es significativo dado el potencial de estos eventos para ser percibidos por la población y causar preocupación. La actividad sísmica en Ecuador se relaciona estrechamente con la dinámica de las placas tectónicas en la región, especialmente la interacción entre la Placa de Nazca y la Placa Sudamericana. Estos movimientos generan una serie de eventos sísmicos que son monitoreados constantemente para evaluar su impacto y entender mejor los patrones de actividad sísmica en el país. Durante este período, los sismos ocurrieron en diversas regiones del país, ofreciendo una valiosa oportunidad para analizar la distribución geográfica y la frecuencia de estos eventos, así como para fortalecer las estrategias de mitigación y respuesta ante desastres naturales.

Para el siguiente punto realizaremos los siguientes pasos para obtener una animación temporal que muestre en donde ocurrieron los sismos.

1.- Instalar TimeManager

2.- Configuramos TimeManager, agregamos nuestra capa de sismos, agregamos la variable tiem_local ya que corresponde a la fecha y hora de sismos y por ultimo damos clic en aceptar.

3.-Marcamos la opción de animación y damos clic en aceptar

4.- Para visualizar los ismos de una manera rápida, se ha configurado a que le tiempo sea pro día (en el recuadro rojo, también se optar por opciones como, horas, minutos, segundos, etc. ).

5.- Exportación del video. Aquí se debe de tomar en cuenta que la exportación se dará por imágenes las cuales pueden se transformadas en un GIF. Para ello al exportar el video pedirá que se selecciones una carpeta para guardar las imágenes.

6.- Ingresamos en Google a la página Ezgif, la cual nos permita transformar nuestras imágenes en gif. Link: https://ezgif.com/

Y por último procedemos a descargar el gif.

RStudio

1.- Cargar las librerías necesarias

library(sf)
## Warning: package 'sf' was built under R version 4.3.3
## Linking to GEOS 3.11.2, GDAL 3.8.2, PROJ 9.3.1; sf_use_s2() is TRUE
library(leaflet)
## Warning: package 'leaflet' was built under R version 4.3.3
library(viridis)
## Warning: package 'viridis' was built under R version 4.3.3
## Loading required package: viridisLite
## Warning: package 'viridisLite' was built under R version 4.3.3

2.- Leer archivos SHP en objetos espaciales

sismos <- st_read("C:\\Users\\LENOVO\\Documents\\simos_interseccion.shp")
## Reading layer `simos_interseccion' from data source 
##   `C:\Users\LENOVO\Documents\simos_interseccion.shp' using driver `ESRI Shapefile'
## Simple feature collection with 40 features and 33 fields
## Geometry type: MULTIPOINT
## Dimension:     XY
## Bounding box:  xmin: 531170.5 ymin: 9539591 xmax: 906680.8 ymax: 10119380
## Projected CRS: WGS 84 / UTM zone 17S
ecuador <- st_read("C:\\Users\\LENOVO\\Documents\\Provincias.shp")
## Reading layer `Provincias' from data source 
##   `C:\Users\LENOVO\Documents\Provincias.shp' using driver `ESRI Shapefile'
## Simple feature collection with 25 features and 2 fields
## Geometry type: MULTIPOLYGON
## Dimension:     XY
## Bounding box:  xmin: -732143.5 ymin: 9445216 xmax: 1147852 ymax: 10189400
## Projected CRS: WGS 84 / UTM zone 17S

3.- Definir CRS WGS84

crs_wgs84 <- st_crs(4326)

4.- Transformar los objetos espaciales al CRS deseado

sismos <- st_transform(sismos, crs = crs_wgs84)
ecuador <- st_transform(ecuador, crs = crs_wgs84)

5.- Convertir geometrías MULTIPOINT a puntos individuales

if ("MULTIPOINT" %in% st_geometry_type(sismos)) {
  sismos <- st_cast(sismos, "POINT")
}
## Warning in st_cast.sf(sismos, "POINT"): repeating attributes for all
## sub-geometries for which they may not be constant

6.- Verificar las coordenadas

head(st_coordinates(sismos))
##              X         Y
## [1,] -78.93084  0.100668
## [2,] -79.74368 -2.158473
## [3,] -78.06349 -2.797332
## [4,] -80.34444 -4.165121
## [5,] -79.73284 -2.122051
## [6,] -79.93922 -2.141246

7.- Definir la paleta de colores

pal <- colorNumeric(palette = "viridis", domain = sismos$magnitude_)

8.- Crear el mapa

mapa_sismos <- leaflet() %>%
  addTiles() %>%
  addPolygons(data = ecuador, 
              fillColor = "transparent", 
              color = "black", 
              weight = 1) %>%
  addCircleMarkers(data = sismos,
                   radius = ~sqrt(magnitude_)*2, # Ajustar el tamaño del marcador según la magnitud
                   color = ~pal(magnitude_),
                   stroke = FALSE,
                   fillOpacity = 0.7,
                   popup = ~paste("Magnitud:", magnitude_, "<br>", 
                                  "Fecha:", tiem_local, "<br>", 
                                  "Ubicación:", DPA_DESPRO)) # Personaliza según tus columnas

9.- Mostrar el mapa

mapa_sismos

5. Elevación y relieve

En el primer semestre del año 2024 se registraron varios sismos, todos con diferentes niveles de profundidad en los que fueron detectados. Determinar y poder clasificar los sismos que se registraron ayudará a comprender los riesgos que pueden llegar a presentarse en los lugares donde estén los epicentros, dado que mientras los sismos se presenten a una mayor profundidad hacen que las ondas sísmicas se debiliten en su recorrido hacia la superficie, y mientras más cerca se encuentren de la corteza terrestre serán más intensos y causarán más daños.

Pasos para realizar la interpolación IDW:

1.- Realizar la carga de la capa que contiene la información de los sismos.

2.- Abrir la caja de herramientas, buscar y seleccionar la opción de “Interpolación IDW”

3.- Se abrirá la ventana en donde se deberán introducir los siguientes parámetros:

  • La capa que contiene la información de los sismos en “Capa Vector”.

  • La variable que contiene los datos de la profundidad en la caja de “Atributo de Interpolación”.

  • Hacer click en el botón de “+” para añadir la capa de interpolación.

  • El coeficiente P se mantiene por defecto.

  • En extensión damos click en el botón que contiene un cursor para determinar el tamaño del ráster a generar.

  • En filas se recomienda mantener un número bajo para evitar inconvenientes y sobre todo no sobre exigir a la aplicación.

  • Finalmente damos click en ejecutar.

  1. La interpolación se ejecuta y obtenemos la siguiente imagen ráster.

  1. Seleccionamos la capa del interpolado y pulsamos Propiedades > Simbología.

  1. Aplicamos la configuración que se muestra a continuación para visualizar la imagen ráster de mejor manera.

  1. Pulsamos en aplicar y nuestra imagen ráster queda así:

  1. Por último procedemos a generar nuestra composición de impresión agregando los elementos que se consideren necesarios.

6. Intensidad Sismica

  • En el año 2024, la intensidad sismica en Ecuador sigue siendo una preocupación significativa debido a su ubicación en el Cinturón del Fuego del Pacifico, una región con alta actividad tectónica. Los datos recientes muestran una variabilidad en la intensidad sismica a lo largo del pais, con eventos sismicos notables en áreas de alta actividad como la región andina y la región costa. La constante monitorización y anñalisis de estos eventos son cruciales para la gestion de riesgos y la implementación de medidas preventivas para proteger a la población y las infraestructuras.

    A continuación mostraremos como se realiza el mapa de calor de intensidad sismica del ecuador mediante la herramienta de QGIS 3.36.3 Y RStudio.

QGIS 3.36.3

1.- Cargamos nuestra base de datos a Qgis dicha base fue obtenida del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional.

2.- Luego de haber cargado nuestra base procederemos a cargar nuestro mapa de Provincias.

3.- Procederemos a crear una intersección para saber donde existe más intensidad sísmica, esta intersección lo haremos mediante la capa de sism_2024 y la capa de Provincias.

4.- Con eso obtendremos la ubicación de cada punto para asi lograr nuestro mapa de calor, nos dirigimos a procesos < caja de herramientas < mapa de calor(Estimación de densidad del núcleo), con esta herrmienta nos ayudara a crear el mapa de intensidad sismica.

5.- Una vez creado nuestro mapa de intesidad nos vamos a propiedades para ver de una mejor manera el mapa lo configuramos de la siguiente manera:

6.- Con esto podemos mostrar la intesidad sismica en el Ecuador

7.- Para finalizar realizaremos una composición de impresión para mostrar de mejor manera el mapa.

RStudio

1.- Cargar las librerías necesarias

library(readxl)
library(sf)
library(ggplot2)
## Warning: package 'ggplot2' was built under R version 4.3.2
library(dplyr)
## 
## Attaching package: 'dplyr'
## The following objects are masked from 'package:stats':
## 
##     filter, lag
## The following objects are masked from 'package:base':
## 
##     intersect, setdiff, setequal, union

2.- Cargar los datos desde el archivo de Excel

mapa <- "C:\\Users\\LENOVO\\Documents\\INTENSIDAD SISMICA 2024-.xlsx"
dato <- read_excel(mapa)

3.- Cargar el archivo SHP

PROVINCIAS <- "C:\\Users\\LENOVO\\Documents\\Provincias.shp"
shapefile_data <- st_read(PROVINCIAS)
## Reading layer `Provincias' from data source 
##   `C:\Users\LENOVO\Documents\Provincias.shp' using driver `ESRI Shapefile'
## Simple feature collection with 25 features and 2 fields
## Geometry type: MULTIPOLYGON
## Dimension:     XY
## Bounding box:  xmin: -732143.5 ymin: 9445216 xmax: 1147852 ymax: 10189400
## Projected CRS: WGS 84 / UTM zone 17S
colnames(dato)[colnames(dato) == "UBICACIÓN"] <- "DPA_DESPRO"

4.- Fusionar los datos de intensidad sísmica con los datos geoespaciales

shapefile_data <- shapefile_data %>%
  left_join(dato, by = "DPA_DESPRO")

5.- Crear el mapa de calor

ggplot(data = shapefile_data) +
  geom_sf(aes(fill = MAGNITUD), color = NA) +
  scale_fill_viridis_c(option = "plasma") +
  labs(title = "Mapa de Calor de Intensidad Sísmica",
       fill = "Intensidad Sísmica") +
  theme_minimal()

Conclusiones

  • La mayoría de los sismos se concentran en los bordes de las placas tectónicas, especialmente en el “Cinturón de Fuego del Pacífico”, donde se produce una gran cantidad de actividad sísmica.

  • Aunque los científicos pueden identificar áreas de alto riesgo sísmico, predecir con precisión cuándo y dónde ocurrirá un sismo sigue siendo un desafío debido a la complejidad de los movimientos tectónicos.

  • Además de los temblores directos, los sismos pueden desencadenar otros desastres naturales como tsunamis, deslizamientos de tierra y licuefacción del suelo, aumentando el potencial de daño.

  • La implementación de estrategias de mitigación del riesgo, como el refuerzo de edificaciones existentes y la planificación adecuada del desarrollo urbano, puede reducir significativamente el impacto de los sismos.

  • Los sismos no solo causan daños físicos, sino también tienen un gran impacto económico y social, incluyendo la pérdida de vidas, el desplazamiento de personas y la interrupción de actividades económicas.

  • En 2024, la intensidad sísmica en Ecuador sigue siendo una preocupación significativa debido a su ubicación en el Cinturón de Fuego del Pacífico. Los recientes datos evidencian una variabilidad en la intensidad sísmica, con eventos de mayor magnitud en la región andina y la costa. La monitorización continua de estos eventos es crucial para mejorar la gestión de riesgos y la preparación ante desastres.

Recomendaciones

  • Invertir en sistemas avanzados de monitoreo y alerta temprana para sismos.

  • Actualizar y hacer cumplir estrictos códigos de construcción que aseguren que las edificaciones sean capaces de resistir sismos. Fomentar el uso de tecnologías y materiales adecuados.

  • Implementar programas educativos para que la población conozca las medidas de seguridad antes, durante y después de un sismo.

  • Realizar y actualizar regularmente mapas de riesgo sísmico que identifiquen áreas vulnerables y sirvan de guía para la planificación urbana y la construcción.

  • Asegurar que infraestructuras de primera necesidad, como hospitales, centrales eléctricas y plantas de tratamiento de agua, sean diseñadas y construidas para resistir sismos de gran magnitud.

  • Se recomienda fortalecer las estrategias de monitoreo sísmico y los programas de educación y preparación para emergencias en las áreas más vulnerables. Implementar medidas preventivas y promover la resiliencia comunitaria puede reducir el impacto de los sismos y proteger a la población y a las infraestructuras.

Bibliografia