Repte 0.1 Avaluació de pèrdues probables davant riscos sísmics
Equip de treball
- Martha Liliana Carreño, Dr. Enginyer de Camins Canals i Ports. Senior Researcher CIMNE, lidera repte 0, <liliana> @cimne.upc.edu>
- Mario Andrés Salgado, Dr. Enginyer de Camins Canals i Ports. Researcher CIMNE <> masalgado@cimne.upc.edu>
- Carles Valls Feliu, Responsable de planejament d’actuacions estratègiques dels sistemes urbans VPDT, <> carles.valls@gencat.cat>
- Sthefania Grajales <sgrajales@cimne.upc.edu> <sgrajales@cimne.upc.edu>, estudiant de doctorat CIMNE.
- Pere-Andreu Ubach, PhD Enginyer de Camins. Investigador CIMNE, <ubach@cimne.upc.edu> <ubach@cimne.upc.edu>
- Xavier Baulies Bochaca, Cap Recerca i Innovació VPDT, <> xavier.baulies@gencat.cat>
Glossari
Amenaça: esdeveniment, procés o fenomen que pot causar la pèrdua de vides, lesions o altres impactes en la salut, danys en propietats, trastorns socials i econòmics o degradació ambiental (https://www.undrr.org/terminology/hazard).
Àrea sismogènica: zones on poden esdevenir-se terratrèmols amb característiques similars en termes de magnitud, freqüència i tipus de trencament.
Avaluació holística: avaluació realitzada a partir d’un enfocament integral on no només s’estimen les pèrdues o danys sinó que es tenen en compte els aspectes de vulnerabilitat social i manca de resiliència.
Corba d’excedència: corba que relaciona nivells diferents de pèrdues (alt, mitjà o baix) amb la seva freqüència d’ocurrència.
Epicentre: punt de la superfície de la Terra que es troba sobre la projecció vertical del punt interior del planeta en el qual se centra l’alliberament d’energia, o el trencament, d’un terratrèmol.
Exposició: persones, infraestructures, habitatges i altres actius tangibles ubicats en àrees propenses a amenaces.
Fragilitat social: es refereix a la predisposició que sorgeix com a resultat del nivell de marginalitat i segregació social del assentament humà i les seves condicions de desavantatge i debilitat relativa per factors socioeconòmics.
Probabilitat d’ocurrència: es basa en la probabilitat que una amenaça sigui capaç d'explotar la vulnerabilitat. Generalment s'utilitzen nivells com probable (alt), possible (mitjà), improbable o (baix).
PGA: Peak ground aceleration. Acceleració màxima en el terreny durant un moviment sísmic.
Resiliència: capacitat que té un ecosistema, una societat o comunitat per anticipar, fer front, resistir i recuperar-se de l’impacte d’un fenomen perillós (https://www.undrr.org/terminology/resilience).
Risc de desastre: pèrdua potencial de vides, lesions o bens destruïts o malmesos que podria donar-se a un sistema, societat o comunitat en un període de temps específic, determinat probabilísticament en funció de l’amenaça, l’exposició, la vulnerabilitat i la seva capacitat (https://www.undrr.org/terminology/disaster-risk).
Sismicitat: mesura de l’activitat sísmica d’una àrea determinada segons la seva freqüència i intensitat a llarg termini.
Sismotectònic: estudi de la relació entre els terratrèmols, la tectònica i les falles individuals d’una regió.
Vulnerabilitat: susceptibilitat, per sofrir danys, dels elements, sistemes o comunitats exposades que afavoreix la pèrdua quan es veuen afectades per events d’amenaça. Inclou també la falta de resiliència (https://www.undrr.org/terminology/vulnerability).
Descripció repte
En aquest repte s’avaluen les pèrdues probables davant riscos sísmics i d’inundacions inicialment de la Unitat de Paisatge (UP) del Pla de Barcelona i de determinades àrees del litoral, com a casos representatius de la resiliència del territori davant de determinats desastres naturals.
L’abast d’aquest repte però serà necessàriament més gran a mesura que es vagi avançant en els treballs. Efectivament, es tracta d’assolir una eina predictiva per a avaluar els efectes de diversos desastres naturals. Parlem de shocks disruptius que es manifesten sobtadament com a força de la natura i que tenen un elevat potencial d’impacte sobre les estructures antròpiques. Tant pot ser un sisme, com un temporal que dugui associades inundacions, com una onada de calor, com un incendi forestal o una erupció volcànica. En qualsevol cas, el repte és trobar i desenvolupar instruments, metodologies i models que permetin millorar la capacitat predictiva de la gestió i planificació del territori envers aquests possibles successos.
Els dos temes sobre els que s’ha treballat han estat:
- R0.1 Avaluació probabilista del risc sísmic
- R0.2 Avaluació probabilística i per episodis del risc d’inundació.
Aquest informe farà referència al repte R0.1 Avaluació probabilista del risc sísmic.
Descripció general del repte 0.1 “Avaluació probabilista del risc sísmic”
Els terratrèmols destructius a Catalunya no són tan freqüents com en altres parts del món, tot i això, representen una amenaça natural que pot generar grans pèrdues de manera simultània. Poden agafar-se com a referència sismes que han esdevingut en el passat, alguns amb alt grau d’intensitat, que poden tornar a ocórrer i causar pèrdues humanes i econòmiques.
Aquest repte té per objectiu realitzar una avaluació probabilista del risc sísmic per a la Unitat de Paisatge (UP) del Pla de Barcelona, en la qual hi ha aproximadament el 7.8% dels edificis i el 31.9% de la població de Catalunya, i comprèn les activitats següents:
- Actualització del model d’amenaça sísmica per a Catalunya.
- Actualització del model d’exposició d’alta resolució per a Barcelona.
- Construcció del model d’exposició d’alta resolució per als altres municipis que conformen la UP del Pla de Barcelona.
- Desenvolupament de funcions de vulnerabilitat sísmica física i humana per a les tipologies de construcció identificades per a Barcelona.
- Estimació de danys i pèrdues econòmiques.
- Estimació de la mortalitat per terratrèmol a causa de col·lapses d'edificacions.
Complementàriament, es fa una avaluació holística del risc sísmic on es combinen els resultats obtinguts en l'avaluació probabilista amb una sèrie de factors representatius de la vulnerabilitat social i la manca de resiliència. Per això, es van desenvolupar les següents activitats:
- Selecció de descriptors socioeconòmics i de manca de resiliència.
- Estimació d'un índex de risc total sobre la base de l'avaluació probabilista de risc sísmic i els descriptors socioeconòmics i de manca de resiliència del territori.
En resum, aquest repte comprèn l’avaluació probabilista de l’amenaça sísmica per a tota Catalunya i, l’avaluació probabilista i holística del risc sísmic per al Pla de Barcelona.
Caixa blava. Taula d’indicadors
Taula d’indicadors - Repte 0.1 Avaluació probabilista del risc sísmic
1. Model d'amenaça (mapes per a diferents períodes de retorn i camps d'acceleració per a esdeveniments seleccionats) (100%)
2. Model d'exposició (amb nivell de resolució finca a finca per al Pla de Barcelona) (100%)
3. Caracterització de la vulnerabilitat dels edificis del Pla de Barcelona (100%)
4. Identificació d’escenaris de pèrdua rellevants (100%)
5. Mètriques probabilistes del risc sísmic (corba d'excedència de pèrdues, pèrdua anual esperada) (100%)
6. Avaluació holística del risc (100%)
Caixa groga
Dades d’entrada - Repte 0.1
| Tipus de dades | Font de referència | |
| Estudis d’amenaça sísmica anteriors | Zonificació sísmica | Woessner, J., Danciu L., D. Giardini and the SHARE consortium (2015), The 2013 European Seismic Hazard Model: key components and results, Bull. Earthq. Eng., doi:10.1007/s10518-015-9795-1. |
| Catàleg de terratrèmols existents | ISC-GEM, NEIC-USGS, ICGC | https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/
https://www.icgc.cat/es/Ciudadano/Explora-Cataluna/Terremotos |
| Model de resposta local del sòl | Zones homogènies de resposta per a Barcelona | Cid et al. (2001) Seismic Zonation of Barcelona Based on Numerical Simulation of Site Effects |
| Informació cadastral actualitzada amb nivell de resolució edifici a edifici | Servicios INSPIRE de Cartografía Catastral de la Dirección General del Catastro https://www.catastro.minhap.es/webinspire/index.html | |
| Identificació i distribució de les tipologies estructurals | Arxius de treball | En el cas de Barcelona : Arxius Projecte RISK UE (EVK4-CT-2000-00014) |
| Valoració econòmica dels edificis de la ciutat (en termes del valor de reposició). | Dirección General del Catastro: http://www.catastro.minhap.gob.es/default.asp
https://ajuntament.barcelona.cat/estadistica/castella/index.htm | |
| Model de densitat poblacional | Observatori del Territori | |
| Descriptors socioeconòmics i de manca de resiliència | https://ajuntament.barcelona.cat/estadistica/castella/index.htm | |
Dades de sortida
El risc sísmic es representa mitjançant diferents resultats:
- Pèrdues probables associades a terratrèmols amb diferents característiques (magnitud, localització, profunditat)
- Corba d’excedència de pèrdues
- Pèrdua anual esperada
- Índex de risc total des d’un enfocament holístic
Caixa verda
Caixa verda del repte 0.1 “Avaluació probabilista del risc sísmic”
A la plataforma π-PLATES es poden consultar els diferents tipus de resultats obtinguts mitjançant una avaluació probabilista de l'amenaça i el risc sísmic. Per fer aquestes anàlisis s'utilitzen diverses eines computacionals:
R-CRISIS - Implementació del model d’amenaça sísmica per a Catalunya
R-CRISIS és la versió més recent del programa CRISIS, una eina mundialment coneguda per realitzar anàlisis probabilístiques d'amenaça sísmica (PSHA)1. El programa és el resultat de més de 35 anys de desenvolupament continu per part de l'empresa Evaluación de Riesgos Naturales – ERN – i l’Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México– II-UNAM.
Amb l'anàlisi de les fonts sismogèniques i la caracterització de la sismicitat, es genera un conjunt d'esdeveniments estocàstics que corresponen a tots els sismes que poden arribar a passar d'acord amb el coneixement actual de l'entorn sismotectònic de l'àrea sota estudi. Cadascun d’aquests escenaris correspon a un camp d’acceleracions.
Plataforma CAPRA - Model de càlcul probabilista de risc.
L'avaluació probabilista del risc sísmic per a la ciutat de Barcelona es farà utilitzant la plataforma CAPRA, basant-se en el conjunt d'esdeveniments estocàstics desenvolupat amb el programa R-CRISIS. La plataforma CAPRA permet el càlcul de pèrdues físiques i humanes d'una manera totalment probabilista, utilitzant enfocaments similars als utilitzats al mercat (re)assegurador internacional permetent així tenir una estimació fiable de les pèrdues futures possibles.
A la plataforma π-PLATES es poden observar els resultats de pèrdues probables, tant humanes com econòmiques, per als esdeveniments sísmics més rellevants; així com els resultats de l’anàlisi probabilista en la seva totalitat.
Cas d’ús sobre les zones d’aplicació específiques
Cas d’ús del repte 0.1 “Avaluació probabilista del risc sísmic – Pla de Barcelona”
El cas d’estudi es la UP del Pla de Barcelona. Aquesta UP està conformada pels següents municipis (13 municipis, en part dels seus termes municipals): Barcelona, l’Hospitalet de Llobregat, Badalona, Santa Coloma de Gramenet, Sant Adrià del Besós, Cornellà de Llobregat, el Prat de Llobregat, Esplugues de Llobregat, Sant Feliu de Llobregat, Sant Joan Despí, Sant Just Desvern, Montgat i Montcada i Reixac.
Es tracta d’un extens espai urbà encerclat per Collserola i el mar entre els rius Llobregat i Besòs, que s’adapta a la morfologia de relleus suaus dominats per la serralada litoral i Montjuïc. La línia de costa està profundament artificialitzada, amb múltiples espigons i ports. L’ús del sòl per excel·lència al Pla de Barcelona és l’urbà, que inclou tant el teixit residencial com l’industrial, el logístic i el de transport, també molt rellevants. Aquesta àrea concentra aproximadament el 7.8% dels edificis i el 31.9% de la població de Catalunya. L’agricultura i la coberta forestal són testimonials.
A continuació es detallen les dades d'entrada, de sortida i els models emprats a l'anàlisi.
Avaluació probabilista de l’amenaça sísmica
L'objectiu principal d'aquesta fase és generar un conjunt estocàstic de terratrèmols (event-set), que permeti caracteritzar tots els possibles terratrèmols que poden arribar a ocórrer a l'àrea d'estudi. Aquesta caracterització es fa en termes dels paràmetres següents:
- Localització
- Profunditat
- Magnitud
- Característiques de la ruptura
- Regió sismogènica
- Freqüència anual d'ocurrència
Per això, es va realitzar una avaluació probabilista de l'amenaça sísmica per a tot Catalunya utilitzant el programa R-CRISIS. La metodologia utilitzada segueix els principis de l'avaluació probabilista de l'amenaça sísmica proposada per Esteva (1967, 1970) i Cornell (1968), amb un enfocament basat en esdeveniments.
Es va prendre com a base el Model Sísmic Paneuropeu SHARE (Seismic Hazard Harmonization in Europe), el qual, mitjançant un treball multidisciplinari per experts de cadascun dels països, va caracteritzar l'activitat futura dels terratrèmols amb la informació històrica. Per a aquest estudi es van utilitzar tant les geometries proposades per a cadascuna de les fonts, així com les seves profunditats i paràmetres de sismicitat2. S'ha realitzat una interpretació dels fitxers d'aquest model, originalment desenvolupats a la plataforma OpenQuake3, per a la utilització a l'eina R-CRISIS (v20.1). Per a aquest cas, el model compta amb 72 regions sismogèniques, on en cadascuna s'assumeix una activitat sisme tectònica similar.
Les relacions d'atenuació de moviment fort són models que relacionen una sèrie de paràmetres sismològics amb algunes intensitats del moviment del terreny informant el procés d'atenuació de les ones sísmiques. Les relacions d'atenuació utilitzades en aquest estudi corresponen també a les seleccionades al projecte SHARE per a cadascuna de les regions sismogèniques. Per combinar-los, s'ha optat per l'ús de models híbrids d'atenuació que, en resum, són mitjanes ponderades que faciliten i optimitzen considerablement el nombre d'esdeveniments resultants al catàleg sintètic de terratrèmols. Les fonts incloses al model per a Catalunya s'han categoritzat en dos grups: escorça superficial activa (active shallow crustal) i escorça superficial estable (stable shallow crustal). Per a cadascun d'aquests entorns s'utilitzen diferents relacions d'atenuació de moviment fort, així com pesos per ponderar-los. Les taules següents resumeixen els models utilitzats per a aquests dos entorns, així com els pesos considerats.
| Active shallow crustal | |
| GMPE | Pes |
| Akkar i Bommer (2010) | 0.35 |
| Cauzzi i Faccioli (2008) | 0.35 |
| Chiou i Youngs (2008) | 0.30 |
| Zhao et al. (2006) | 0.1 |
| Stable shallow crustal | |
| GMPE | Pes |
| Akkar i Bommer (2010) | 0.20 |
| Cauzzi i Faccioli (2008) | 0.20 |
| Chiou i Youngs (2008) | 0.20 |
| Toro (2002) | 0.20 |
| Campbell i Bozorgnia (2003) | 0.20 |
A més de les variacions en termes de les freqüències d'ocurrència per a diferents magnituds, cadascuna d'aquestes regions té mecanismes de falla dominants que condicionen la forma, la mida i l'orientació de les ruptures. Així doncs, per a cadascuna s'ha determinat el mecanisme predominant per així poder modelar amb millor detall aquestes característiques, en termes de l'orientació (rumb) i bussament.
Encara que no és l'objectiu principal d'aquest treball, l'enfocament adoptat per a l'avaluació probabilista de l'amenaça sísmica també permet calcular mapes d'amenaça, en termes d'acceleracions a nivell de roca, per a períodes de retorn diferents i per a períodes de vibració diferents. A la plataforma Piksel es poden consultar els mapes d'amenaça sísmica per a 225, 475, 975 i 2475 anys de període de retorn.
El conjunt estocàstic de terratrèmols generat en aquesta anàlisi consta de 435.936 terratrèmols sintètics, cadascun caracteritzat amb els paràmetres que s’han esmentat anteriorment, i que evidentment poden tenir ubicacions per fora de Catalunya i tot i així causar acceleracions importants. La figura a baix mostra a tall d'exemple els esdeveniments sintètics generats al voltant del Pla de Barcelona, amb un radi d'influència d'aproximadament 1000km. Esdeveniments per fora d'aquest radi, encara que inclosos al catàleg sintètic per raons del procés de càlcul, són poc probable que causin danys rellevants a la zona d'estudi.
La manca de registres històrics de terratrèmols amb magnituds intermèdies i altes a Catalunya no permet la realització d'activitats de validació i calibratge. No obstant això, cal tenir en compte que durant el desenvolupament del projecte SHARE s'han realitzat una sèrie d'activitats relacionades amb aquesta tasca i, per tant, es poden assumir com a completes.
Esdeveniments històrics
A partir dels catàlegs històrics de terratrèmol per a Catalunya (ICC, 1999), s'han identificat 7 esdeveniments històrics ocorreguts, principalment al Segle XV, les magnituds i localitzacions dels quals són altament incertes. Tot i així, fent ús de les dades de les característiques de les diferents fonts d'aquest model, i assumint que per la seva ubicació cauen dins d'alguna, s'han generat els camps d'acceleració (cm/s2) en termes de PGA. Els mapes d'aquests camps d'acceleració també es poden consultar a la plataforma Piksel. Els esdeveniments seleccionats corresponen al llistat de la Taula següent.
| Esdeveniments històrics seleccionats | ||||||
| Anyo | Mes | Dia | Latitud | Longitud | Profunditat | Mw |
| 1373 | 3 | 3 | 42,306 | 1,376 | 33 | 5,95 |
| 1427 | 3 | 19 | 41,971 | 2,606 | 33 | 5,55 |
| 1427 | 5 | 15 | 42,162 | 2,447 | 33 | 5,47 |
| 1428 | 2 | 2 | 42,275 | 2,322 | 33 | 6,04 |
| 1448 | 5 | 25 | 41,642 | 2,172 | 33 | 5,18 |
| 1927 | 3 | 12 | 41,71 | 2,47 | 33 | 5,2 |
| 2004 | 9 | 21 | 42,35 | 2,15 | 33 | 4,5 |
Model d’exposició per al Pla de Barcelona
Per fer l'avaluació probabilista del risc sísmic per al Pla de Barcelona va caldre conformar un model d'elements exposats on es caracteritzen els edificis de l'àrea d'estudi. Per a cada edifici es van definir les característiques següents: any de construcció, ús principal, àrea construïda, nombre de plantes, tipologia estructural, valor econòmic de reposició i ocupació humana.
El model es va construir sobre la base de la informació disponible edifici per edifici a la web dels Serveis INSPIRE de Cartografia Cadastral de la Direcció General del Cadastre4. Aquesta base de dades inclou informació per a cada edifici com el número de referència cadastral, any de construcció, ús principal, estat de conservació, municipi, àrea en pla, entre d'altres.
Per a la ciutat de Barcelona s'havien fet esforços previs per identificar i classificar les tipologies d'edificis (Lantada, 2007; ICC/CIMNE, 2004). A partir d'aquesta classificació, es van fer diverses verificacions i validacions per actualitzar la classificació dels edificis a Barcelona. Els edificis dels altres municipis inclosos al Pla de Barcelona es van classificar en les mateixes tipologies tenint en compte el seu any de construcció i alçada. En total, s'han inclòs a la base de dades 109.540 edificis.
El valor de reposició dels edificis es va definir a partir dels valors cadastrals totals i unitaris dels locals ús destinació principal habitatge del 2021 reportats per l'Ajuntament de Barcelona5. Es van utilitzar els valors unitaris (€/m²) per determinar el valor de cada edifici a cada secció censal de Barcelona. Pels altres municipis del Pla de Barcelona no es va comptar amb aquesta informació tan detallada sobre els valors cadastrals. En conseqüència, es va prendre com a valor de reposició el valor mitjà dels edificis del municipi de Barcelona equivalent a 951 €/m2.
L´ocupació humana dels edificis es va definir a partir de la informació de població de l´any 2021 reportada per l´Institut d´Estadística de Catalunya-Idescat6. La població va ser distribuïda als edificis d’ús residencial, tenint així l’escenari d’ocupació màxima dels edificis en període nocturn.
Cal destacar que aquesta caracterització dels edificis de la zona d'estudi no valora de manera adequada estructures singulars, per la qual cosa queden fora de l'abast d'aquesta avaluació.
Modelació de la vulnerabilitat física i humana
Per al Pla de Barcelona, es van identificar una sèrie de tipologies on es van agrupar edificis amb característiques similars pel que fa al seu comportament davant de sol·licitacions sísmiques. Aquestes tipologies estructurals estan dacord amb la classificació definida Lungu et al. (2001), ICC/CIMNE (2004), Lantada N. (2007) i Lantada et al. (2010). Les tipologies utilitzades s'inclouen a la taula següent.
| Tipologia | Nom |
| M31M | Paredat simple amb llosa de fusta – Mitja altura |
| M31H | Paredat simple amb llosa de fusta - Alt |
| M33M | Paredat simple amb llosa composta – Mitja altura |
| M33H | Paredat simple amb llosa composta - Alt |
| RC32M | Pòrtics en formigó reforçat – Mitja altura |
| RC32H | Pòrtics en formigó reforçat – Alt |
| M34L | Paredat simple amb llosa formigó reforçat – Baix |
| S5M | Sistema compost de formigó reforçat i acer - Mitja altura |
| S5H | Sistema compost de formigó reforçat i acer - Alt |
| S3L | Pòrtics en acer amb murs paredat simple - Baix |
| M32L | Paredat simple amb volta – Baix |
| W | Fusta – Mitja altura |
Per a cadascuna d’aquestes tipologies, s’ha assignat una funció de vulnerabilitat, que brinda una relació entre la intensitat de l’amenaça (acceleració espectral) i el nivell de pèrdues (econòmiques i humanes). La intensitat assignada a cada tipologia correspon a la del període fonamental de vibració de les estructures. Aquestes funcions han estat revisades anteriorment per al context mediterrani i s'han realitzat diferents treballs amb les mateixes obtenint resultats satisfactoris. Una documentació completa de les funcions de vulnerabilitat es pot trobar a Salgado-Gálvez et al. (2015) i Salgado-Gálvez (2016).
Avaluació probabilista del risc sísmic
S'ha utilitzat l'enfocament totalment probabilista proposat per Ordaz (2000) i que està implementat a l'eina R-CAPRA. En aquest cas, s'han fet els càlculs de pèrdues humanes i econòmiques per terratrèmol amb dos enfocaments complementaris. El primer, utilitza la totalitat de terratrèmols sintètics inclosos en el conjunt estocàstic, determinant per a cadascun la funció de probabilitat de la pèrdua i calculant així la corba d'excedència de pèrdues, en termes tant econòmics com humans.
En utilitzar un enfocament basat en esdeveniments, és possible obtenir el que es coneix com a event loss table (ELT), que en resum indica, per a cada esdeveniment, la freqüència d'ocurrència, el valor esperat de la pèrdua i una sèrie de paràmetres addicionals que permeten determinar-ne la funció de probabilitat.
Anàlisi de risc per a escenaris crítics
Encara que els resultats de risc indicats anteriorment són rellevants, per a gestió territorial i el risc de desastre també pot ser útil l'estimació de pèrdues per a esdeveniments específics. Encara que l'ELT recull les dades de les pèrdues per a la totalitat de terratrèmols al conjunt estocàstic d'esdeveniments, és de poca utilitat tenir disponible tota aquesta informació i es prefereix prioritzar la selecció d'un conjunt específic de terratrèmols que puguin arribar a ser interessants per a les activitats anteriorment esmentades.
Utilitzant la informació de l'ELT, s'han identificat i seleccionat una sèrie d'esdeveniments utilitzant com a criteri el producte del valor esperat de la pèrdua econòmica i la freqüència anual d'ocurrència. Això perquè no és necessàriament rellevant identificar l’esdeveniment amb les pèrdues absolutes més altes, però que és altament improbable, quan en realitat és més convenient planificar per a esdeveniments que, encara que amb magnituds més moderades, poden afectar la zona d’estudi de manera més freqüent.
Avaluació holística del risc sísmic
Complementàriament, en base als resultats obtinguts de l'avaluació probabilista del risc sísmic, es va realitzar una avaluació amb un enfocament holístic del risc. Aquest enfocament té en compte no només les pèrdues probables calculades, sinó també aspectes de fragilitat social i de manca de resiliència que poden empitjorar la situació quan passa un esdeveniment perillós. Aquest tipus d'avaluació segueix la proposta metodològica de Cardona (2001), Carreño (2006), Carreño et al. (2007), Marulanda et al. (2013) i Khazai et al. (2015).
La base per a aquesta avaluació són els resultats obtinguts de la pèrdua anual esperada (AAL), com un tant per mil del valor exposat, agregat per secció censal. La taula següent conté els indicadors relacionats amb la fragilitat social i la resiliència utilitzats a la zona d'estudi.
| Indicadores de fragilitat social i resiliència utilitzats | ||||
| Indicador | unitats | any | Resolució | Font |
| Índex socioeconòmic territorial (IST) | Per decils (1 a10) | 2019 | Agregació censal | http://www.idescat.cat/pub/?id=ist&n=14035&by=ac |
| Índex GINI | 0-100 | 2019 | Secció censal | https://www.ine.es/experimental/atlas/exp_atlas_tab.htm |
| Taxa de mortalitat | Taxa bruta per 1.000 habitants | 2020 | Municipi. Barcelona per barri | http://www.idescat.cat |
| Esperança de vida al néixer | Anys | 2019 | Municipi. Barcelona per barri | https://www.ine.es/jaxiT3/Tabla.htm?t=30687&L=0 |
| Llits aguts | Llits cada 1000 habitants | 2020 | Província de Barcelona | https://www.idescat.cat/pub/?id=aec&n=829&lang=es |
| Professionals en Salut | Professionals cada 1000 habitants | 2020 | Catalunya | https://www.idescat.cat/indicadors/?id=anuals&n=10382&lang=es&tema=SALUT |
| Professionals de cossos operatius en emergència | Professionals cada 1000 habitants | 2020 | Catalunya | http://interior.gencat.cat/ca/el_departament/publicacions/memories_del_departament/memoria-del-departament-2020/ |
(2) Els paràmetres de sismicitat estan disponibles públicament en el següent repositori: http://www.share-eu.org/node/52.html
(3) https://platform.openquake.org/calculate/
(4) Servicios INSPIRE de Cartografía Catastral de la Dirección General del Catastro https://www.catastro.minhap.es/webinspire/index.html
(5) Valores catastrales totales y unitarios de los locales uso destinación principal vivienda. 2021. https://ajuntament.barcelona.cat/estadistica/castella/Estadistiques_per_temes/Habitatge_i_mercat_immobiliari/Edificis_i_habitatges/Dades_cadastrals/habitatges/valors/a2021/VL04.htm
(6) Institut d’Estadística de Catalunya. Densitat de població 2021. Municipis amb més de 20.000 habitants:
https://www.idescat.cat/pub/?id=aec&n=250
Resultats
A la plataforma web es poden veure els resultats obtinguts, a través de quatre seccions de consulta, en els processos detallats a l'apartat anterior: Exposició, Amenaça sísmica, Risc probabilista i Avaluació holística del risc.
Exposició
Es pot observar informació del model d'exposició com és l'ocupació humana, el valor econòmic de reposició, la tipologia estructural i l'àrea construïda edifici a edifici al Pla de Barcelona.
Amenaça sísmica
Aquest apartat permet visualitzar la informació relacionada amb l'amenaça sísmica en tres parts:
- 1) Esdeveniments històrics: S'observen els camps d'acceleració corresponents a set esdeveniments ocorreguts a Catalunya. Es pot fer una consulta per municipi per saber l'acceleració en un punt determinat a cada esdeveniment.
- 2) Avaluació probabilista de l'amenaça: aquí s'inclouen els mapes d'amenaça per a 4 períodes de retorn. També és possible fer una consulta per municipi per saber el valor de l'acceleració en cada període de retorn.
- 3) Escenaris sintètics: aquí es visualitzen els camps d'acceleració dels esdeveniments corresponents als escenaris crítics esmentats (11). Quan se selecciona un esdeveniment és possible veure també l’escenari de pèrdues probables corresponent en termes econòmics i humans.
Avaluació de risc probabilista
Aquest apartat permet veure els resultats de l’avaluació del risc en mètriques probabilistes, és a dir, la pèrdua anual esperada econòmica i humana en termes absoluts i relatius per a tots els edificis del Pla de Barcelona. En aquest apartat s'activen dos botons que permeten veure les corbes d'excedència de pèrdues (LEC), tant humana com econòmica.
Avaluació holística del risc
Aquest apartat té quatre seccions: Pèrdua anual esperada agregada per secció censal, Indicadors de fragilitat social i resiliència, Índex de risc físic, Factor d'agreujament i, finalment, Índex de risc sísmic total. Tots ells es presenten per agregació censal.
Conclusions
Punts forts
- Els treballs aporten un marc conceptual d’anàlisi del risc replicable a altres desastres naturals, basat en: exposició, vulnerabilitat, avaluació del risc en funció dels danys (es dona valor a un element en funció del risc i dels possibles danys quantificats).
- La plataforma permet observar els resultats de l'avaluació del risc sísmic en termes de les pèrdues econòmiques i humanes corresponents als edificis del Pla de Barcelona, així com agregades per secció censal.
- Amb la plataforma s’observa l’avaluació del risc i les pèrdues esperades a un nivell de detall, corresponent a un edifici x o una àrea determinada (una secció censal). Per tant, permet obtenir informació i predicció per a cada “píxel” del territori.
- La plataforma mostra els efectes tant de sismes de baixa intensitat com de sismes d’elevada intensitat, per tant permet observar els possibles danys en funció d’un ampli interval de possibilitats.
- L’eina té en compte els factors de vulnerabilitat social a l’hora de traçar els efectes (danys) que pot tenir un sisme sobre les persones, essent doncs un instrument útil per a determinar la resiliència del conjunt societat-territori.
Punts febles
- En certes variables no es disposa del mateix grau de detall en les dades segons el territori. Això es deu a que la ciutat de Barcelona té una sèrie d’indicadors (ex: tipologies estructurals dels edificis) amb un detall que no existeix per a altres municipis. Per tant pot haver una diferenciació territorial en el grau d’exactitud de l’avaluació. Això però no qüestiona el model emprat, i aquesta plataforma mostra els resultats per a un i altre cas, evidenciant les diferents aproximacions fetes per a cada cas.
Futures línies de Treball R 0-1
- Ampliació de l'avaluació probabilista del risc sismic a altres àrees de Catalunya
- Realitzar estimacions de persones ferides, actualment les funcions de vulnerabilitat utilitzades només permeten estimar persones mortes.
- Aquesta avaluació es podria complementar amb la inclusió dels efectes de lloc derivats dels diferents tipus de terreny a la zona d’estudi. Els paràmetres per això només estan disponibles per a la ciutat de Barcelona (Cid 1998, Cid et al. 2001, 2002).
- Aquesta avaluació de risc sismic també es pot ampliar a un altre tipus d'elements exposats, per exemple, infraestructura.
- També es pot analitzar l'efecte d'altres amenaces que poden ser desencadenades per un esdeveniment sísmic, per exemple, lliscaments.
Referències
Akkar S.; Bommer J.J. (2010). Empirical Equations for the Prediction of PGA, PGV, and Spectral Accelerations in Europe, the Mediterranean Region, and the Middle East. Seismological Research Letters 81 (2): 195–206.
Campbell, K. W., Bozorgnia Y. (2003). Updated near-source ground-motion (attenuation) relations for the horizontal and vertical components of peak ground acceleration and acceleration response spectra, Bull. Seismol. Soc. Am. 93, 314–331.
Carreño M.L. (2006) Técnicas innovadoras para la evaluación del riesgo sísmico y su gestión en centros urbanos: Acciones ex ante y ex post. Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona. Disponible en: http://hdl.handle.net/10803/6241
Carreño M.L., Cardona O.D., Barbat A.H. (2007). Urban seismic risk evaluation: a holistic approach. Natural Hazards 40(1):137–172
Cauzzi, C.; Faccioli, E. (2008). Broadband (0.05 to 20 s) prediction of displacement response spectra based on worldwide digital records. J. Seismol. 12, 453–475.
Chiou B, Youngs R. (2008). An NGA model for the average horizontal component of peak ground motion and response spectra. Earthq Spectra 24:173–215
Cid, J. (1998), Zonación sismica de la ciudad de Barcelona basada en métodos de simulación numérica de efectos locales, Ph.D.Thesis. Universitat Politècnica de Catalunya, 215 pp.
Cid J., Susagna T., Goula X., Chavarria L., Figueras S., Fleta J., Casas A., Roca A. (2001) Seismic zonation of Barcelona based on numerical simulation of site effects. Pure Appl Geophys 158(12):2559–2577.
Cid, J., Susagna, T., Goula, X., Chavarria, L., Figueras, S., Fleta, J., Casas , A., Roca, A. (2002). Seismic Zonation of Barcelona Based on Numerical Simulation of Site Effects. In: Roca, A., Oliveira, C. (eds) Earthquake Microzoning. Pageoph Topical Volumes. Birkhäuser, Basel. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-8177-7_17
Cornell, C. A. (1968). Engineering seismic risk analysis, Bull. Seismol. Soc. Am. 58, 1583–1606.
Esteva L (1967). Criterios para la construcción de espectros de diseño sísmico. Proceedings of the 3rd Pan-American Symposium of Structures. Caracas, Venezuela
Esteva L (1970) Regionalización sísmica de México para fines de ingeniería. Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México.
ICC (1999). Atles sísmic de Catalunya. Volum 1 Catàleg de sismicitat. ISBN 84-393-5035-X. Disponible en: https://www.icgc.cat/es/Ciudadano/Explora-Cataluna/Atlas/Atlas-sismico-de-Catalunya
ICC/CIMNE (2004): An advanced approach to earthquake risk scenarios with applications to different European towns. WP08 Application to Barcelona. RISK-UE Project.
Khazai B., Bendimerad F., Cardona O.D., Carreño M.L., Barbat A.H., Burton C.G. (2015).A Guide to Measuring Urban Risk Resilience: Principles, Tools and Practice of Urban Indicators. Ed. Earthquakes and Megacities Initiative.
Lantada N. (2007). Evaluación del riesgo sísmico mediante métodos avanzados y técnicas GIS. Aplicación a la ciudad de Barcelona. Tesis Doctoral Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, Spain. ISBN: 9788469110249. Disponible en: http://hdl.handle.net/10803/6259
Lantada N., Irrizari J., Barbat A., Goula X., Roca A., Susagna T and Pujades L. (2010). Seismic hazard and risk scenarios for Barcelona, Spain, using the Risk-UE vulnerability index method. Bulletin of Earthquake Engineering. 8:201-229.
Lungu, D., Aldea, A., Arion, A., Vacareanu, R., Petrescu, F. y Cornea, T. (2001). WP1 Report European distinctive features, inventory database and typology. Risk-UE Project. 58 pp.
Marulanda, M.C., Carreño, M.L., Cardona, O.D., Ordaz, M.G., Barbat, A.H. (2013). Probabilistic earthquake risk assessment using CAPRA: application to the city of Barcelona, Spain.
Ordaz M. (2000). Metodología para la evaluación del riesgo sísmico enfocada a la gerencia de seguros por terremoto. Universidad Nacional Autónoma de México. México D.F.
Salgado-Gálvez, M. A. (2016). Probabilistic assessment of earthquake losses at diferent scales considering lost economic production due to premature loss of lives. Tesis Doctoral Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental. Disponible en: http://hdl.handle.net/10803/398400
Salgado-Gálvez M. A., Cardona O. D., Carreño M. L., Barbat A. H. (2015). Probabilistic seismic hazard and risk assessment in Spain. Editorial: CIMNE. ISBN: 978-84-943307-7-3
Toro, G.R. (2002). Modification of the Toro et al. (1997) attenuation equations for large magnitudes and short distances, Technical Report, Risk Engineering.
Zhao J.X., Zhang J., Asano A., Ohno Y., Oouchi T., Takahashi T., Ogawa H., Irikura K., Thio H.K., Somerville P.G., Fukushima Y. (2006) Attenuation relations of strong ground motion in Japan using site classification based on predominant period. Bull Seismol Soc Am 96:898–913.
