RIDNAIC_Vol. 19-20

FLEET AND FUEL STRATEGIES FOR TRANSPORTATION RESILIENCE1 Alexander Kolpakov2, Austin Marie Sipiora3, Xiaopeng Li4, Caley Johnson5, Erin Nobler6 ABSTRACT: The state of Florida, including the Tampa Bay region, is considered one of the most vulnerable areas in the United States to hurricanes and severe tropical weather. A particular vulnerability stems from the fact that Tampa Bay receives all of its petroleum—gasoline and diesel—through Port Tampa Bay, which can be impacted by hurricanes and tropical storms, as well as other disasters. If the port is unable to receive ships due to hurricane wind or storm surge, fuel cannot be delivered to the area, and transportation is impeded. One promising way to avoid this reduction in transportation functionality is to diversify the fuels used. This paper summarizes previous fuel challenges and vulnerabilities experienced by key Tampa Bay fleets after the area’s most recent tropical event—Hurricane Irma in 2017—in order to explore ways to improve the resilience of Tampa Bay to natural disasters. Some of these strategies include maintaining emergency fuel supply, prioritizing fuel use, developing innovative real-time resource sharing mechanisms, strategically placing the assets around the region to assist with the recovery, investing in backup generators, planning for redundancies in fuel supply networks, and diversifying fuel sources by incorporating alternative fuel vehicles into the fleet. Keywords: alternative fuel, electric vehicles, fuel management, hurricanes, resiliency ESTRATEGIAS DE FLOTA Y COMBUSTIBLE PARA LA RESILIENCIA EN TRANSPORTACIÓN RESUMEN: El estado de la Florida, incluyendo la región de la Bahía de Tampa, se considera una de las áreas más vulnerables en los Estados Unidos a los huracanes y al clima tropical severo. Una vulnerabilidad particular se deriva del hecho de que la Bahía de Tampa recibe todo su petróleo - gasolina y diesel–a través del Puerto de la Bahía de Tampa, que puede verse afectado por huracanes y tormentas tropicales, así como por otros desastres. Si el puerto no puede recibir a los barcos debido al viento huracanado o marejada ciclónica, no se puede entregar combustible al área y se obstaculiza la transportación. Una manera prometedora de evitar esta reducción en la funcionalidad del transporte es diversificar los combustibles utilizados. Este artículo resume los desafíos y vulnerabilidades de combustible experimentados anteriormente por flotas clave de la Bahía de Tampa después del evento tropical más reciente del área –Huracán Irma en el 2017– con el fin de explorar maneras de mejorar la resiliencia de la Bahía de Tampa debido a los desastres naturales. Algunas de estas estrategias incluyen mantener el suministro de combustible de emergencia, priorizar el uso de combustible, desarrollar mecanismos innovadores para compartir recursos a tiempo real, ubicar estratégicamente los activos en la región para ayudar con la recuperación, invertir en generadores de respuesta, planificar redundancias en las redes de suministro de combustible y diversificar las fuentes de combustible mediante la incorporación de vehículos de combustible alternativo a la flota. Palabras clave: combustible alternativo, vehículos eléctricos, gestión de combustible, huracanes, resiliencia 1 Article received on December 6, 2020 and accepted for publication on December 30, 2020. 2 Senior Research Associate, Center for Urban Transportation Research, University of South Florida, 4202 E. Fowler Avenue, ENG 030, Tampa, FL 33620 Email: [email protected] 3 Research Associate, Center for Urban Transportation Research, University of South Florida, 4202 E. Fowler Avenue, ENG 030, Tampa, FL 33620 Email: [email protected] 4 Associate Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, University of South Florida, 4202 E. Fowler Avenue, ENG 030, Tampa, FL 33620 Email: [email protected] 5 Senior Transportation Market Analyst, National Renewable Energy Laboratory, 15013 Denver W Pkwy, Golden, CO 80401 Email: [email protected] 6 Technical Project Leader, National Renewable Energy Laboratory, 15013 Denver W Pkwy, Golden, CO 80401 Email: [email protected] Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 43

INTRODUCTION Since 2000, seven major hurricanes—Category 3 or higher—have made landfall in Florida, with some years experiencing several major hurricanes and tropical storms. Hurricanes and tropical storms often bring high winds, storm surge, and coastal and inland flooding. It has been noted that hurricanes are increasing in frequency, intensity, and duration and are projected to intensify in the future (Kossin et al. 2020). The 2017 Atlantic hurricane season was one of the costliest seasons in recorded history with Hurricanes Harvey, Maria, and Irma causing $265 billion in damages (NOAA 2020). In addition to infrastructure damage, hurricanes and other severe storms are also known to disrupt the supply of essential resources, underscoring the need for effective strategies to address these challenges. Florida’s transportation systems are in a uniquely vulnerable position in terms of fuel supply. Approximately 90 percent of Florida’s petroleum fuel—gasoline and diesel—is delivered exclusively via waterborne cargoes through five of the state’s seaports (EIA 2014). Since Florida is not connected to the Colonial Pipeline system, which transports petroleum products from Houston to the Port of New York and New Jersey, the state’s petroleum supply is entirely dependent on its seaport operations. A small amount of petroleum product is brought into the state by tanker trucks from the Colonial Pipeline terminal in Bainbridge, Georgia. At the same time, seaport operations may be significantly disrupted by hurricanes and other natural disasters, posing a risk to the delivery of critical fuel supplies. Tampa Bay is not an exception. If Port Tampa Bay is unable to receive ships due to excessive storm surge, fuel tankers cannot deliver fuel to areas of critical need within the Tampa Bay area. THE ROLE OF ALTERNATIVE FUELS IN TRANSPORTATION RESILIENCE Resilience in the transportation sector can be defined as the ability to withstand small to moderate disturbances without loss of service, to maintain minimum service during severe disturbances, and to quickly return to normal service after a disturbance (DOE 2014). Transportation resilience efforts traditionally focus on protecting infrastructure (e.g., bridges, roads, and structures), overlooking the role of vehicles and fuels. Additionally, government programs and funding do not always provide incentives for prevention and planning efforts. For example, funding by the Federal Emergency Management Agency (FEMA) is disproportionately directed toward recovery efforts after a catastrophic event rather than planning and preparing prior to a disaster. Recent natural disasters demonstrated the value of transportation fuel diversification for ensuring resilience. After Hurricane Sandy in 2012, Atlantic City (NJ) relied on a fleet of 190 Compressed Natural Gas (CNG) minibuses, called Jitneys, to provide public transportation, assist with evacuation and recovery efforts, transport medical patients, and assist with other essential functions. While the supply chain disruptions caused shortages in petroleum fuel–diesel and gasoline–, the CNG supply was uninterrupted by the storm. Similarly, after Hurricane Harvey hit Houston (TX) in 2017, causing shortages in conventional fuels, the underground natural gas pipeline network was largely unaffected. As a result, the Metropolitan Transit Authority of Harris County (METRO) was able to provide transit service using CNG buses without interruptions. In the fall of 2015, during large wildfires in the Sierra Nevada Mountains (CA) that caused power outages and evacuations of residents, Pacific Gas and Electric (PG&E) employed a plug-in hybrid electric truck with exportable power capabilities to power a shelter for two days until electrical service was restored. These are just a few notable examples of alternative fuels and alternative fuel vehicles (AFVs) proving valuable for providing critical services after natural disasters while conventional fuels were in short supply. Recognizing the role that alternative fuels can play in improving transportation resilience, governments at the federal, state, and local levels are dedicating more efforts and funding toward research and demonstration in that area. The Initiative for Resiliency in Energy through Vehicles (iREV), created by the National Association of State Energy Officials (NASEO) in partnership with the U.S. Department of Energy (DOE) Clean Cities program, assists states and municipalities in learning how AFVs might be incorporated into their emergency preparedness and response planning. Another example is DOE funding $1 million to Cummins, Inc., to develop H2Rescue, a hydrogen fuel cell truck that will travel to disaster relief sites and provide power, heat, and water (DOE 2020). Achieving transportation resilience can be viewed through a five-pronged approach to fuel management involving five essential components: (1) ensuring redundancy (e.g. the use of multiple fuels, fuel delivery methods, and multi- purpose vehicles); (2) maintaining fuel storage nearby that can be used when the supply is cut off; (3) maintaining Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 44

access to stored fuel during and after the disaster (e.g. the storage location should be easily accessible and uncompromised by the disaster event); (4) replenishment of fuel storage as soon as regular supply channels are restored; and (5) maximizing the efficiency of fuel use to get the most work done for a given amount of fuel (e.g. maximizing jobs done per vehicle and miles per gallon for a given job). Various transportation fuels may have different advantages and limitations that are inherent in their supply chain and its vulnerability to natural disasters, as shown in Figure 1. Figure 1: Transportation fuels supply chain in Florida. Source: National Renewable Energy Laboratory (NREL) Petroleum fuels are transported from refineries on ships through ports and then on fuel tankers to retail locations. The biggest vulnerability of the petroleum supply chain in Florida is related to port operations that can be jeopardized by major storms and hurricanes. High winds and storm surge caused by hurricanes can shut down port operations and disrupt deliveries of conventional fuels. Port Tampa Bay’s vulnerability also results from the configuration of the port and waterways leading to the port. The 43-mile-long channel leading to the port requires approximately four hours for ships to cover the distance and the channel can accommodate only one-way traffic for mid-sized (or larger) cargo ships, which can create significant bottlenecks. Due to the complexity of the port channel, large cargo ships are guided through the channel by trained local pilots. In the case of an approaching hurricane with increased wave height, or poor weather conditions, pilots suspend service and ships are not able to enter or exit the port. Propane is transported by rail to a storage terminal and then by tanker trucks to the retail locations. While rail transportation is not immune to disruptions caused by various natural or man-made disasters, rail deliveries are less affected by hurricanes and tropical storms that are the most common types of disasters in Florida. Therefore, at least in Florida, propane deliveries are less vulnerable to disruptions by natural disasters than petroleum fuels. One attractive property of propane is that, unlike petroleum fuels, it can be stored indefinitely without degrading. Additionally, just like petroleum, propane allows for mobile fueling. This makes propane a good backup emergency fuel. Natural gas is transported though aboveground or underground pipelines. The natural gas supply chain is relatively free of choke points due to a large amount of redundancy in the system. For instance, if a stretch of pipeline needs to be shut down, there is often another series of pipelines that can deliver to the same destination. Furthermore, transmission pipelines are powered by several compressor stations. If one compressor station becomes inoperable, this Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 45

would reduce gas flow through the system, but would not halt fuel delivery. Transfer from transmission to distribution pipelines takes place at the city gate, and most cities have six or more gates, providing for redundancy in natural gas supply. CNG also allows for mobile fueling. Electricity is distributed through aboveground or underground electric lines. Depending on whether pipelines and electric lines are underground or aboveground, and depending on the amount of redundancy, the supply of both natural gas and electricity can be less vulnerable to disruptions than petroleum fuels because these delivery channels do not rely on port operations. Additionally, electric vehicles (EVs) with exportable power can be used as mobile generators powering up critical facilities when the central electric grid is down as a result of a natural disaster. LESSONS LEARNED FROM TAMPA BAY RESILIENCE STUDY In 2020, the Center for Urban Transportation Research (CUTR) at the University of South Florida (USF) completed a study documenting the fuel resiliency practices implemented by public agency fleets in the Tampa Bay area. The study relied on both primary and secondary data sources that provided insight into fuel management practices and natural disaster planning and recovery operations, with a specific focus on practices stemming from Hurricane Irma, which impacted the entire state of Florida in September 2017. CUTR researchers performed a day-long workshop and conducted follow-up phone interviews with a variety of stakeholders in Tampa Bay, including representatives from the private and public sectors, local governments, transit agencies, the airport and port, local emergency operations departments, as well as electric utilities. Additionally, the researchers collected comprehensive data provided by GasBuddy on the Tampa Bay area’s fuel shortage during Hurricane Irma, as well as power outage data during Irma provided by the local utility company. The data on fuel availability demonstrated that panic buying before Hurricane Irma caused significant fuel shortages in Tampa Bay even before hurricane landfall. Eighty percent (80%) of the Tampa Bay area’s gasoline stations were out of gasoline and fifty-five percent (55%) were out of diesel three days prior to hurricane impact. While diesel was more available than gasoline before and during hurricane impact, diesel availability dropped significantly after hurricane landfall. While it is not entirely clear what caused the drop in diesel availability right after landfall, it could be attributed to the fact that diesel is the fuel of choice for recovery operations, which caused a high demand after the storm, or that the diesel supply had been compromised. There might also be other reasons that necessitate more in-depth investigation. Figure 2 summarizes conventional fuel availability at public stations in Tampa Bay during Hurricane Irma. % of surveyed stations with fuel 70.0% Share of stations with fuel in Tampa Bay 60.0% Hurricane Irma (2017) 50.0% 40.0% 8 9 10 11 @ 11 @ 12 @ 13 @ 13 @ 14 @ 15 @ 30.0% 8:00 13:00 20:40 11:40 15:40 12:40 12:40 20.0% September 2017 10.0% 0.0% Have gasoline Have diesel Figure 2: Share of gasoline stations with fuel in Tampa Bay – Hurricane Irma. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 46

One important lesson from past hurricanes is that fuel availability alone may not be enough to ensure that vehicles will receive fuel. Gasoline terminals and stations must have power to dispense fuel, which can be also compromised by the storm. Approximately 13%-15% percent of gasoline stations in Tampa Bay had both gasoline and power available before and during Irma. Fuel supply and power restoration may take a long time and essential fleets should be ready to compensate. Despite intensive restoration efforts, four days after Irma landfall, only half of Tampa Bay public stations had both fuel and power. At the same time, during the entire pre and post-landfall periods, approximately 5%-10% percent of stations had fuel but no power to dispense it. This emphasizes the importance of having emergency generators for ensuring uninterrupted fueling, especially for fleets performing essential functions. Figure 3 summarizes the data on fuel and power availability at public gasoline stations in Tampa Bay. % of surveyed stations with gas AND power 60.0% Stations with gasoline and power in Tampa Bay 50.0% Huricane Irma (2017) 40.0% 30.0% 8 9 10 11 @ 11 @ 12 @ 13 @ 13 @ 14 @ 15 @ 20.0% 8:00 13:00 20:40 11:40 15:40 12:40 12:40 10.0% September 2017 0.0% Gasoline & power Gasoline & no power Figure 3: Stations with fuel and power in Tampa Bay – Hurricane Irma. KEY FINDINGS AND RECOMMENDATIONS The key findings from Hurricane Irma on fuel considerations in the Tampa Bay area and recommendations that can help improve resilience to natural disasters are summarized below: 1. Maintain adequate fuel storage. This amount can vary depending on the role of the fleet. Managers of essential fleets recommended having enough fuel to maintain fleet operation for 7-14 days. One thing to keep in mind is that accurately predicting the fuel burn rate for the fleet under emergency operations may be rather challenging. Fleets can consume 2 to 3 times more fuel during emergency operations. 2. Diversify fuel supply. This may include using alternative fuel supply channels (e.g., receiving fuel from different geographic areas and/or using multiple delivery methods) or incorporating alternative fuel vehicles into the fleet. 3. Stage assets before landfall. Relocating vehicles to higher elevation areas pre-landfall to preserve the vehicles and ensure easy access to critical assets needed for recovery after the event is a key step in hurricane preparation, especially for fleets tasked with performing essential functions. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 47

4. Plan for worst-case scenarios. From a standpoint of ensuring resilience, it is always better to overestimate the impact and consequences of the hurricane. 5. Implement effective communication and resource sharing procedures that allow fleets to share fuel and other critical resources. While some fleets (especially public fleets) maintain contacts with neighboring fleets and may share fuel and other resources such as vehicles, this practice is usually not formalized and involves personal relationships and initiative. Implementing a more robust system that tracks resource availability in real time (by means of an online tool) and sharing resources would benefit the community. 6. Implement a fuel prioritization system to allocate limited resources in the most efficient way. While some fleets in Tampa Bay are already doing this, expanding the practice to all essential fleets in the area would significantly improve resilience. 7. Invest in emergency generators. Emergency generators can be powered by conventional fuels or alternative fuels. Certain alternative fuels (e.g., CNG) may prove to be more resilient to fuel supply interruptions than conventional fuels (e.g., diesel), thus providing an advantage in terms of the ability to ensure uninterrupted emergency operations. Certain alternative fuels (e.g. CNG and propane) can also be stored longer than diesel or gasoline and therefore simplify logistics. FURTHER STEPS While the described cases and analysis were mainly focused on the Tampa area, the findings, lessons learned, and recommendations can be relevant to other areas facing similar challenges related to ensuring resilience during natural disasters (not only hurricanes). Addressing the demonstrated vulnerabilities of a region may involve coordinated efforts at both local and state levels to incorporate alternative fuels and fuel management practices into the resiliency planning process. Additionally, developing a web-based tool for real-time tracking of critical resources within a given area and facilitating the sharing of limited resources between essential (public) fleets can significantly improve an area’s resilience to natural disasters. USF is currently working on a pilot resource tracking/sharing tool that aims to (1) share necessary information between fuel providers and fleet users, and (2) provide recommendations on fuel resource allocation. This tool expects to have access to real-time states from each fuel provider such as operational status, fuel inventory level, and projected demand and supply. It will also collect real-time information of each fleet vehicle’s location, fuel level, and projected duties (e.g., routes and services). Then, the tool will synthesize these real-time data and share the necessary pieces across fuel providers and fleet users to inform operation decisions. The proposed tool will include a customized decision supporting component on the optimal resource allocation from the fuel providers to the fleet users. It will prioritize fleet users and ensure that the limited fuel resources can be allocated to high-priority fleets (e.g., emergency vehicles) in a timely manner. Further, it will analyze real-time states of both fuel providers and users and optimize the spatial-temporal assignments of the fleet users to the fuel providers (i.e., advising a fleet user to access a specific fuel provider during a specific time window). The optimization decisions aim to minimize disunities in activities (e.g., travel distances and waiting times), while maximizing the expected benefits for associated fueling activities. CONCLUSIONS While transportation resilience has traditionally focused on infrastructure and assets, fuel resources are an important consideration for planning and preparing for natural disasters. Previous hurricanes and storms have demonstrated how port disruptions can affect fuel supply in the Tampa Bay area. Hurricane Irma (2017) forced Port Tampa Bay to remain closed for about five days, causing area fuel shortages. In addition, massive power outages also resulted from Irma that lasted for almost a week. Public fleets in Tampa Bay employ various strategies to ensure hurricane preparedness, including maintaining an emergency fuel supply, prioritizing fuel use, strategically placing assets around the region to help with recovery, investing in backup generators, and planning for redundancies in fuel supply networks. While these efforts proved to Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 48

be rather successful during previous events, they can be improved by incorporating alternative fuels and other fuel diversification strategies into resilience planning at the state level. Additionally, developing more efficient communication between public fleets and a procedure for sharing resources in the case of an emergency can significantly improve a region’s resilience to natural disasters. Finally, implementing a system to accurately track fuel usage during hurricanes will help with emergency planning and effective resource allocation during natural disasters. REFERENCES DOE (U.S. Department of Energy). 2014 United States Fuel Resiliency, Volume III, U.S. Fuels Supply Infrastructure Vulnerabilities and Resiliency Final Report. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2015/04/f22/QER%20Analysis%20- %20United%20States%20Fuel%20Resiliency%20Volume%20III.pdf DOE (U.S. Department of Energy). 2020. “Energy Department Announces Multi-Agency Award for Industry Project to Develop Disaster Relief Vehicle.” Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, September 15, 2020. https://www.energy.gov/eere/articles/energy-department-announces-multi-agency-award-industry-project- develop-disaster. EIA (U.S. Energy Information Administration). 2014. “Florida gasoline supply sources and prices reflect broader market shifts.” Independent Statistics & Analysis. https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=15651. Kossin, J. P., K. R. Knapp, T. L. Olander, and C. S. Velden. 2020. “Global increase in major tropical cyclone exceedance probability over the past four decades.” National Academy of Sciences 117 (22): 11975-11980. https://www.pnas.org/content/pnas/117/22/11975.full.pdf. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). 2020. “Fast Facts: Hurricane Costs.” Office for Coastal Management. Last Modified December 3, 2020. https://coast.noaa.gov/states/fast-facts/hurricane- costs.html#:~:text=It%20is%20estimated%20that%20Hurricane,approximate%20cost%20of%20%24161% 20billion. AUTHORS BIOSKETCH A. Kolpakov Senior research associate at the Center for Urban Transportation (CUTR) at the University of South Florida (USF). He has over 15 years of experience managing a variety of transportation-related research projects, focusing primarily on evaluating alternative propulsion technologies and fuels, assessing the economic impact of transportation infrastructure investment, as well as performing transportation policy analysis. His work for local, state, and federal transit agencies includes identifying strategies to improve transportation fuel resiliency, synthesizing idle reduction practices, analyzing the impacts of the widespread adoption of advanced electric drive technologies, and tracking the operations and maintenance costs associated with operating alternative fuel transit vehicles. In addition to his tenure at CUTR, Mr. Kolpakov serves as the coordinator for the U.S. Department of Energy-designated Tampa Bay Clean Cities Coalition. Kolpakov holds a master’s degree in Economics from the University of South Florida (Tampa), and a bachelor’s degree in Business Administration from Chuvash State University (Russia). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 49

AUTHORS BIOSKETCH (CONT.) A. Sipiora Research associate at the Center for Urban Transportation (CUTR) at the University of South Florida (USF). She specializes in research on planning, policy, and evaluation of alternative fuels, advanced propulsion technologies, and emerging mobility systems. She also serves as co-coordinator of the Department of Energy-sponsored Tampa Bay Clean Cities Coalition, which serves a six-county region in West-Central Florida. She has served as Co-Principal Investigator (Co-PI) for several research projects funded by federal agencies (including the U.S. Department of Energy and Federal Transit Administration) and state and local departments (Florida Department of Transportation and Florida Department of Agriculture and Consumer Services’) on a variety of transportation applied research topics. She holds a Bachelor of Arts degree in English from the University of South Florida and a Master of Global Sustainability degree from the University of South Florida. She is currently pursuing a Master’s in Urban and Regional Planning. X. Li Associate professor and Susan A. Bracken Faculty Fellow (first holder) in the Department of Civil and Environmental Engineering at the University of South Florida (USF). He is the director for the National Institute for Congestion Reduction (NICR). He is a recipient of a National Science Foundation (NSF) CAREER award. He has served as the PI or a Co-PI for a number of external projects amounting to a total budget over $14 million. He has published over 70 peer-reviewed journal papers. He has served as a member on the Transportation Network Modeling Committee (ADB30) and the Traffic Flow Theory and Characteristics (AHB45) of the Transportation Research Board (TRB) and an Associate Editor for IIE Transactions and have also served on the editorial boards for Transportation Research Part B, Part C, Part E, the ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, and “Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil”. Dr. Li received a B.S. degree (2006) in civil engineering with a computer engineering minor from Tsinghua University, China, a M.S. degree (2007) and a Ph.D. (2011) degree in civil engineering along with a M.S. degree (2010) in applied mathematics from the University of Illinois at Urban-Champaign, USA. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 50

AUTHORS BIOSKETCH (CONT.) C. Johnson Senior Transportation Market analyst for the National Renewable Energy Lab (NREL). In this role, he assesses the economics of advanced fuel and transportation technologies in various applications, locations, and policy environments. One of these applications is using alternative fuels to diversify transportation fuels in pursuit of resilience to natural disasters. Prior to working for NREL, Caley was a project manager in the U.S. Environmental Protection Agency's Climate Protection Partnerships Division and a co-founder of the solar power company Soltage. He holds a Bachelor of Arts degree in biology from the University of Colorado and a master of environmental management degree from Yale University. Technical Project Leader at the National Renewable Energy Laboratory (NREL) supporting the Department of Energy Clean Cities program to implement alternative fuel technologies and new mobility choices in U.S. communities. Prior to joining the NREL transportation team, Nobler supported the DOE offices of Solar Energy Technologies and Indian Energy Policy and Programs at NREL through technical assistance focused on renewable energy and resilience strategies for state, local, and tribal governments. Nobler’s doctorate research at University of Colorado-Denver focuses on the intersection of transportation planning, policy, equity, and energy use. E. Nobler Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 51

EVALUATING RISK FROM A HOLISTIC PERSPECTIVE TO IMPROVE RESILIENCE: A SUBNATIONAL LEVEL EVALUATION IN COLOMBIA1 Paula Marulanda-Fraume2, Omar-Darío Cardona3, Mabel-Cristina Marulanda4, Martha-Liliana Carreño5 ABSTRACT: Disaster risk is not only associated with the occurrence of intense hazard events but also with the vulnerability conditions that favour or facilitate disasters when such events occur. Vulnerability is closely linked to social processes and governance weaknesses in disaster-prone areas and is usually related to a set of factors of fragility, susceptibility, and lack of resilience of the exposed human settlements. The holistic risk assessment aims to reflect risk from a comprehensive perspective by using, in one hand, the physical risk or potential physical damage directly linked to the occurrence of hazard events and, on the other hand by capturing how underlying risk drivers or amplifiers –social, economic, environmental factors, non-hazard dependent elements, may worsen the current existing physical risk conditions in terms of lack of capacity to anticipate or resist, or to respond and recover from adverse impacts. This article presents the results of the holistic evaluation obtained at subnational level in Colombia in the framework of the Risk Atlas of Colombia of the National Unit for Disaster Risk Management, UNGRD. The evaluation was performed using the probabilistic physical risk results obtained in the multi-hazard risk assessment and 16 socio-economic indicators available for 1,123 municipalities of Colombia. These results are useful to identify risk drivers that are associated not only to the physical vulnerability of the buildings and infrastructure but also to social issues that should be examined and tackled in a comprehensive way. Keywords: holistic approach, indicators, lack of resilience, probabilistic risk assessment, socio-economic fragility EVALUANDO EL RIESGO DESDE UNA PERSPECTIVA HOLÍSTICA PARA MEJORAR LA RESILIENCIA: EVALUACIÓN A NIVEL SUBNACIONAL EN COLOMBIA RESUMEN: El riesgo de desastres no está asociado únicamente a la ocurrencia de eventos intensos de amenaza sino también a las condiciones de vulnerabilidad que favorecen la ocurrencia de desastres como resultado de dichos eventos. La vulnerabilidad está estrechamente ligada a procesos sociales y a una gobernanza débil en zonas propensas a desastres, y generalmente está relacionada con un conjunto de factores de fragilidad y susceptibilidad y falta de resiliencia de los asentamientos humanos expuestos. La evaluación holística del riesgo busca reflejar el riesgo desde una perspectiva integral utilizando, por un lado, el riesgo físico, o daño físico potencial, directamente relacionado con la ocurrencia de eventos y, por otro lado, capturando como los impulsores subyacentes o amplificadores del riesgo – factores sociales, económicos y ambientales – no dependientes de la amenaza, pueden incidir sobre las condiciones de riesgo físico actuales en términos de incapacidad para anticiparse o resistir, o responder y recuperarse de impactos adversos. Este artículo presenta los resultados de la evaluación holística realizada a nivel subnacional en Colombia en el marco del Altas de Riesgo de Colombia de la Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres, UNGRD. Para esta evaluación se utilizaron los resultados de riesgo físico obtenidos en la evaluación probabilista de riesgo multi-amenaza y 16 indicadores socioeconómicos disponibles para los 1,123 municipios de Colombia. Los resultados de la evaluación son de gran utilidad para identificar impulsores de riesgo asociados no solo a la vulnerabilidad física de los edificios e infraestructura sino también a asuntos sociales que deben ser considerados y abordados de una manera integral para lograr reducir el riesgo. Palabras clave: enfoque holístico, indicadores, falta de resiliencia, evaluación probabilista del riesgo, fragilidad socioeconómica 1 Article received on December 6, 2020 and accepted for publication on December 24, 2020. 2 Member, INGENIAR: Risk Intelligence, Street 127 B Bis 53 28 in 4 407, Bogotá, Colombia. Email: [email protected] 3 Associate Professor, Environmental Studies Institute, National University of Colombia, Street 27 # 64-60 Manizales, Colombia. Email: [email protected] 4 Researcher, “Centro de Investigaciones para la Gestión Integrada del Riesgo de Desastres (CIGIDEN)”, Pontifical Catholic University of Chile, Libertador Bernardo O’Higgins 340 Avenue, Santiago, Chile. Email: [email protected] 5 Senior Researcher, Centre Internacional de Metodes Numerics en Enginyeria (CIMNE), C/ Gran Capità, S/N 08034 Barcelona, Spain. Email: [email protected] Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 52

INTRODUCTION Nowadays it is accepted that disaster risk is the result of the combination of the potential occurrence of events and the fragility of the elements susceptible to be damaged, which consequently will result on direct and indirect damages and consequential losses for the exposed communities. It is also accepted that there is currently a lot of knowledge and a clear understanding in terms of building codes to ensure resilient infrastructure. Therefore, it can be said that natural events are “destructive because man has made them so, by investing his wealth with a disregard for the hazards that nature may have in store for him” (Ambraseys, 2010). Physical vulnerability of the exposed elements is the result of inadequate practices and activities in a community as part of unplanned development processes that lead to the construction of susceptible elements and, in several cases to the generation of new hazards (anthropogenic hazards). In this sense, vulnerability can be understood as the lack of capacity to resist and adapt, which is the base of the generation of unfavorable conditions that lead up to the construction of risk that materializes in disaster when an event occurs. Hence, current physical vulnerability of exposed elements is the result of past decisions driven by social, cultural, economic, institutional, and environmental factors. In the last few decades, public concern and understanding that impacts and losses resulting from hazard events are avoidable up to some degree of human control has been increasing, and nowadays it is widely accepted that actions can be and should be taken to prevent and reduce risk. Although in many countries actions and policies have been implemented for the sake of risk reduction, it is very difficult, if not impossible to lessen current physical risk in the short term and it implies a steady long-term process for which results will only be reflected over time. This situation will inevitably result on a yet greater number of damages and losses in the next several decades. On the other hand, current intrinsic characteristics of society define either worse or better conditions that amplify or reduce the impact and the ability to recover from adverse events and create an either stronger or weaker new build environment. By improving socio-economic conditions of the society, two issues can be addressed: (i) a higher capacity to recover from the impact of the events and (ii) the capacity to “build back better” to avoid future disasters. Risk management decision-making to improve resilience and safety, means to address integrated actions to reduce not only the physical vulnerability (hard) but to enhance social, economic, environmental and governance aspects (soft), contributing to sustainability and development processes. Consequently, a comprehensive risk management strategy must be based on a multidisciplinary approach that considers not only the physical damage and the direct impact but also a set of socioeconomic factors that favour second order effects and consider the intangible impact in case an event occurs: (Cardona and Hurtado, 2000); (Benson, 2003); (Cannon, 2003); (Cutter et al., 2003); (Davis, 2003); (Carreño et al., 2007; 2012, 2014); (Barbat et al., 2010); (Khazai et al., 2014). Risk evaluations and highly technical risk assessments fill a gap on the understanding of risk and they have been used for years within specific sectors, such as the insurance market. However, it has not been widely used at government level and other sectors involved in development, therefore in many cases, risk management decisions are based primarily on common sense, ordinary knowledge, trial and error, or non-scientific knowledge and beliefs. There is still incipient understanding of what the results of risk assessments are, and how to use them for decision making purposes. One of the main challenges related with risk assessments is to find the right ways to communicate complex issues from science to policy or public. Thus, in order to achieve effective communication, integrating physical risk results and a set of socio-economic indicators, and considering the usefulness of indicators to describe a problem of a complex system in simple terms a holistic approach evaluation was carried out at subnational level in Colombia for 1123 municipalities and the results are presented herein. It is worth noting that indicators in general, are not aimed at identifying risk management measures, which must be identified using integrated models and comprehensive analysis. Indicators are big pictures that allow easier interpretation of multi-dimensional issues instead of trying to find a trend in many separate indicators, and they mainly serve to highlight some aspects of risk. Therefore, in order to draw specific conclusions and define courses of actions it is necessary to have more detailed information, that is, disaggregated values. Despite the shortfalls indicators may have, they are useful to attract public interest and raise awareness towards risk, as well as to compare and prioritize areas for action and to promote the improvement of risk management capabilities. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 53

The holistic risk assessment approach aims to reflect risk from a comprehensive perspective by using both, physical risk, and underlying risk drivers. The physical risk or potential physical damage is directly linked to the occurrence of hazard events and, the underlying risk drivers or amplifiers –social, economic, environmental factors– (integrated in the so-called aggravating factor, F), are non-hazard dependent. The holistic risk evaluation reflects how underlying risk drivers worsen the current physical risk conditions in terms of lack of capacity to anticipate or resist, or to respond and recover from adverse impacts. Holistic evaluations of seismic risk at urban level have been performed in recent years for different cities worldwide (Birkman et al., 2013); (Carreño et al., 2007); (Jaramillo, 2014); (Marulanda et al., 2013), (Salgado- Gálvez et al., 2016) as well as at country level (Daniell et al., 2010); (Burton and Silva, 2014), and multi-hazard at global level (UNISDR, 2017), proving to be a useful way to evaluate, compare and communicate risk while promoting effective actions toward the intervention of vulnerability conditions measured at its different dimensions. This approach has also been integrated in toolkits, guidebooks and databases for earthquake risk assessment (Khazai et al., 2014; 2015); (Burton et al., 2014). Figure 1 presents the conceptual framework of the holistic risk approach, where it is shown that risk is a function of hazard and vulnerability (physical vulnerability and socioeconomic factors). The holistic evaluation approach states that to reduce existing risk or to prevent the generation of new risk it is required a comprehensive risk management system, based on an institutional structure accompanied by the implementation of policies and strategies to intervene not only susceptible elements but also diverse factors of the society that may create or increase risk, as well as to intervene, when possible, created hazards (anthropogenic, technological, etc.). In the same way, in the case a hazard event is materialized resulting in a disaster, emergency response and recovery actions should be conducted as part of the risk management framework. Figure 1: Conceptual framework of the holistic approach to disaster risk. This methodology is a simplified yet comprehensive representation of risk, based on an interdisciplinary approach, which allows to account not only for the potential physical damage (using a probabilistic model) but also the socioeconomic factors that may worsen the direct effects of hazard events. For this evaluation, physical risk values were obtained from the normalization of the Average Annual Loss, AAL, values resulted from the multi-hazard probabilistic risk assessment performed for Colombia by Cardona et al. (2018). The AAL is a metric that indicates the amount of funds the government or responsible entity would have to set aside, annually, to cover all the potential future losses. This metric attempt to compress risk in a single number and it is the most convenient metric for comparison purposes. For the socioeconomic factors 16 variables were chosen considering not only that they capture important aspects of the society, but also the coverage of municipalities and the source of the information. Indicators were Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 54

available in national databases for the 1123 municipalities. As with physical risk values, the factors were obtained using transformation functions for their standardization. This is the first time that a study following the abovementioned methodology is conducted considering hazard, exposure, and socio-economic descriptors at subnational level for a whole country. The results are useful to identify risk drivers that are not only associated to the physical risk of buildings and infrastructure but also to social issues that should be examined and tackled in a comprehensive way. HOLISTIC RISK ASSESSMENT METHODOLOGY The holistic risk evaluation or Total Risk, RT, is defined as a combination of a physical risk index, RF, and an aggravating coefficient, F, in the following way: RT = RF ( 1 + F ) (1) known in the literature as Moncho’s equation (Carreño et al., 2007), where RF and F are composite indicators (Cardona, 2001); (Carreño, 2006); (Carreño et al., 2007). RF is obtained from the probabilistic risk results, while F, which accounts for the socioeconomic fragility and lack of resilience of the area under analysis, is obtained from available data regarding political, institutional and community organization aspects. Descriptors are selected according to availability and relevance of indicators for the area under study. Socio-economic descriptors seek to reflect weak emergency response, lack of compliance of existing codes, economic and political instability and other factors that contribute to the risk creation process and to the incapacity to cope or recover (Carreño et al., 2007); (Renn, 2008). In the evaluation, potential physical damages are affected or aggravated by a set of socio- economic conditions that may worsen the negative effects when an event occurs. Detailed information about this methodology can be found in Carreño (2006), Carreño et al. (2007) and Barbat et al. (2011). It is assumed that Total Risk, RT, can be maximum two times the physical risk of the affected area. It means that, if in a hypothetic case where socio-economic characteristics are perfect and there is neither fragility nor lack of resilience, the aggravating factor would be zero and then, the total risk would have the same value of physical risk. While if society characteristics are as bad as to obtain the maximum value of the aggravating coefficient 1.0, total risk would be twice the physical risk value. This assumption is made with the aim to reflect that socio- economic characteristics can influence the magnitude of a disaster, whether it is twice, three, four or more times higher than the physical damages is not defined here but, the objective in the context of the holistic evaluation is to make the impact of these characteristics manifested and show that they can really influence the most direct effects of a disaster (physical damage). Risk addressed from a physical point of view is the starting point to start analysing the subsequent impacts of a disaster. Disasters resulting from natural and anthropogenic events are the damages on the built environment or on the physical means affecting people and their activities in different ways. The physical risk index, RF, is calculated based on the results of the probabilistic multi-hazard risk assessment made for the Risk Atlas of Colombia (UNGRD, 2018). For Colombia, RF was calculated considering the Average Annual Economic Loss, AAL of each hazard considered (earthquake, tsunami, tropical cyclones – wind and storm surge, and floods). Physical risk only considers the Average Annual Loss related to economic losses and does not consider any other direct physical impacts such as death or injured people. The AAL is transformed to values between 0.0 and 1.0; the maximum value corresponds to those AAL greater than 10%, means a loss of USD 10 per thousand (USD 1.000) (i.e. 1%). The calculation of RF was made following the equation: p (2) RF  FRFi  wRFi i 1 where FRFi is the transformed AAL per hazard and wRFi their corresponding weights which in this evaluation were equal for each hazard. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 55

The aggravating coefficient, F, is calculated as follows: (3) mn  F  FFSi  wFSi  FFRj  wFRj i1 j1 where FFSi and FFRj are the aggravating factors, wFSi and wFRj are the associated weights of each i and j factor, here again, it is assumed that the weight of each factor is the same; m and n are the total number of factors for social fragility and lack of resilience, respectively. For this case, 8 descriptors were used to capture the social fragility conditions and other 8 to capture the lack of resilience. The descriptors were obtained using data from national databases (i.e. “Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), Departamento Nacional de Planeación (DNP), Ministerio de trabajo, Ministerio de salud”). Figure 2 shows the summary of the descriptors used in this analysis where the ones denoted as FRFi are related to the physical risk index, the ones denoted as FSFi are related to the social fragility and the ones denoted as FFR1 are related to the lack of resilience. Each of the factors used in the calculation of the Total Risk, RT, captures different aspects of the society and is quantified in different units. For this reason, normalizing procedures are needed to standardize the values of each descriptor and convert them into commensurable factors. In this case, transformation functions were used to standardize social fragility and lack of resilience factors selected. Some of them are shown in Figure 3. The factors and their units, as well as the [min, max] values are shown on the abscissa. Depending on the nature of the descriptor, the shape and characteristics of the functions vary. It means that functions related to descriptors of social fragility have an increasing shape while those related to resilience have a decreasing one. Thus, in the first case, a high value of an indicator means greater contribution to aggravation (i.e. corruption indicator, if this value is high, it will contribute more to aggravate or worsen conditions to cope or respond in an adverse situation). In the second case, a high value of the indicator means a lower negative influence on the aggravation (i.e. access to education, a high value is a positive characteristic for more resilient societies, therefore, it will contribute less to aggravating an adverse situation). Figure 2: Summary of the descriptors used in this evaluation. The transformation functions can be understood as risk and aggravating probability distribution functions or as the membership functions of the linguistic benchmarking of high risk or high aggravation. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 56

Figure 3: Examples of transformation functions. The values on the abscissa of the transformation functions correspond to the values of the descriptors or raw indicators (as found in the international databases) while the ordinate corresponds to the final value of each factor, either related to the physical risk or to the aggravating factor. In all cases, values of the factor lie between 0.0 and 1.0. Since the transformation functions are membership functions, for high risk and aggravating coefficient levels, 0 corresponds to non-membership (or zero contribution to risk and aggravating coefficient) while 1 means full membership (or full contribution to risk and aggravating coefficient). Limit values denoted as Xmin and Xmax are defined by using expert criteria and information about previous disasters in the region. Relative weights wFSi and wFRj that associate the importance of each of the factors on the index calculation are defined in this specific evaluation as equal, that is, it is assigned the same importance or contribution to each of the indicators that intend to characterize the socio-economic dynamics of the society. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 57

SELECTION OF THE AGGRAVATING FACTORS For the selection of the aggravating factors, besides considering the availability of data and coverage, an effort was made to specify relevant issues that reflect social fragility and lack of resilience. Indicators representing social fragility such as: illiterate people, access to sanitation, and access to improved drinking water, are function of economic development as living standards rise along with disposable income levels. High values of these indicators reflect a comparatively unfavorable situation that reflect a notion of susceptibility of a community when faced with hazardous events, whichever its nature or severity. The distribution of population, and the trend towards greater concentration in the cities is portrayed by the urban population indicator, which reflects the exposure of population as a condition of susceptibility whenever the growth of this population has been disorderly, lacking land use regulations that result not only in fragile constructions but also in serious impacts on the environment. Differences in vulnerability of social and physical context, determines the selective nature of the severity of the effects of the natural phenomenon (Cardona, 2001). Other indicators of social fragility are poverty, crowded conditions, housing, and unemployment, which in general represent income inequality. Poverty constrains the capacity of the society to cope with disasters, rendering its functioning particularly fragile. It is a vulnerability condition that reflects, in general, an adverse and intrinsic predisposition to be affected when faced with a hazardous event. Indicators representing lack of resilience capture, at a macro level, the capacity to recover from or absorb the impact of hazardous events. When these indicators are low, means that necessities of the society are not being covered, accounting for a deficit in the quality of life, thus reflecting a notion of susceptibility and an incapacity to adequately face disasters. RESULTS OF THE HOLISTIC MULTI-HAZARD PROBABILISTIC RISK ASSESSMENT FOR COLOMBIA This section presents the results obtained using the methodology in terms of RF, F and RT. Detailed information about the results can be found in (UNGRD, 2018). According to the results shown in the Map of Figure 4, the highest RF values are generally found in municipalities located in areas highly prone to floods where in many cases the area affected by an event represents virtually the whole area of the territory. In these cases, exposure plays an important role in risk, given the intensity of the events and the small territories that in relative terms result more affected. Another reason for these high values of potential losses can be given by the disorganized growth and the lack of proper building and land use codes. Usually, the larger the event and the smaller or the weaker the economy, the more significant is the impact. From the socio-economic perspective, highest values belong to weaker economies, where organizational, institutional, environmental, and social conditions are also weaker, and it is reflected in this evaluation by the high values of susceptibility and lack of resilience indicators (Figure 5). As it can be seen in the map (Figure 6), Total Risk, RT, results evidence the important influence that the aggravating factors have on the physical effects after an event. The results depict how most of the municipalities with higher RT values are lower and weaker economies. These results reflect susceptibility in terms of physical, organizational, and attitudinal factors that may lead to generate or increase vulnerability faced with the occurrence of hazard events. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 58

Figure 4: Physical risk, AAL. Figure 5: Aggravating factor, F. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 59

Figure 6: Total risk, RT. CONCLUSIONS This is the first time that a study following the above-mentioned methodology is conducted in all the aspects (hazard, exposure, vulnerability, and socio-economic descriptors) at subnational level for a whole country. It is worth noting that this evaluation does not correspond to a high-resolution risk assessment. However, this approach allows a direct and appropriate comparison of the obtained results and it can help in prioritizing areas for developing higher detail disaster risk analysis. This evaluation also allows the disaggregation of the results to highlight the main risk drivers by identifying the descriptors that are contributing the most in each of the indexes (physical risk, social fragility and lack of resilience). Finally, the results are useful to identify underlying risk drivers that are not only associated to the physical risk of buildings and infrastructure, but also to social factors that should be examined further. The holistic risk evaluation is based on probabilistic risk assessment methodologies and socio-economic indicators. Probabilistic risk assessments are models that intend to represent a reliable order of magnitude of potential losses, and they do not predict events nor exact amounts of damages and losses. Therefore, these models consider different uncertainties related to the occurrence of natural phenomena and generation of losses. Socio-economic indicators are also a way to represent and quantify the reality of a region, they are approximations, and many details might be lost in condensing in a single number what wants to be measured. Nevertheless, this number can give a good approximation of reality as well as it allows measuring it with respect to something else and to set a more concrete achievement. Indicators also allow comparison among different periods or among different areas, identifying weaknesses and strengths which serve as a starting point to take concrete actions to improve the socio-economic reality. Although uncertainties related to the physical risk assessment have been accounted for, research is needed to incorporate the ones existing in the considered socio-economic characteristics Burton and Silva (2014). Those cannot be handled by means of probability distributions. Nevertheless, it is important to highlight that sensitivity tests have been made to demonstrate the robustness of risk rankings and risk level ranges derived from the composite indicator (Marulanda et al., 2009). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 60

Finally, this kind of evaluations can be periodically updated to evaluate the changes in physical risk and in development. The results obtained from this evaluation allow measuring the progress towards the goals established in the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction 2015-2030, and the Sustainable Development Goals, SDGs, without waiting for disasters to happen. It is possible to measure progress in reducing future negative effects in the occurrence of events, without having to experience a disaster (Muir-Wood, 2016). REFERENCES Ambraseys, N. (2010). “A note on transparency and loss of life arising from earthquakes”, Journal of Systems Engineering and Electronics (JSEE), Vol. 12 No.3. Barbat A.H., Carreño M.L., Cardona O.D. and Marulanda M.C. (2011). “Evaluación holística del riesgo sísmico en zonas urbanas”, Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculos y Diseño en Ingeniería, 27(1):3-27. Barbat A.H., Carreño M.L., Pujades L.G., Lantada N., Cardona O.D. and Marulanda M.C. (2010). Seismic vulnerability and risk evaluation methods for urban areas. A review with application to a pilot area. Structural and Infraestructure Engineering. 6(1-2):17-38. Benson C. (2003). “The economy-wide impact of natural disasters in developing countries”, Thesis, University of London. Birkmann J., Cardona O.D., Carreño M.L., Barbat A.H., Pelling M., Schneiderbauer S., Kienberger S., Keiler M., Alexander D., Zeil P. and Welle T. (2013). Framing vulnerability, risk and societal responses: the MOVE framework. Nat. Hazards 67:193-211. DOI: 10.1007/s11069-013-0558-5. Burton C.G., Khazai B. and Silva V. (2014). “Social vulnerability and integrated risk assessment within the Global Earthquake Model”, Proceedings of the Tenth U.S. National conference on Earthquake Engineering, Anchorage, United States of America. Burton C.G. and Silva V. (2014). “Integrated risk modelling within the Global Earthquake Model (GEM): Test case application for Portugal”, Proceedings of the Second European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, Istambul, Turkey. Cannon T. (2003). Vulnerability analysis, livelihoods and disasters components and variables of vulnerability: modelling and analysis for disaster risk management, Universidad Nacional de Colombia. Manizales. Cardona O.D. (2001). “Estimación holística del riesgo sísmico utilizando sistemas dinámicos complejos”, Ph.D. Thesis. Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, Spain. Cardona O.D. and Hurtado J. (2000). “Holistic seismic risk estimation of a metropolitan center”, 12th World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand. Carreño M.L. (2006). “Técnicas innovadoras para la evaluación del riesgo sísmico y su gestión en centros urbanos: Acciones ex ante y ex post”, Doctoral Thesis. Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, Spain. Carreño M.L., Cardona O.D. and Barbat A.H. (2007). “Urban seismic risk evaluation: a holistic approach”. Natural Hazards. 40(1):137-172. Carreño M.L., Cardona O.D. and Barbat A.H. (2012). “New methodology for urban seismic risk assessment from a holistic perspective”, Bulletin of Earthquake Engineering, 10(2):547-565. Carreño M.L., Cardona O.D. and Barbat A.H. (2014). “Método numérico para la evaluación holística del riesgo sísmico utilizando la teoría de conjuntos difusos”, International Journal of Numerical Methods for Calculation and Design in Engineering, Volume 30(1):24-34. Cutter S., Boruff B. and Shirley W. (2003). Social vulnerability to environmental hazards. Social Science. 84:242-261. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 61

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AUTHORS BIOSKETCH Industrial designer at Autonomous University of Manizales. Specialist in Project Management at the University of Buenos Aires and master's degree in Heritage Management and Cultural Landscapes at Jean Monnet University with experience in consulting for the analysis of disaster risk management in the face of natural hazards. Member of the Ingeniar team: Risk Intelligence, a consulting company in disaster risk management for adaptation, resilience and sustainability. Experience in social, economic and environmental indicators and holistic approach to risk assessment. P. Marulanda- Fraume C ivil Engineer from the National University of Colombia, Manizales, Doctor in Seismic Engineering and Structural Dynamics from the Polytechnic University of Catalonia. He is an associate professor at the Institute of Environmental Studies of the National University of Colombia. He has been president of the Colombian Association of Seismic Engineering and General Director of the National Directorate of Disaster Risk Management of Colombia. He is a partner and manager of INGENIAR: Risk Intelligence. In 2004, he was awarded the UN Sasakawa Prize for his contributions to international risk assessment and management. O. Cardona Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 63

AUTHORS BIOSKETCH (CONT.) Civil Engineer (2003) from the National University of Colombia, Manizales, Colombia. Doctor in Structural Analysis (2013) from the Polytechnic University of Catalonia- UPC (Barcelona, Spain). She worked at the International Center for Numerical Methods, CIMNE (2006-2013) as a researcher, at the United Nations Office for Disaster Risk Reduction, UNDRR (2013-2017) as a specialist in disaster risk assessment. She is currently a researcher at the Research Center for Integrated Disaster Risk Management (CIGIDEN) at the Pontifical Catholic University of Chile M. Marulanda Civil Engineer (1999) from the Los Andes University (Bogotá, Colombia). PhD in Seismic Engineering and Structural Dynamics (2006) from the Polytechnic University of Catalonia- UPC (Barcelona, Spain). She worked for the Inter-American Development Bank (2006-2008) as a Research Fellow in Disaster Risk Management. Currently, she is a Senior Researcher, of the Disaster Risk Assessment Group, of the International Center for Numerical Methods in Engineering (since 2008) and Associate Professor of the UPC (since 2010). M. Carreño Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 64

INTEGRACIÓN ENTRE CIENTÍFICOS, INGENIEROS Y LAS COMUNIDADES AFECTADAS SOBRE INQUIETUDES DEL IMPACTO DE TERREMOTOS Y TSUNAMIS EN PUERTO RICO1 Ricardo R. López Rodríguez2, Wilson R. Ramírez Martínez3, Víctor A. Huérfano4, Christa von Hillebrandt-Andrade5, Ernesto F. Weil Machado6 RESUMEN: El Terremoto M6.4 del 7 de enero de 2020 en el suroeste de Puerto Rico causó daños en residencias y edificios y generó mucha ansiedad. Las réplicas continuaron ocurriendo en los meses subsiguientes y todavía se sienten, aunque con menos frecuencia e intensidad. Un grupo de investigadores de la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez y “National Oceanic and Atmospheric Administration” (NOAA) se dio la tarea de visitar las comunidades que lo solicitaron para orientarlos llevando a cabo charlas comunitarias. Se proveyó información sobre la geología de la zona, los movimientos medidos, peligro de tsunami, efectos en las estructuras, prospecciones de eventos subsiguientes, y cómo reaccionar ante estos movimientos del suelo. Este artículo resume parte de la experiencia de los integrantes, incluyendo información técnica del evento y contestaciones a algunas de las preguntas más frecuentes que surgieron en las charlas. Palabras clave: ansiedad, daños estructurales, fallas sísmicas, terremotos, tsunamis INTERACTION AMONG SCIENTISTS, ENGINEERS AND THE AFFECTED COMMUNITIES ABOUT THE IMPACT OF EARTHQUAKES AND TSUNAMIS IN PUERTO RICO ABSTRACT: The M6.4 earthquake in January 7, 2020 in the Southwest of Puerto Rico caused damage to housing and buildings, and generated anxiety among the residents. The aftershocks were very active in the following months and are still felt, although with less intensity and frequency. A group of researchers from University of Puerto Rico at Mayagüez and the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) took over the task of going to the communities that requested their visit to deliver informative talks about the events. These included information on the geology of the zone, details on the ground movements, Tsunami threats, the effects on the structures, what to expect in future events, and how to react to the strong ground movement. This article summarizes part of that group experience, including technical information about the earthquake and answers to some of the most commonly asked questions from the provided lectures. Keywords: anxiety, structural damage, seismic faults, earthquakes, tsunamis 1 Artículo recibido el 30 de noviembre de 2020 y aceptado para publicación el 18 de diciembre de 2020. 2 Catedrático Jubilado, Departamento de Ingeniería Civil y Agrimensura, Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, Mayagüez, Puerto Rico 00681-9000. Email: [email protected]. 3 Catedrático, Departamento de Geología, Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, Mayagüez, Puerto Rico 00681-9000. Email: [email protected] 4 Director, Red Sísmica de Puerto Rico, Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, Mayagüez, Puerto Rico 00681-9000. Email: [email protected] 5 Gerente, “Caribbean Tsunami Warning Program”, NOAA. Email: [email protected] 6 Director y Catedrático, Departamento de Ciencias Marinas, Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, Mayagüez, Puerto Rico 00681-9000. Email: [email protected] Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 65

INTRODUCCIÓN Durante los últimos años, Puerto Rico ha vivido una situación de continua ansiedad. Dos huracanes potentes, Irma y María, impactaron la isla en 2017 y causaron serios daños materiales y más de 3,000 muertes en la isla. Seguidamente, cuando todavía estábamos recuperándonos de las tormentas, una serie de temblores sacudieron el sur- oeste de la isla por más de tres meses a partir de diciembre de 2019. Para entender las condiciones de los habitantes del Suroeste, cuando ocurrieron los temblores, debemos señalar que los huracanes causaron un colapso total de la infraestructura eléctrica y de comunicaciones en la isla, dejando millones de personas en la oscuridad, sin comunicación telefónica e internet. Las carreteras quedaron bloqueadas y miles de familias perdieron sus hogares. Se interrumpió el transporte de gasolina y alimentos y muchos servicios públicos se paralizaron, causando problemas en la dinámica económica de Puerto Rico y mucho miedo y ansiedad en la población. La recuperación después de las tormentas fue mucho más lenta de lo esperado, por ejemplo, la rehabilitación parcial de la infraestructura eléctrica tardó más de ocho (8) meses. El 28 de diciembre de 2019, la región sur-occidental, todavía en recuperación, fue sacudida por un fuerte temblor de tierra (5.0 M) cuyo epicentro fue en la Falla La Montalva, cerca del pueblo de Guánica, causando miedo y preocupación en la población. Una semana más tarde, en el 6 y 7 de enero, dos fuertes terremotos (5.8 y 6.4 M) sacudieron significativamente la región nuevamente, derrumbando edificios y casas, produciendo daños mayores a la planta eléctrica más importante de la región (Guayanilla), lo que obligó a la Autoridad de Energía Eléctrica (AEE) a un cierre temporero, nuevamente dejando una gran proporción de la población, hospitales y negocios sin electricidad. Dos temblores fuertes (4.8 y 5.2 M) y miles de menor intensidad asociados a la Falla La Montalva y a fallas relacionadas con la parte oeste del cañón submarino de Guayanilla, ocurrieron entre el 7 de enero y el 14 de febrero, manteniendo a la población en estado de alerta, nerviosismo, pánico y ansiedad constante. Debido a esto, mucha gente optó a dormir en las plazas, sin querer volver a sus hogares. Desde 1918, no había ocurrido un terremoto de esta magnitud en la isla, por lo que la gran mayoría de la población no tenía ninguna experiencia con estos movimientos telúricos, y no muchos sabían del terremoto y tsunami de hace más de 100 años. Los medios de información, especialmente los medios sociales de comunicación comenzaron a difundir información errónea y noticias alarmistas y sensacionalistas sobre la formación de volcanes, el hundimiento de la isla y tsunamis gigantes atravesando la isla de sur a norte, entre otras, incrementando el estado de miedo y ansiedad en la población. En respuesta a esta situación y a nuestra responsabilidad hacia la comunidad, el alcalde de Cabo Rojo coordinó una conferencia informativa en la plaza del pueblo el 15 de enero, con el resultado que se llenó de público la plaza (más de 800 personas). El Dr. Ernesto Weil, del Departamento de Ciencias Marinas (CIMA), cuya Estación de Biología Marina isla Magueyes en La Parguera, se encuentra muy cercana al área de los epicentros, con la colaboración de los Dres. Wilson R. Ramírez (Dpto. de Geología, UPRM), Víctor Huérfano (Director de la Red Sísmica de Puerto Rico), Christa von Hillebrandt-Andrade (Gerente de “NOAA Caribbean Tsunami Warning Program”) y Ricardo López (Catedrático retirado del Depto. de Ingeniería Civil, UPRM), tomaron la iniciativa de organizar una conferencia informativa para la comunidad en la sala de conferencia del Hotel Villa Parguera, en la Parguera. El hotel y su personal ofrecieron el espacio físico y apoyo logístico, libre de costo, para llevar a cabo esta actividad. El objetivo principal de la conferencia fue proveer, mediante presentaciones en PowerPoint, información básica y sencilla, pero con soporte científico, y desmentir y aclarar toda la información errónea y sensacionalista que estaba circulando, de modo de disminuir lo más posible el miedo y estado de ansiedad de la comunidad. Las charlas se organizaron para presentar la información en una secuencia lógica y fácilmente entendible, explicando el origen de terremotos y tsunamis, lo que estaba ocurriendo en la falla de La Montalva, los problemas estructurales y debilidades de las construcciones típicas de esta región, terminando con las medidas de seguridad y Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 66

acciones que cada ciudadano debe conocer para disminuir los riesgos en estas situaciones. Cada presentación duraba unos 15 minutos y al final, se abría una sesión para responder preguntas de los asistentes que, en ocasiones, duraban más de una hora. La conferencia en La Parguera llevada a cabo el 22 de enero fue un éxito, con más de 200 personas en el salón de conferencia, incluyendo el Alcalde de Lajas y algunos representantes del gobierno del área occidental. Cerca de 50 personas no pudieron entrar al salón por las medidas de seguridad, pero tuvieron acceso a la conferencia, posteriormente vía internet, pues esta fue grabada. Los comentarios generales de los asistentes luego de la sesión de preguntas fueron que gracias a la información dada, ahora entendían mucho mejor lo que estaba ocurriendo y se sentían más tranquilos. Al terminar la actividad de La Parguera, oficiales del gobierno local en la zona oeste de la isla se acercaron para solicitar nuestra colaboración para dar las charlas en otros pueblos del oeste. En total, el grupo dio cuatro conferencias más en distintos pueblos del oeste [dos en Aguadilla (Fig. 1), una en Moca y otra en San Sebastián] entre el 22 de enero y el 11 de marzo, cuando nos vimos obligados a suspender las conferencias por la pandemia de Covid-19. Figura 1: El Dr. Víctor Huérfano ofrece orientación sobre terremotos y tsunamis a la comunidad de Aguadilla, Puerto Rico el 5 de febrero de 2020. ASPECTOS GEOLÓGICOS ASOCIADOS A LA SISMICIDAD EN EL SUROESTE DE PUERTO RICO La sismicidad en el suroeste de Puerto Rico está asociada al régimen tectónico actual en la región noreste de la Placa Tectónica del Caribe (PTCa), la cual es producto de una evolución geológica que comienza en el Jurásico Superior (161.2 ± 4.0 a 145.5 ± 4.0 Ma). Pindell y Kennan (2009) discuten éste proceso en detalle, incluyendo importantes cambios tectónicos que ocurren en el Cretácico Superior (100.5 ± 0.3 a 66.0 ± 0.2 Ma) y que son clave para el desarrollo de las condiciones tectónicas actuales en PTCa. Durante ese tiempo geológico, se transforma la interacción entre las Placas Tectónicas de Norte y Sur América (PTNA y PTSA) con PTCa de una zona de subducción (PTNA y PTSA por debajo de PTCa) a una interacción transformante (corrimiento lateral izquierdo) en el noroeste de PTCa y una colisión oblicua (PTNA por debajo de PTCa) en el noreste de PTCa. Ésta colisión oblicua en el noreste de PTCa es clave para la discusión que sigue. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 67

Estudios sísmicos y medidas geodésicas de movimiento en la corteza terrestre (Wang et al., 2019; Kelvin, 2011; Mueller et al., 2010; Mann, 2005; Mann et al., 2002, entre otros) establecen que el carácter de colisión “oblicua” en el noreste de PTCa ha creado una rotura de la litosfera en forma de “microplacas tectónicas” donde se destacan la Microplaca Tectónica de La Española (mPTHi) y la Microplaca Tectónica de Puerto Rico-Islas Vírgenes (mPTPRIV). Vectores producidos por medidas de Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) indican que en mPTPRIV está ocurriendo una extensión de la litosfera al oeste (relativo a mPTHi) y sureste (relativo a las Antillas Menores). Características geomórficas en el fondo marino asociado a éstas regiones, como el Cañón de Mona y el Canal de Anegada, en adición a fallas de tipo normal y mecanismos focales de terremotos que indican extensión, reiteran éste diagnóstico. La velocidad de la colisión oblicua en la región noreste de PTCa con PTNA ha sido medida en 20 mm/año usando GPS (Wang et al., 2019; Kelvin, 2011; Mueller et al., 2010; Mann, 2005; Mann et al., 2002, entre otros). La subducción de la litosfera de PTNA por debajo de PTCa se proyecta a una distancia horizontal de más de 150 km al sur de la Fosa de Puerto Rico y en la región central-sur de Puerto Rico produce terremotos con profundidades aproximadas de 100 km (± 30 km). La secuencia sísmica del suroeste de Puerto Rico que comienza a finales de diciembre de 2019 y que produce casi 500 terremotos M3 o más, durante enero del 2020, se caracteriza por terremotos con profundidades menores de 20 km a una distancia de más de 250 km al sur de la Trinchera de Puerto Rico. Esto indica que estos terremotos no están asociados a la subducción de litosfera de PTNA por debajo de PTCa, sino a deformación en la litosfera superior en el límite suroeste de mPTPRIV. Medidas de GPS reportadas en estaciones de Cabo Rojo (-67.045 W, 17.970 N) y Lajas (-67.189 W, 18.060 N) presentan un movimiento horizontal de la superficie terrestre en direcciones opuestas con una velocidad aproximada de 1.0 a 2.0 mm/año (PRVI18 y CARIB18, PTCa fija). El movimiento se expresa en dirección norte-sur (PRVI18) ó noroeste-suroeste (CARIB18), relativo al Valle de Lajas que se encuentra entre las dos estaciones (Wang et al., 2019). En el suroeste de Puerto Rico, la deformación de la litosfera (< 20 km) se expresa común y consistentemente en fallas normales (extensión) y fallas de corrimiento lateral izquierdo (transformación). Por ejemplo, la actividad sísmica en el Cañón de Guayanilla presenta mecanismos focales que indican extensión (i.e. fallas normales) y en la falla de La Montalva (Roig, 2010), al oeste de la Bahía de Guánica, los mecanismos focales indican transformación y hay características geomórficas que demuestran corrimiento lateral izquierdo. El límite de mPTPRIV está claramente definido en el noroeste por el Cañón de Mona pero en el suroeste es poco evidente. No obstante, la región suroeste de la isla de Puerto Rico ha sido documentada por décadas como un lugar sísmicamente activo con numerosas características geomórficas (terrestres y submarinas) que indican estrés y deformación tectónica, lo que sugiere que el límite de mPTPRIV se encuentra en la región. Los estudios para caracterizar las orientaciones del estrés (geología estructural), las deformaciones producidas (paleosismicidad y geomorfología) y la sismicidad a nivel local (sismología y geofísica) toman tiempo y representan un trabajo complejo porque en regiones de actividad sísmica hay múltiples factores involucrados que producen numerosas fallas con diferentes características y recurrencia de sismos. No obstante, a nivel regional se pueden hacer caracterizaciones razonables que permiten desarrollar escenarios sobre el potencial de severidad de eventos y peligrosidad asociada a sismos y tsunamis. El Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) ha trabajado y facilitado esta información desde el comienzo de los hechos discutidos. Estudios de paleosismicidad en el suroeste de Puerto Rico (Piety et al., 2018; Mann et al., 2005; Prentice y Mann, 2005) han reportado rupturas con recurrencia milenaria en el Holoceno (últimos 11,700 años). Medidas de GPS, mencionados arriba, reportan movimientos de la corteza terrestre en el suroeste de Puerto Rico que son un orden de magnitud menor que los reportados en el límite de placas entre PTCa y PTNA. En resumen, la secuencia sísmica del suroeste de Puerto Rico probablemente representa deformación de la corteza terrestre en forma de fallamiento que produce terremotos con una magnitud más alta que la usual y, que tiene una recurrencia más extensa que la usual, tal vez milenaria. La deformación es producida por el estrés en la litosfera (< 20km) localizada en el límite suroeste de mPTPRIV, que probablemente está localizado al suroeste de la isla de Puerto Rico o áreas submarinas adyacentes. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 68

Descripción de movimientos registrados por la Red Sísmica de Puerto Rico El archipiélago de Puerto Rico, por su localización geográfica, está expuesto a importante actividad sísmica, dado que estamos cerca de fallas importantes y zonas sísmicas conocidas (Figura 2). En los últimos 500 años, hemos experimentado eventos sísmicos importantes los cuales han causado daño a la infraestructura y a la vida de los habitantes de la Isla, las islas municipios de Vieques y Culebra; así como a los habitantes de las Islas Vírgenes, tanto Estadounidenses como Británicas. Entre los eventos documentados, tenemos los siguientes terremotos cuya magnitud ha sido mayor a 7.0 y han causado daños sustanciales. Tenemos el terremoto de 1670, el cual afectó parte del área centro oeste de Puerto Rico; en 1787 ocurrió un evento que afectó el área noreste de la Isla; en 1867 ocurrió el evento del Pasaje de Anegada, el cual afectó de manera intensa a las Islas Vírgenes de Santo Tomás y Santa Cruz, donde sus efectos fueron apreciables en la región este de Puerto Rico, donde también se observó un tsunami; en 1918 ocurrió el terremoto del Cañón de la Mona, el cual causó gran daño al área oeste de Puerto Rico, siendo el impacto del terremoto de particular importancia en Mayagüez y Aguadilla, y se generó un tsunami de unos 20 pies de altura. Tan reciente como el pasado 7 de enero de 2020, un terremoto de M 6.4 se dejó sentir con toda su energía, intensidad de VIII, en el suroeste de Puerto Rico. Este evento dio paso a una secuencia sísmica, que se ha extendido por 11 meses y ha dejado sobre 12,000 eventos localizados en el área. En la Figura 3, se presenta el catálogo sísmico, tanto pre-instrumental como instrumental, desde que la Red Sísmica de Puerto Rico (RSPR) está monitoreando rutinariamente la actividad en la zona de responsabilidad (Puerto Rico e Islas Vírgenes) donde se ha localizado sobre 60,000 eventos (a partir de 1986). La secuencia sísmica (Figura 4) antes mencionada, inicia el 28 de febrero de 2019, cuando un evento de M4.7 (seguido por un evento de M5.0 el día 29 de febrero) se localiza en la, aún poco conocida, falla de La Montalva. Durante esa semana siguiente la actividad sísmica en el suroeste de Puerto Rico adquirió unos niveles sin precedente desde que la Red Sísmica de Puerto Rico (RSPR) inició su monitoreo cotidiano. Era tal la incertidumbre, la preocupación y la ansiedad en la población, que la RSPR en unión a las Oficinas de Manejo de Emergencias, tanto estatal como municipales, activamos un plan de acción para orientar a las comunidades; se realizó actividades masivas, impactando miles de habitantes de los pueblos que estaban siendo afectados por la actividad sísmica: Ponce, Peñuelas, Guayanilla, Yauco, Guánica, Lajas y los pueblos del interior como Adjuntas. Durante esta semana, se venía reportando daños a la infraestructura y mucha problemática emocional en nuestra población. Entonces llega el 6 de enero de 2020, cuando a las 6:32 pm se registra un evento de M5.8 a muy pocas millas del casco urbano del municipio de Guánica; toda esta actividad causó que mucha población decidiera salir de sus casas (algunas afectadas) o se movieran a terrenos abiertos en tiendas de campaña; el evento más intenso (MM VIII) ocurre horas después el 7 de enero a las 04:24am. Este evento se registró en las estaciones sísmicas de todo el Caribe, y generó un tsunami de una amplitud de 2 pulgadas en la estación cercana de Isla Magueyes (Departamento de Ciencias Marinas, del RUM). La Isla fue declarada en estado de Emergencia por las autoridades Locales y Federales. Un sismo de gran intensidad (M>VII) es un evento traumático, ocurre de manera sorpresiva e incontrolable, dado que amenaza la integridad física y psicológica de las personas que lo experimentan. Personal de la RSPR se hizo presente el 8 de enero en el vecino municipio de Guánica, y era latente el estado de desespero en la población, la impotencia de las autoridades y la necesidad de ayuda generalizada. Con el pasar de los días, y dada la continuidad de la secuencia sísmica, fue claro la necesidad de unir esfuerzos con las autoridades a todos los niveles para llevar una vos de confianza a la población. Es por esto que se da paso a la iniciativa de charlas comunitarias, donde se une personal científico, ingenieril y de ayuda comunitaria. Aún cuando la tierra seguía temblando, durante las semanas posteriores al evento principal, se llevó a cabo estrategias para dar atención a personas en crisis, esfuerzos que continuaron de manera efectiva por diferentes entidades. El primer paso consistió en conocer la magnitud del impacto, evaluar las consecuencias tanto a nivel estructural, del conocimiento científico, y de estrategias psicológicas que pudiesen ayudar a la comunidad. Por tanto, se estableció un plan de acción integral teniendo como norte las necesidades de las comunidades, al menos el que sintieran una mano amiga, una voz de aliento y unos consejos para sobrellevar la situación. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 69

Figura 2: Fallas cercanas a Puerto Rico. Figura 3: Catálogo de Eventos históricos. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 70

Figura 4: Secuencia sísmica de 2019 a 2020. Ejemplos de daños estructurales Una de las mayores preocupaciones de los asistentes a las conferencias era conocer si su residencia o lugar de trabajo era seguro para resistir terremotos. Además, muchos habían observado grietas en sus residencias y tenían duda de si estas representaban peligro o eran simplemente cosméticas. La charla enfatizó los siguientes puntos: a. Las fuerzas que se generan en las estructuras están relacionadas directamente al peso (masa) de la estructura y a las aceleraciones inducidas por el terremoto. A mayor peso, mayores fuerzas. La mayoría de las residencias y edificios en Puerto Rico están construidos de hormigón armado, el cual es un material muy pesado, por lo que estas estructuras tienen que soportar fuerzas muy altas en caso de terremoto. Es sabido que la mayoría de las personas han decidido usar estos materiales porque son muy resistentes a huracanes, los cuales son comunes en el trópico. Parte del objetivo de las charlas fue llevar el mensaje que estas estructuras, aunque algunas estén agrietadas, son capaces de resistir terremotos fuertes si fueron bien diseñadas y/o construidas. b. La gran mayoría de las estructuras no colapsan, aún en terremotos muy fuertes. En datos recopilados en cuatro (4) terremotos ocurridos en Kobe (Japón 1989), Erzincan (Turquía 1992), Luzón (Portugal 1990), y Ciudad de México (México 1985), se observó que menos del 4% de las estructuras, incluyendo aquellas muy antiguas, sufrieron colapso. El resto no colapsaron, y entre 75 y 90% pudieron ser ocupadas luego de ser inspeccionadas después del evento. Esta información le da peso a las recomendaciones de que durante el terremoto las personas deben buscar un lugar para protegerse y no salir del edificio apresuradamente. c. Muchos de los daños importantes, incluyendo colapsos, ocurrieron en residencias elevadas en columnas y que no fueron diseñadas por ingenieros o arquitectos profesionales. Se presentaron ejemplos de daños en estas residencias para ilustrar los daños típicos esperados (Figura 5). A los residentes de estructuras similares que no han experimentado terremotos fuertes, se enfatizó que estas estructuras se pueden mejorar. Una forma de fortalecer estas estructuras se detalla en el folleto informativo “Rehabilitación sísmica de casas en zancos”, (Martínez et al 2013). Este se consigue de forma gratuita por internet, en varios sitios. Uno de ellos es el sitio del Municipio de Cabo Rojo, https://www.caborojopr.net/. Este folleto fue escrito por investigadores del Programa de Movimiento Fuerte de Puerto Rico, ubicado en la Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez (RUM). El folleto ilustra cómo añadir Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 71

paredes de hormigón armado entre las columnas del primer piso para rigidizar y fortalecer la estructura (Figura 6). Se incluyen detalles de dónde y cuántas paredes añadir, el tamaño y refuerzo de las paredes, los nuevos cimientos requeridos, y cómo conectar las paredes nuevas a la estructura existente. d. Se discutieron muchas de las grietas típicas observadas en residencias terreras de hormigón armado. Es muy común encontrar separación entre la estructura original y partes que se añadieron luego. Si no se coloca refuerzo en diagonal en las esquinas de las puertas y ventanas, surgen grietas diagonales en estos sitios (Figura 7). Si las grietas no son grandes, no deben ser peligrosas. Igualmente surgen grietas de separación entre los elementos estructurales como vigas y columnas y las paredes adyacentes, típicamente construidas en bloques de concreto. Estas grietas normalmente no son peligrosas, a menos que la pared de bloques quede sin ningún apoyo lateral. e. Un estudio realizado en el RUM por el entonces estudiante doctoral Edgardo Vélez (Vélez, 2007) concluyó que las paredes de bloques en residencias de una planta son suficientemente resistentes para prevenir colapso de estas estructuras tan prevalecientes en nuestras comunidades. f. Las grietas más preocupantes son las grietas inclinadas en elementos estructurales como vigas, columnas o paredes de hormigón armado. Si están presentes, hay que evaluar con más detalle. Un ejemplo de grietas inclinadas (Figura 8) se muestra en las columnas de esta escuela en Puerto Plata (República Dominicana) en 2003. g. Las residencias de madera normalmente son muy flexibles y en ellas se sienten bastante fuerte los movimientos del suelo. Éstas residencias tienden a ser más livianas que las de hormigón armado y normalmente se comportan bien a menos que estén muy deterioradas previo al evento. h. La mayoría de los edificios multipiso han sido diseñados para resistir terremotos. En Puerto Rico, el Reglamento de Planificación #7 enmendado en 1987 contenía los requisitos estructurales necesarios para diseñar estructuras resistentes a colapso en terremotos y huracanes. (a) (b) Figura 5: Daño en columnas y vigas de casa en Guánica. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 72

(a) (b) Figura 6: Ilustraciones del folleto “rehabilitación sísmica de casas en zancos”. Figura 7: Grietas en bordes de ventanas. Figura 8: Grietas estructurales en columna corta. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 73

Peligro de tsunamis Un tsunami es una serie de olas de longitud y período sumamente largos, normalmente generados por perturbaciones asociadas con terremotos que ocurren bajo el fondo oceánico o cerca de él. También pueden ser generados por erupciones volcánicas, los deslizamientos de tierra submarinos, los derrumbes costeros de montañas y el impacto en el mar de un meteorito de gran tamaño. Estas ondas pueden alcanzar grandes dimensiones y viajar por toda la cuenca oceánica, perdiendo poca energía. Se propagan como olas de gravedad normales con un periodo típico de entre 10 a 60 minutos. Al acercarse a aguas someras, las ondas de tsunami se amplifican y aumentan en altura, inundando áreas bajas; y donde la topografía submarina local provoca amplificación extrema de las olas, éstas pueden romper y causar daños importantes. Los tsunamis no guardan relación con las mareas. (Comisión Oceanográfica Intergubernamental, 2019). El tiempo que tarda llegar el tsunami, depende de la distancia hasta su lugar de origen y la profundidad del mar. En aguas profundas viajan hasta 800 km/hora, la velocidad de un “jet”, pero a medida que se acercan a las costas y la profundidad es menor, viajan mucho más lento, menos de 40 km/hora. La altura del tsunami va depender de la deformación inicial del cuerpo de agua y la profundidad del mar y las elevaciones en la costa. En caso de un terremoto, mientras más superficial y mayor el desplazamiento vertical en la falla, mayor serán las olas. Sin embargo, en mar profundo, las olas son pequeñas, generalmente imperceptibles, pero a medida que llegan a la costa y se disminuye la velocidad por la menor profundidad, las olas empiezan a apilarse y alcanzan sus máximas alturas. De ahí proviene el nombre “tsunami”, palabra japonesa que significa “ola en puerto”. El Caribe, por su posición geográfica y geografía, rodeada por contactos entre las placas tectónicas de Norteamérica, Suramérica, el Caribe y Cocos, está expuesta al peligro por tsunamis (von Hillebrandt-Andrade, 2013). Durante los pasados 500 años, se han observado al menos 83 tsunamis confirmados y más de 4,500 personas han perdido la vida a causa de los tsunamis en el Caribe y regiones adyacentes, según NCEI (2020). En Puerto Rico en los pasados 500 años, ha habido cinco terremotos de gran impacto, incluyendo el del 7 de enero de 2020. Dos de estos terremotos generaron tsunamis destructivos. El primero fue en el año 1867 y se originó entre las islas de Santa Cruz y Santo Tomás en las Islas Vírgenes. Se reportaron 40 muertos, una embarcación de la Marina de los EEUU, la cual fue arrojada a la playa, áreas costeras inundadas hasta en el sureste de Puerto Rico. El segundo, mucho más destructivo para Puerto Rico, se generó el 11 de octubre de 1918. Se reportaron olas de hasta 20 pies de altura y unas 140 muertes directas. Desde 1918, se han generado tsunamis destructivos en otros países, como República Dominicana en 1946, pero no han ocasionado daños en Puerto Rico (NOAA, 2020). Puerto Rico es una isla pequeña rodeada y cruzada por fallas, muchas de las cuales tienen el potencial de generar tsunamis. Uno de los retos mayores del sistema de alerta de tsunamis en Puerto Rico es lo rápido que pueden llegar los tsunamis a la costa después de un terremoto. En 1918 aún se estaba sintiendo el terremoto en Aguadilla y el tsunami había llegado (Reid y Taber, 1919). En cuestión de 40 minutos, el tsunami puede llegar a alcanzar todas las costas. Hasta mediados de los años 1990, los tsunamis se consideraban un “peligro olvidado” en Puerto Rico. Pero, en 1996, a raíz de una reunión internacional en las Islas Vírgenes, se empezó a crear conciencia de la amenaza que representaba a la vida, propiedad y economía. Los primeros trabajos de modelaje de tsunamis fueron llevados a cabo por Mercado y McCann (1998) cuando simularon el tsunami de 1918. Este trabajo fue seguido por el trabajo doctoral de Huérfano (2003), quien modeló sobre 450 diferentes fuentes sísmicas para tsunamis en Puerto Rico, generando el primer mapa de inundación por este tipo de peligro costero. También, entre el 2000 y el 2004, con fondos de FEMA, el Departamento de Ciencias Marinas de la UPRM y la Red Sísmica de Puerto Rico, establecieron el Programa de Mitigación y Alerta de Tsunamis para Puerto Rico y se hicieron los primeros ejercicios de desalojo por tsunami, se instalaron letreros y se mejoró el sistema de vigilancia. El Servicio Nacional de Meteorología (SNM) a través de sus centros de alerta de tsunamis tiene la responsabilidad de establecer y emitir la alerta de tsunamis para todo los Estados Unidos. En el 2003 el Centro de Alerta de Tsunamis del Pacifico le fue asignado la responsabilidad de alertar a Puerto Rico e Islas Vírgenes en caso de un peligro de tsunami. Para esto han establecido cuatro productos: Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 74

• Aviso - Este es el nivel más alto de alerta de emergencia, se emite cuando hay un peligro inminente de inundación por tsunami. Se recomienda desalojar la zona inundable, moverse a lugares altos y seguir las instrucciones de emergencia. • Advertencia - Este es el segundo nivel más alto de alerta de emergencia, se emite cuando hay un peligro potencial por un tsunami que puede producir corrientes fuertes u oleaje peligroso. • Vigilancia - Este es el tercer nivel más alto de alerta de emergencia, se emite cuando ha ocurrido un evento que más tarde (más de tres horas) pueda afectar la zona costera. • Información - Este es un mensaje informativo relacionado a la ocurrencia de un evento sísmico sin peligro de tsunami. No requiere acción. En el 2005, después del devastador tsunami del Océano Índico, Puerto Rico fue incluido en el Programa Nacional de Amenaza y Mitigación de Tsunamis (NTHMP) de la NOAA para ampliar los trabajos de investigación, mitigación, educación, planificación, monitoreo e implementar el Programa de “TsunamiReady®”. El Programa “TsunamiReady” tiene 13 indicadores que tiene que cumplir los municipios costeros para recibir el reconocimiento del SNM (NWS, 2016). Estos indicadores están divididos en tres áreas: ● Mitigación –designar zonas de inundación por tsunami, incluir información de vulnerabilidad y riesgo de tsunami en el plan multi-riesgo de FEMA para la comunidad e instalar la señalización de tsunami. ● Preparación –Producir mapas de desalojo de las áreas propensas a inundación por tsunami, respaldar un esfuerzo de educación pública y continua de tsunamis, proveer información y realizar actividades educativas, conducir ejercicios de desalojo. ● Respuesta – tener un plan operacional de emergencias, incluyendo escuelas en la zona de peligro y un COE, tener métodos confiables y redundantes para recibir y diseminar alertas de tsunamis, tener radios meteorológicos NOAA (“NOAA Weather Radio”) en facilidades críticas y lugares públicos, y conducir ejercicios. Existe un Comité “TsunamiReady” con representantes del NWS-San Juan, el Programa de Alerta de Tsunamis del Caribe, la Red Sísmica y el Negociado de Manejo de Emergencias y Administración de Desastres de Puerto Rico. Este comité tiene la responsabilidad de verificar que el municipio cumpla con los indicadores. En el 2006, Mayagüez fue reconocido como la primera jurisdicción “TsunamiReady” del Caribe, y 10 años más tarde, en 2016, habiendo los otros 45 municipios en riesgo haber cumplido con los indicadores del programa, Puerto Rico fue reconocido por el Servicio Nacional de Meteorología como “TsunamiReady”. La Red Sísmica de Puerto Rico mediante una subvención del NWS coordina la implementación del programa en Puerto Rico y mantiene la página web con información y mapas actualizados (http://redsismica.uprm.edu/Spanish/tsunami/programatsunami/prc/). Debido a estos antecedentes había una buena conciencia de tsunamis en el 2019 cuando empezó la secuencia sísmica del suroeste. Había un sistema y protocolos de alerta oficial complementado por el empoderamiento de la ciudadanía a reconocer las señales naturales de un tsunami (terremoto tan fuerte que uno difícilmente puede levantarse o quedarse en pie). El 7 de enero fue la primera vez en 100 años que Puerto Rico se sintiera un terremoto con intensidad más que VII en la escala Mercalli Modificada. Según en el USGS (“Earthquake Hazards Program”, 2020), la intensidad máxima fue de VIII en el área suroeste de Puerto Rico. Con esta intensidad de movimiento, se debería haber activado la alerta personal: Agáchese, Cúbrase y Sujétese y una vez termine el movimiento fuerte y se encuentra en la zona de desalojo de tsunami, desalojar. Según testimonios, algunas personas reaccionaron de esta manera, una vez terminó el movimiento empezaron a desalojar. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 75

A pesar de que la magnitud original del terremoto (6.6) estaba en el umbral de emitir una Advertencia, el PTWC optó por emitir un Boletín Informativo. Debido a la gran intensidad y los cálculos iniciales de magnitud, la Red Sísmica en coordinación con las autoridades estatales, emitieron una advertencia de tsunami para Puerto Rico (salirse del agua/playas) y muchos de los municipios activaron sus sistemas de alerta, incluyendo algunas sirenas. Muchas personas se confundieron, y entendieron que era un aviso y esto conllevó a que miles de personas dentro y fuera de la zona de desalojo, desalojaron. Sí se registró un tsunami, pero muy pequeño. A los 22 minutos, el mareógrafo de Parguera, seguidos por los mareógrafos de Vieques, Isla Mona, Punta Cana, Saint John y Saint Croix registró un tsunami. La máxima amplitud registrada fue de hasta 2.5 pulgadas (Figura 9). O sea, un nivel que no representaba ningún peligro. Con esta información, el PTWC reconfirmó que no existía peligro por tsunami y la RSPR en coordinación con las autoridades canceló la advertencia de tsunami. Figura 9: Registro del tsunami generado por el terremoto del 7 de enero de 2020 en 76 las estaciones mareográficas de Magueyes (Lajas), Isla Mona y Esperanza, Vieques. En rojo es el registro original y en negro el registro restando la marea. En el mapa, las estrellas amarillas representan las localizaciones de los mareógrafos y la estrella roja, el epicentro del terremoto del 7 de enero de 2020. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1)

Aunque no se generó un tsunami que pudiera causar impacto e inundar zonas costeras, si hubo varias situaciones de inundación costera. La situación de mayor impacto por inundación costera ha sido la comunidad El Faro de Guayanilla. Pero esta inundación fue causada porque el terreno se hundió hasta ocho pulgadas a consecuencia directa del terremoto (Figura 10). Figura. 10: Imágenes de la Comunidad el Faro, antes (2019) y después (2020) del 77 Terremoto del 7 de enero de 2020 (Foto 2019 suministrada por Google, Foto 2020 suministrado por Profesor Aurelio Castro, Escuela Graduada de Planificación; Kevian Pérez, Estudiante Graduado, Ciencias Ambientales, Universidad de Puerto Rico). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1)

Después del terremoto, había aún la preocupación del peligro por tsunami debido a la posibilidad, aún no descartada, que se pudiera generar un terremoto de mayor magnitud. Mientras las autoridades estatales revisaban los planes de respuesta y en especial los puntos de asamblea y refugios, el PTWC también corrió varios escenarios de tsunamis. Según los modelos, y en base a la información de fallas en el Suroeste, se confirmó que terremotos mayores en la región sí podrían generar inundaciones por tsunamis, pero solamente en la costa sur, otras áreas en Puerto Rico donde el tsunami tardaría más de media hora en llegar el peligro era para las playas, puertos y operaciones marítimas (PTWC, com. pers., 2020). Estos modelos solo se basan en tsunamis generados directamente por terremotos, y no incluyeron tsunamis por deslizamientos submarinos independientes o asociados con actividad sísmica (Figura 11). Figura 11: Tiempos de viaje de un tsunami generado en el Suroeste de Puerto Rico y a la izquierda mapa con alturas de ola pronosticadas por el PTWC por un terremoto de magnitud 7.0. Franjas costeras con potencial peligro de inundación en blanco. A raíz del terremoto del 7 de enero de 2020 y ante el peligro por tsunami existente, son varias las acciones que se están tomando y han sido recomendados para mejorar la resiliencia ante este tipo de evento. La RSPR, como parte del proyecto NTHMP, ha empezado el proceso de revisar los mapas de inundación de tsunamis, esto incluye evaluación de programas para modelar tsunamis y la actualización de las fuentes y el modelo de terreno. Los planes de respuesta a nivel municipal y estatal se han revisado para atemperar los protocolos de activación de alertas. Debido a la confusión con el término de Advertencia en Puerto Rico y otras partes de los EEUU, el NWS está considerando descontinuar este término y sustituirlo con otro, como Aviso de Playas y Puertos Por Tsunami. La situación de COVID-19 realzó la importancia de tomar en consideración los riesgos a la salud en los planes de tsunamis. La educación y simulacros son críticos para mantener a las autoridades y las comunidades listas para responder efectivamente ante una amenaza de tsunami. El programa “TsunamiReady” ha sido clave para que en Puerto Rico se tenga presente esta amenaza. LECCIONES APRENDIDAS EN INTERACCIÓN CON EL PÚBLICO Las lecciones aprendidas fueron principalmente basadas en las preocupaciones generadas por ideas preconcebidas, especialmente sobre las causas de los terremotos. Entre las diez (10) preguntas que eran más recurrentes en las diferentes charlas resaltaban las siguientes: 1. ¿El calor/cambio climático; causa los terremotos?; No existe relación científicamente fundamentada. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 78

2. ¿Por qué “siempre los terremotos/movimientos sísmicos ocurren de noche”?; No es cierto y fue solo casualidad que se sintieron muchas réplicas de noche. 3. ¿Los animales dan aviso?; Puede ocurrir, pero todavía no se puede cuantificar y no es confiable. 4. ¿Cuál es el tamaño máximo de un Tsunami y la magnitud máxima de un terremoto?; En Puerto Rico se podrían esperar olas de tsunami de hasta 20 pies de altura. La escala de terremotos no tiene límite máximo pero en Puerto Rico la magnitud debe estar limitada por el largo de ruptura máximo esperado, que implica magnitud cerca de 8. 5. ¿Cuál es la causa del sonido asociado a los movimientos?; El sonido se genera por la fricción entre los suelos que se desplazan por las ondas sísmicas, cuando estas llegan a la superficie se transmiten por el aire convirtiéndose en ondas de sonido. 6. ¿La isla se iba a partir en dos?; No es cierto. 7. ¿Estaba naciendo un volcán en alguna parte?; La isla es de origen volcánico pero no está activa. 8. ¿El tsunami pasaría sobre toda la isla?; Imposible, los mapas de tsunamis delinean la zona que podría sufrir inundación, y solo aplica a los pueblos costeros. 9. ¿Por qué hay tanta actividad sísmica en el área de Guánica?; Debido a la cercanía a las fallas activas. 10. ¿Por qué se inundó la comunidad El Faro de Guayanilla?; Debido a que bajó el nivel de un área cercana a la falla. Por último, cuando enfatizábamos la importancia que sus propiedades fueran diseñadas por profesionales competentes, los asistentes preguntaban ¿cómo se sabe si nuestra casa fue diseñada por un profesional competente?; Nuestra recomendación es que verifiquen si existe un plano de diseño con la firma de un profesional. CONCLUSIONES Esta experiencia de orientación y concienciación a las comunidades fue muy enriquecedora, para los conferenciantes y para los asistentes. La inclusión de Geólogos, Sismólogos, Ingenieros y Biólogos como representantes de la comunidad científica de Puerto Rico y a fines a los intereses de las comunidades presentó una visión integrada fácil de seguir de la información que, junto con la sesión de preguntas, aclaró las dudas de la comunidad y les dejó un conocimiento directo de la situación. La participación muy amplia de la comunidad en las conferencias confirmó el interés de tener información y datos científicos, y mediante sus preguntas, su capacidad para asimilar la información. Se pudo resaltar que las fallas activas en estos eventos habían sido identificadas en investigaciones previas. Es la primera vez que se pueden pronosticar y documentar instrumentalmente las réplicas de un terremoto mayor a M6 en Puerto Rico. Esta información servirá para prepararse para eventos futuros. Los tipos de estructuras que sufrieron colapso o presentaron más daños habían sido estudiados. Hay disponible un folleto informativo para fortalecer estas estructuras sobre columnas. Hay mapas disponibles delineando las zonas en peligro de tsunami y los lugares de asamblea para las personas que desalojen las zonas de peligro pueden acceder y dado el poco tiempo entre el terremoto y arribo de tsunami la importancia de auto desalojos complementados por información oficial. Existe mucha inquietud en la población sobre la recomendación de “Agacharse, Cubrirse y Sujetarse”. Esta recomendación ha quedado confirmada en muchos eventos. Luego de eventos de gran impacto, como el terremoto del 7 de enero, circulan muchos rumores y desinformación. Las comunidades están ansiosas por tener información correcta sobre los peligros naturales y, especialmente, las Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 79

medidas de protección. Es una gran oportunidad para llevar la información directamente a los interesados, ayudar a bajar el nivel de estrés y prepararlos para que tomen las decisiones adecuadas que protejan su vida y aumenten su resiliencia. Para los científicos, fue una excelente oportunidad para interactuar y aprender sobre las principales preocupaciones y dudas de las comunidades. Lamentablemente, la amenaza del virus del COVID-19 nos obligó a parar estas charlas que habían sido muy concurridas. En situaciones futuras de disturbios naturales significativos, como las descritas, es importante y pertinente que los científicos y gobiernos locales hagan un esfuerzo mayor para llevar la información correcta a los habitantes, y para que corrijan inmediatamente la desinformación y sensacionalismo en las redes sociales que impacta emocionalmente a las comunidades afectadas. REFERENCIAS Comisión Oceanográfica Intergubernamental. Glosario de tsunamis, cuarta edición, 2019. Colección Técnica de la COI, 85. París, UNESCO, 2019 (árabe, chino, español, francés e inglés) (IOC/2008/TS/85rev.4). Huérfano, V. (2003). “Susceptibilidad de Puerto Rico ante el efecto de maremotos locales”, PhD disertación, Departamento de Ciencias Marinas, Universidad de Puerto Rico, Recinto de Mayagüez. Kelvin, D. (2011). “An Updated GPS Velocity Field for Puerto Rico and the Virgin Islands: Constraints of Tectonic Setting and Internal Deformation”, M.S. Tesis, Departamento de Geología, Universidad de Texas en Arlington, Arlington, Texas. Mann, P., Calais, E., Ruegg, J-C., DeMets, C., Jansma, P.E., y Mattioli G.S. (2002). “Oblique collision in the northeastern Caribbean from GPS measurements and geological observations”, Tectonics, Vol. 21, No. 6, pp. 7-1; 7-26. Mann, P. (2005). “Introduction to the volume: Active tectonics and seismic hazards of Puerto Rico, the Virgin Islands, and offshores areas”, Geological Society of America Special Paper 385, pp. 1-12. Mann, P., Prentice, C.S., Hippolyte, J-C., Grindlay, N.R., Abrams, L.J., y Laó-Dávila, D. (2005). “Reconnaissance study of Late Quaternary faulting along Cerro Goden fault zone, western Puerto Rico, in Mann, P., ed., Active tectonics and seismic hazards of Puerto Rico, the Virgin Islands, and offshores areas”, Geological Society of America, Special Paper 385, pp. 115-138. Martínez Cruzado, José A., López Rodríguez, Ricardo R. y González Avellanet Yvonne, (2013), Rehabilitación Sísmica de Casas en Zancos, Programa de Movimiento Fuerte de Puerto Rico, Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez. Mercado, A., and McCann W. (1998). “Numerical simulation of the 1918 Puerto Rico Tsunami”. Natural Hazards, vol. 18, no. 1, p. 57-76. Mondziel, S., Grindlay, N., Mann, P., Escalona, A., y Abrams, L. (2010). “Morphology, structure, and tectonic evolution of the Mona canyon (northern Mona passage) from multibeam bathymetry, side-scan sonar, and seismic reflection profiles”, Tectonics, Vol. 29, No. 2, pp. 1-23. Mueller, C., Frankel, A., Petersen, M., y Leyendecker, E. (2010). “New seismic Hazard Maps for Puerto Rico and the U.S. Virgin Islands”, Earthquake Spectra, Vol. 26, No. 1, pp. 169-185. NOAA National Centers for Environmental Information, Global Historical Tsunami Database, https://www.ngdc.noaa.gov/hazard/tsu_db.shtml, doi: 10.7289/V5PN93H7 (Accesado el 15 de noviembre de 2020). NOAA National Weather Service, 2016. “TsunamiReady® Guidelines”, https://www.weather.gov/media/tsunamiready/resources/2015TRguidelines.pdf (Accesado el 15 de noviembre de 2020). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 80

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RESEÑA DE AUTORES Catedrático Jubilado del Departamento de Ingeniería Civil y Agrimensura de la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez(UPRM) en donde ejerció como profesor, investigador y administrador por espacio de tres décadas. Obtuvo su Bachillerato y Maestría en Ciencias de Ingeniería Civil de la UPRM; Continuó estudios graduados en la Universidad de Cornell y completó su grado doctoral en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 1988 en el área de análisis y diseño sismo-resistente de estructuras de hormigón armado. Fue Director Asociado para Estudios Graduados e Investigación y Director del Centro de Investigación en Infraestructura Civil, realizando investigaciones para la Fundación Nacional de Ciencias, la Agencia Federal para Manejo de Emergencias, el Departamento de Seguridad Nacional (DHS), la Junta de Planificación de Puerto Rico, la Oficina del Comisionado de Seguros de R. López- Puerto Rico, y para el sector privado. El Dr. López ha llevado a cabo Rodríguez inspecciones oculares en zonas de desastre después de los terremotos de México en el 1985, de California en el 1989 y 1994, de Puerto Plata, República Dominicana en 2003, de Chile en el 2010, y de Puerto Rico en 2020. Ha hecho inspecciones oculares de los daños causados por los huracanes Hugo, Georges y María en Puerto Rico, y Katrina en Mississippi. Es miembro del “Earthquake Engineering Research Institute” (EERI), de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE), del Instituto Americano del Concreto (ACI), y del Colegio de Ingenieros y Agrimensores de Puerto Rico (CIAPR), donde es miembro y pasado secretario de la Comisión de Terremotos. Ha dictado cursos graduados y servido de consejero de estudiantes de maestría en el Instituto Tecnológico de Santo Domingo. Ha sido consejero de un sin número de estudiantes de doctorado y maestría; sobre 40 publicaciones en revistas y conferencias arbitradas, y numerosas presentaciones técnicas en foros profesionales. Fue Profesor Distinguido de la Facultad de Ingeniería por el CIAPR de Mayagüez en el 1993 y Profesor Destacado de Ingeniería Civil de la UPRM en el 1995-96. C. Hillebrandt- Gerente del Programa de Alerta de Tsunamis en el Caribe del Servicio Andrade Meteorológico Nacional (NWS) de la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA) en Mayagüez, Puerto Rico y pasada directora de la Red Sísmica de Puerto Rico por espacio de 16 años. En la actualidad, sus esfuerzos se centran en los peligros de terremotos y tsunamis, los sistemas de alerta, la preparación y desarrollo de capacidades. Es miembro del Grupo de Planificación Ejecutiva para el Decenio de la Ciencia Oceánica para el Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas (2021-2030), del Comité Ejecutivo de la Asociación Internacional de Ciencias Físicas del Océano y del Consejo Científico del Programa Internacional de Geociencias de la UNESCO (IGCP). Posee un Bachillerato en Ciencias en Geología de la Universidad de Delaware y una Maestría en Geología con especialidad en Vulcanología de la Escuela Politécnica Nacional de Quito, Ecuador. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 82

RESEÑA DE AUTORES (CONT.) W. Ramírez- Catedrático y Coordinador de Plan Estratégico en el Departamento de Geología Martínez del Recinto Universitario de Mayagüez (UPRM). Posee un Bachillerato en Ciencias en Biología de la UPRM, una Maestría en Ciencia en Oceanografía de la UPRM y un Doctorado en Geología de la Universidad de Tulane en Estados Unidos. Realiza investigaciones con estudiantes graduados y subgraduados en las áreas de sedimentación, petrología, diagénesis y estratigrafía secuencial de rocas calizas, procesos costeros, arrecifes de coral modernos y antiguos, paleoclimatología basada en corales y aspectos geológicos de microbialitos. Es Geólogo Licenciado y Consultor en Puerto Rico. En el Departamento de Geología enseña geología marina, sedimentación y petrología de carbonatos, microfacies en carbonatos, mineralogía, geología histórica, geología física y geología ambiental. Director Interino de la Red Sísmica de Puerto Rico desde el 2010, Catedrático e Investigador del Departamento de Geología de la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez. El Dr. Huérfano obtuvo su Doctorado en Ciencias Marinas con especialización en Oceanografía Física (ciencia de tsunamis) en la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez, en mayo de 2003; una Licenciatura en Física (1990) y una Maestría en Física en 1995. También obtuvo créditos en Ingeniería de Topografía y Geodesia. El Dr. Huérfano es el representante científico de Puerto Rico en el Programa Nacional de Mitigación y Riesgo de Tsunamis (NTHMP) y el punto de contacto de la Isla en el Programa Nacional de Reducción y Riesgo de Terremotos (NEHRP). Recientemente, el Dr. Huérfano está involucrado en estudios avanzados en manejo de emergencias y desastres. V. Huérfano E. Weil-Machado Catedrático y Director del Departamento de Ciencias Marinas de la Universidad de Puerto Rico. El Dr. Weil es un especialista en la biología y ecología de corales escleractinios y otros grupos importantes que forman la comunidad arrecifal. Sus áreas de investigación incluyen la taxonomía, sistemática, biología y ecología reproductiva de corales, dinámica poblacional y estructura comunitaria de comunidades coralinas, impacto de las enfermedades, el blanqueamiento y el cambio ambiental sobre arrecifes y sus servicios ecológicos, y, la aplicación de principios de “evolución asistida” en la restauración de poblaciones de corales impactadas usando micro fragmentación. Es miembro de “Global Coral Reef Monitoring Network” (GCRMN–Nodo del Caribe), “Coral Disease Research Group” (Cornell-NOAA-NSF), “International Society for Reef Studies”, “Association of Marine Laboratories of the Caribbean”, “National Geographic”, “American Museum of Natural History”, “Puerto Rico Council for Climate Change” y es Editor de Frontiers y Journal of Marine Biology and Engineering . Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 83

EARTHQUAKE EXPERIENCE IN PUERTO RICO AND THE CARIBBEAN: LESSONS AND WHAT WE HAVE LEARN FROM THEM IN THE LAST TWO DECADES1 Carlos I. Huerta-López2, José A. Martínez-Cruzado3, and Luis E. Suárez-Colche4 ABSTRACT: The Commonwealth of Puerto Rico, an unincorporated territory of the United States, and the smallest island of the Greater Antilles, is approximately 200 km by 60 km; it is also the island with the highest population densities within the Caribbean region. Several historical earthquakes have caused extensive damage to Puerto Rico and have generated Tsunami. There is a great concern to many geophysicists who believe that the subduction zone (Puerto Rico Trench) may be due for a major event because it has not ruptured in over 200 years. This research provides a description of the Peak Ground Acceleration (PGA) and instrumental Intensity (IMMI) distribution of significant moderate magnitude (5.0≤M≤6.4) earthquakes, the temporal-spatial patterns of the regional and local seismicity, within Puerto Rico Island (PRI) occurred during the last two decades, the lessons we have learned from them, and their association with the known mapped faults and the historical earthquakes (M≥7.0), as well as to the un-known faults and the earthquake epicentral clusters within the PRI and Caribbean region. In addition, the tectonic frame and faults of the region and the Puerto Rico Strong Motion Program (PRSMP) seismic network instruments coverage and distribution is provided. Finally, it was found the most recent Puerto Rico Seismic Hazard Map (2003), contained in the current building code, does not take into account the multiple partially studied active seismic faults that were found within the Island and that at least one of them could generate magnitude 7.5 earthquakes. Update the PRI Seismic Hazard Map considering the new identified active faults and the new findings of the seismic studies and the local site effects is plenty justified. Keywords: 2020-Indios-earthquake, 2010-Moca-earthquake, 2014-Puerto-Rico-earthquake, Peak-Ground- Acceleration, Earthquake catalog EXPERIENCIA DE SISMOS EN PUERTO RICO Y LA REGIÓN DEL CARIBE: LECCIONES Y LO QUE SE HA APRENDIDO DE ELLOS EN LAS ÚLTIMAS DOS DÉCADAS RESUMEN: El Estado Libre Asociado de Puerto Rico, territorio no-incorporado de los Estados Unidos de Norteamérica, es la isla más pequeña de las Antillas Mayores, mide aproximadamente 200 km por 60 km y es además la isla con la mayor densidad de población dentro de la región del Caribe. Varios sismos históricos de gran magnitud (M≥7) que han generado Tsunami, han causado graves y extensos daños a la isla. Existe una preocupación generalizada por la comunidad de geofísicos que consideran que la zona de subducción de la trinchera de Puerto Rico está propensa a la ocurrencia de un evento mayor porque no ha roto en más de 200 años. Esta investigación presenta la descripción de los valores máximos de aceleración e intensidades instrumentales (MMI) debido a sismos de magnitud moderada (5.0≤M≤6.4), el patrón de la distribución espacio-temporal de la sismicidad regional y local en la Isla de Puerto Rico (IPR) que ha ocurrido en las últimas dos décadas, las lecciones que se han aprendido de ellos, y su asociación con la fallas mapeadas y conocidas y los sismos históricos significativos (M≥7), así como las fallas estudiadas parcialmente o desconocidas y las concentraciones de epicentros en la IPR y la región del Caribe. En adición a lo anterior, se provee una descripción del marco tectónico, las fallas de la región y la distribución de la cobertura instrumental de la red sismológica de movimientos fuertes de Puerto Rico (PRSMP, por sus siglas en inglés). Es de hacerse notar que el mapa de amenaza sísmica más reciente de Puerto Rico data del 2003, mismo que está contenido en los códigos actuales de construcción para Puerto Rico, no contempla múltiples fallas sísmicas activas que han sido identificadas dentro de la isla y que al menos algunas de ellas son capaces de generar sismos de magnitud 1Article received on December 18, 2020 and accepted for publication on December 21, 2020. 2 Associate Professor, Civil Engineering and Surveying Department, University of Puerto Rico-Mayaguez (UPRM), Puerto Rico 00681-9041. Email: [email protected] 3 Professor, Civil Engineering and Surveying Department, University of Puerto Rico-Mayaguez (UPRM), Puerto Rico. Email: [email protected] 4 Professor, Civil Engineering and Surveying Department, University of Puerto Rico-Mayaguez (UPRM), Puerto Rico. Email: [email protected] Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 84

del orden de 7.5. Actualizar el mapa de amenaza sísmica para Puerto Rico que considere las recién identificadas fallas sísmicas activas y los nuevos hallazgos de estudios sísmicos y de la respuesta local del sitio está plenamente justificada. Palabras clave: 2020-sismo de Indios, 2010-sismo de Moca, 2014-sismo de Puerto Rico, aceleración máxima del suelo, catálogo de sismos INTRODUCTION The understanding of the earthquake phenomena has several issues not well understood due to the complexity of the wave propagation phenomena and the particular seismotectonic processes due to local and regional geological conditions. In particular, for the Puerto Rico Island (PRI) recent regional seismic data have recently been collected with state of the art seismic instrumentation, and historical earthquakes occurred nearby the PRI and the Caribbean region. However, local seismicity and precise earthquake locations are still needed for better understanding and identifying the occurrence of seismic patterns and their respective seismogenic zones. On the other hand, the most recent Puerto Rico Seismic Hazard Map (2003), contained in the current building code, does not take into account multiple partially studied active seismic faults that were found within the Island and that at least one of them could generate magnitude 7.5 earthquakes. The Puerto Rico Strong Motion Program (PRSMP) seismic network in charge of the operation of 113 permanent seismic station instrumented with accelerometers deployed in the Puerto Rico Island (PRI), the US and British Virgin Islands and Dominican Republic. The deployed accelerometric stations are: (i) free-field (ff) strong motion stations, (ii) instrumented structures (STR) (Dams, Bridges, Buildings), and (iii) the data acquisition/monitoring and analysis of earthquakes considered strong from the point of view of their intensity and magnitude. In the last two decades, Puerto Rico and the Caribbean Region has experienced and documented several moderate magnitude (5.0≤M≤6.4) occurred in PRI and its Caribbean neighborhood producing PGA as large as 0.40 of g and intensities of VIII in the Modified Mercalli Intensity (MMI) in several locations within PRI, causing several damage in strategic facilities and causing alarm among the inhabitants. A Caribbean region earthquake catalog nearby of PRI was compiled in order to capture the big picture of the regional seismic activity within the last two decade, primarily the last sixteen (16) years and in particular at the epicentral regions of several historical and instrumentally recorded (during 2010-2020) large to moderate magnitude earthquakes occurred nearby PRI in onshore and offshore, which include the M6.4 earthquakes of 01/13/2014, and 01/07/2020, the largest earthquakes recorded instrumentally by PRSMP and the Puerto Rico Seismic Network. From the point of view of joint temporal-spatial distribution of epicenters, episodic temporal-spatial seismic activity is clearly seen as temporal-spatial concentrations during certain time intervals in different regions. These localized concentrations of epicenters that occur during certain time intervals in well localized/concentrated regions may suggest \"apparent seismic gaps\" that shows no regular time interval, neither spatial pattern. TECTONIC AND SEISMOTECTONIC FRAME OF CARIBBEAN REGION AND PRI The most significant regional physiographic and tectonic features around Puerto Rico are: (i) the Puerto Rico Trench, to the north, (ii) the Muertos Through, to the south, (iii) the Anegada Passage, to the east, and (iv) the Mona Passage, to the west (Figures 1a and 1b). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 85

Figure 1: Regional tectonic frame of Caribbean plate (a), (modified from: http://web.ics.purdue.edu/~ecalais/haiti/context/), and seismic zones in PRI vicinity (b). (Modified from https://soundwaves.usgs.gov/2015/06/fieldwork2.html). In addition to the off-shore active faults, PRI has several relevant mapped on-shore fault systems. Those of greatest concern for the engineering community are: (i) the Great Northern Puerto Rico Fault Zone (GNPRFZ), (ii) the Great Southern Puerto Rico Fault Zone (GSPRFZ), and (iii) the Lajas Fault Zone. Some of these structures have unknown potential for large magnitude events, as there is no evidence of Holocene rupture. These in-land fault segments of approximately 50-km can produce M7.0 events and can potentially extend to the south-southwest region of PRI as part of a longer fault zone (Figures 2a and 2b). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 86

Figure 2:Northern Caribbean plate boundary show microplates and structures of off-shore (a), and on-shore faults in Puerto Rico and Caribbean region (b) AP-Anegada Passage; BP- Bahamas Platform; BR—Beata Ridge; CT Cayman trough spreading center; EPGF- Enriquillo-Plantain Garden fault; GP-Gonave platelet; HP-Hispaniola platelet; HR-Hess Rise; LAT-Lesser Antilles Trench; MR-Mona Rift; MT-Muertos trough; NHDB-North Hispaniola deformed belt; OF-Oriente fault; PRT-Puerto Rico Trench; PRVI-Puerto Rico– Virgin. GNPRFZ-Great Northern Puerto Rico Fault Zone; GSPRFZ-Great Southern Puerto Rico Fault Zone; Cerro Goden FZ; MFZ-Mayaguez Fault Zone; PGFZ-Punta Arena- Guanajibo Fault Zone; Lajas FZ. (Modified from: GSA, Special Paper 385, 2005). The spatial seismic activity is mainly concentrated in eight zones: (i) Puerto Rico Trench, (ii) Slope faults in the North and South of Puerto Rico, (iii) Northeast of \"Zona del Sombrero\", (iv) the Mona Canyon, (v) Mona Passage, (vi) the depressions of Virgin Islands and Anegada Passage, (vii) Muertos Through, and (viii) Southeast of Puerto Rico. The magnitude threshold, the time interval, and the spatial limits for the sub-catalog were chosen in order to avoid any bias in the coverage and number of detected earthquakes, since improvements of sensitivity and spatial coverage of PRSN were gained over time from newer installed stations (Figure 3a). From the above, and the temporal earthquakes distribution for the period 2004/07/05 to 2020/12/10, shows concentrations of seismic sequences that may suggest apparent space-time gaps of seismic sequences (Figure 3b). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 87

(a) (b) Figure 3: Puerto Rico and Caribbean regional earthquakes distribution of the last 16 years: (a) space distribution (star symbols are: yellow 4.0≤M≤4.9; magenta 5.0≤M≤5.9; blue M≥6..0; small stars in different colors M≤3.9; stars in red with label are historical events), (b) time distribution (magnitudes of 5 and larger shown with brown diamonds). Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 88

PUERTO RICO STRONG MOTION PROGRAM The PRSMP-SN is currently in charge of the maintenance/operation of strong motion stations of: (i) free-field (f- f), (ii) instrumented structures (st) (Dams, Bridges, and Buildings), and (iii) the data acquisition/monitoring/analysis of moderate-large earthquakes from the point of view of their intensity and magnitude. All instruments are deployed in the Puerto Rico Island (PRI), the USA-, and the British-Virgin Islands (USA-VI, B-VI), and the Dominican Republic (DR). Currently, the Puerto Rico Strong Motion Program (PRSMP) includes 113 triaxial f-f stations and 19 engineering structures, instrumented with arrays of digital accelerographs as follows: PRI: 91 f-f, 17st; DR: 16 f-f; USA-VI and B-VI: 6 f-f, 2st. Figure 4 shows the distribution of the f-f strong motion stations and the instrumented structures. In addition to the regional monitoring of strong ground motions in PRI, small aperture urban strong motion arrays have been installed and operated by PRSMP in the cities of San Juan, Ponce and Mayagüez. Currently, these small aperture arrays have provided valuable information for the local site response/effects studies when using moderate magnitude earthquakes. Figures 5a, 5b, and 5c shows the distribution of the strong motion instruments within urban areas. The PRSMP-SN is operated 24/7 by the Civil Engineering and Surveying Department of the University of Puerto Rico at Mayaguez (UPRM) with the mandate of monitoring, research, and education in the field of Earth Sciences strong motion seismology. Figure 4: Distribution of accelerographs, and instrumented civil structures with accelerometers operated by PRSMP. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 89

Figure 5: Small aperture urban arrays of accelerometers (solid triangles) in the cities of: (a) Mayagüez, (b) Ponce, and (c) San Juan Metropolitan Area. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 90

Data Studied Earthquakes MW5.8, 05/16/2010 Moca, Puerto Rico earthquake, MW5.4, 12/24/2010, and MW5.3, 12/17/2011 earthquake. This first set of studied earthquakes dates from 2010 and 2011 are of special interest due to the irregular distribution of the peak ground acceleration (PGA) and spectral amplitudes (SA) within the PRI with respect to the expected typical decay of the PGA and the SA as the distance increase. The local site conditions (effects), as well as path effects are discussed in order to explain this observed behavior. The earthquake locations and focal mechanisms are shown in Figure 6, showing as well the regional surface geological conditions of the PRI. Figure 6: 2010-2011 studied earthquakes epicentral location (stars), focal mechanism (beach-balls), PRSMP seismic stations (triangles), and surface geology (yellow color young soft geological units, and green-brown- purple dark colors old hard geological units). From these earthquakes, the MW5.8 earthquake is of particular interest because is the largest magnitude earthquake occurred on-shore within the PRI. Its epicentral location was 18.4o Lat., -67.07o Lon., and focal depth 113.1 km, reporting an intensity of VI in the municipality of Añasco, which is located at approximately at 15 km from its epicenter, while in some cases the intensity hardly reach an intensity of III in towns located at closer epicentral distances. This earthquake was widely felt in Puerto Rico, the eastern Dominican Republic, and the Virgin Islands. It was recorded also by 59 stations of the PRSMP providing a reliable set of acceleration records distributed around the island. According to the USGS Centroid Moment Tensor solution, this earthquake occurred in an inclined seismic zone that dips south from the Puerto Rico Trench and that consists of subducted lithosphere of the North America plate. Earthquakes that have focal-depths between 70 and 300 km, are commonly termed \"intermediate-depth\" earthquakes and typically cause less damage on the ground surface above their foci than is the case with similar magnitude shallow-focus earthquakes. Large intermediate-depth earthquakes may be felt at great distance from their epicenters. In terms of the observed maximum peak ground acceleration it was: (i) 0.0651 of g at Añasco (ANS1 Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 91

station, located at an epicentral distance of 15 km in alluvial soil), and (ii) 0.2301of g at station UTD2 located at an epicentral distance of 42 km on rock. The instrumental intensity (MMI) estimated with Wald et al., (1999) relationship was V and VII, respectively for these two previously described sites. From the analysis conducted, with the aim to explain the anomalous distribution of peak ground motions, we reached that the anomalous PGA distribution may be associated not only by local site effects due to the presence of soft soils, but by focusing of waves energy due to the physiographic conditions of the UTD2 region and apparent directivity effects. This earthquake caused light damage on buildings and houses, and caused alarm among the inhabitants of the area. Standard strong motion signal processing was applied to the recorded data obtaining the .V1, .V2, and .V3 processed data, which correspond to the uncorrected acceleration records converted to physical units, the corrected acceleration record in physical units of acceleration, velocity and displacement, and the spectral representation of all above, respectively. In Figure 7, the map of the PGA distribution in the PRI is provided. The acceleration time series and the spectral characteristics for stations SJ04 and UTD2 are provided in Figure 8. Figures 9 and 10 provide the graphical view of PGA distribution in PRI for the earthquakes of 12/24.2010 and 12/17/2011, respectively. Table 1 provides the estimated PGA at key stations for comparison purpose. Figure 7: PGA distribution of the Mw5.8, 05/16/2010 earthquake (star). Triangles in green indicate stations that recorded this earthquake. West-east topographic profile showing SNS1 and UTD2 stations (red triangles), and earthquake hypocenter (red star), all green triangles projected PRSMP stations along the profile. Revista Internacional de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 19-20 (1) 92