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PSHA Engine — Benchmark Filipinas

Estimaciones deterministicas de PGA vs. GEM Global Seismic Hazard Map v2023.1

10
Ciudades analizadas
6
GMPEs en ensemble
491
Fallas evaluadas
<2s
Por sitio
Seccion 1

Resumen Ejecutivo

Este informe presenta los resultados del benchmark de validacion del motor PSHA de Appgile, ejecutado sobre 10 ciudades de Filipinas que cubren distintos regimenes tectonicos: fallas de desgarre (Philippine Fault Zone), zonas de subduccion (Manila Trench, Philippine Trench) y sismicidad cortical distribuida.


Nuestro motor calcula PGA deterministico (escenario maximo credible) usando un ensemble de 4 modelos NGA-West2 con pesos iguales (0.25) para corteza activa, y Zhao et al. (2006) para subduccion. La magnitud maxima se estima con la relacion de escalamiento de Leonard (2014) a partir de la longitud de falla del GEM GAF-DB.


Los resultados se comparan contra el GEM Global Seismic Hazard Map v2023.1 (PGA probabilistico a 475 anos de periodo de retorno, roca). Es importante notar que se comparan dos metricas fundamentalmente distintas: nuestro estimado deterministico responde a «si ocurre el sismo maximo credible, cuanto PGA llega al sitio?», mientras que GEM GSHM responde a «que PGA tiene 10% de probabilidad de ser excedido en 50 anos?»

Seccion 2

Metodologia de Calculo

1
Fuente de datos

GEM GAF-DB (Global Active Faults)

  • Base de datos global de fallas activas de GEM Foundation
  • ~14,500+ features en formato GeoJSON (CC-BY-SA 4.0)
  • Propiedades: geometria, slip_type, slip_rate, dip, rake, profundidad sismogenica
  • Consulta espacial: radio de 300 km desde el sitio
  • Cache local con TTL de 30 dias
2
Magnitud maxima

Escalamiento de Leonard (2014)

Mw = a + b × log10(Lkm)

// Corteza activa: a = 4.24, b = 1.67
// Subduccion:     a = 4.94, b = 1.39
  • Longitud de falla computada desde geometria GeoJSON (Shapely)
  • Rango acotado: 5.0 ≤ Mmax ≤ 9.5
3
Ground Motion

Ensemble NGA-West2 + Zhao (2006)

  • BSSA14 — Boore, Stewart, Seyhan & Atkinson (Rjb) — 0.25
  • ASK14 — Abrahamson, Silva & Kamai (Rrup) — 0.25
  • CB14 — Campbell & Bozorgnia (Rrup) — 0.25
  • CY14 — Chiou & Youngs (Rrup) — 0.25
  • Zhao06 — Interface + Intraslab (subduccion)
PGAmedian = exp( Σ wi · ln(μi) )
// Promedio ponderado en espacio log
4
Determinacion

MAX PGA (Controlling Source)

  • Para cada falla: PGA deterministico = GMPE(Mmax, Dmin, Vs30)
  • Distancia minima sitio-falla via Shapely (grados × 111 km)
  • Fallas > 300 km descartadas (contribucion negligible)
  • MAX PGA = maximo PGA entre todas las fallas
  • Controlling source = falla que produce MAX PGA
Nota metodologica importante

Este calculo es deterministico (Tier 0 / screening level). Representa el PGA mediano si ocurre el sismo maximo credible en cada falla. NO es un analisis probabilistico completo (Cornell-McGuire). Para PSHA probabilistico, nuestro motor incluye el endpoint /psha que integra tasas de actividad, distribucion Gutenberg-Richter y periodos de retorno.

Seccion 3

Tabla Comparativa Principal

Ciudad Lat Lon Appgile PGA
(Rock, Vs30=760)		 Appgile PGA
(Soil, Vs30=360)		 GEM GSHM
PGA 475yr		 Ratio
App/GEM		 Falla Controlante Mmax Dist #Fallas
Manila 14.556 120.999 0.414g 0.451g 0.340g 1.22 West Valley Fault 7.57 6.9 km 61
Cebu City 10.316 123.885 0.458g 0.496g 0.335g 1.37 Central Cebu Fault 6.98 2.7 km 54
Davao City 7.071 125.609 0.256g 0.304g 0.485g 0.53 Dacudao Fault 6.60 7.3 km 45
Baguio 16.402 120.596 0.628g 0.624g 0.606g 1.04 Philippine Fault Zone 8.83 9.5 km 66
Tacloban 11.254 124.956 0.280g 0.319g 0.682g 0.41 Philippine Fault 8.52 36.6 km 51
Zamboanga 6.921 122.079 0.258g 0.304g 0.264g 0.98 Zamboanga Fault Sys. E 7.26 12.9 km 14
General Santos 6.116 125.172 0.305g 0.348g 0.558g 0.55 Daguma Ext. Mindanao F. 7.95 18.3 km 40
Cagayan de Oro 8.454 124.632 0.138g 0.172g 0.319g 0.43 W. Mindanao Ext. 8.30 75.7 km 64
Iloilo City 10.720 122.562 0.195g 0.239g 0.403g 0.48 Guimaras Fault 6.38 9.9 km 41
Laoag 18.198 120.594 0.412g 0.450g 0.705g 0.58 West Ilocos Fault Sys. 7.74 8.7 km 55
0.80-1.20 Buena concordancia
0.50-0.80 / 1.20-1.50 Diferencia moderada
<0.50 / >1.50 Diferencia significativa
Seccion 4

Analisis de Discrepancias

1. Tipo de analisis diferente

Nuestro calculo es deterministico (escenario maximo credible en cada falla). GEM GSHM es probabilistico (475 anos de periodo de retorno, 10% en 50 anos). Son metricas fundamentalmente distintas: una responde al "peor caso" y la otra a la "frecuencia esperada".

2. Appgile > GEM (Manila, Cebu, Baguio)

En ciudades muy cercanas a fallas activas prominentes, nuestro PGA deterministico es similar o superior al probabilistico. Esto es fisicamente coherente: la falla cercana domina el hazard y la probabilidad de un sismo grande en 475 anos es significativa.

Baguio es el caso de mejor concordancia (ratio 1.04): M8.83 a 9.5 km reproduce bien el GSHM.

3. Appgile < GEM (Tacloban, Laoag, CDO, Iloilo)

En ciudades con sismicidad distribuida o dominadas por subduccion, GEM GSHM captura fuentes que no modelamos:

  • Sismicidad de fondo (background seismicity) de zonas fuente areales
  • Subduccion: Manila Trench y Philippine Trench como fuentes areales extensas
  • Catalogo sismico completo con tasas de actividad empiricas
  • Acumulacion probabilistica de multiples fuentes menores

4. Limitaciones conocidas (Tier 0)

  • Solo usa fallas del GEM GAF-DB (no sismicidad de fondo)
  • Mmax estimada por longitud de falla — puede subestimar en fallas con segmentos acoplados
  • Distancia euclidiana simplificada (no Rrup real 3D)
  • No incluye efectos de cuenca (basin effects)
  • Sin calibracion regional especifica para Filipinas

Resumen de concordancia

2
Buena concordancia
(Baguio, Zamboanga)
5
Diferencia moderada
(Manila, Cebu, Davao, GenSan, Laoag)
3
Diferencia significativa
(Tacloban, CDO, Iloilo)

Patron claro: la concordancia mejora cuanto mas cerca esta la ciudad de una falla activa prominente. Las discrepancias mayores ocurren donde la sismicidad distribuida y la subduccion dominan el hazard — fuentes que nuestro Tier 0 deterministico no captura.

Seccion 5

Top 3 Fallas por Ciudad

Manila
14.5557°N, 120.9988°E · MAX PGA: 0.414g
1. West Valley FaultM7.576.9 km0.414g
2. Philippine Fault ZoneM7.587.0 km0.411g
3. Philippine Fault (far)M8.9885.1 km0.234g
Cebu City
10.3157°N, 123.8854°E · MAX PGA: 0.458g
1. Central Cebu FaultM6.982.7 km0.458g
2. Central Cebu F. SWM6.0112.8 km0.132g
3. Central Cebu F. NWM6.3815.6 km0.126g
Davao City
7.0707°N, 125.6087°E · MAX PGA: 0.256g
1. Dacudao FaultM6.607.3 km0.256g
2. Philippine FaultM8.5651.9 km0.230g
3. Pangyan Biao Escuela F.M6.7810.2 km0.228g
Baguio
16.4023°N, 120.5960°E · MAX PGA: 0.628g
1. Philippine Fault ZoneM8.839.5 km0.628g
2. Philippine Fault (seg.)M8.8013.2 km0.551g
3. Philippine Fault (far)M8.9832.0 km0.418g
Tacloban
11.2543°N, 124.9556°E · MAX PGA: 0.280g
1. Philippine FaultM8.5236.6 km0.280g
2. Philippine Trench (sub.)M9.23152.7 km0.144g
3. Leyte Fault CentralM7.3834.8 km0.123g
Zamboanga City
6.9214°N, 122.0790°E · MAX PGA: 0.258g
1. Zamboanga F. System EM7.2612.9 km0.258g
2. Zamboanga F. System WM7.2218.2 km0.196g
3. Philippine FaultM8.56137.7 km0.093g
General Santos
6.1164°N, 125.1716°E · MAX PGA: 0.305g
1. Daguma Ext. Mindanao F.M7.9518.3 km0.305g
2. Philippine Fault (seg.)M8.56116.2 km0.114g
3. Philippine Fault (far)M8.56143.7 km0.087g
Cagayan de Oro
8.4542°N, 124.6319°E · MAX PGA: 0.138g
1. W. Mindanao Ext. FaultM8.3075.7 km0.138g
2. Philippine FaultM8.56117.6 km0.112g
3. Central Mindanao FaultM7.8561.2 km0.111g
Iloilo City
10.7202°N, 122.5621°E · MAX PGA: 0.195g
1. Guimaras FaultM6.389.9 km0.195g
2. West Panay FaultM7.8532.6 km0.185g
3. Philippine Fault (far)M8.98239.6 km0.061g
Laoag
18.1979°N, 120.5936°E · MAX PGA: 0.412g
1. West Ilocos Fault Sys. WM7.748.7 km0.412g
2. Philippine Fault ZoneM8.9844.2 km0.354g
3. Philippine Fault (seg.)M8.2044.2 km0.193g
Seccion 6

Espectros de Respuesta (Controlling Source)

Comparativa — 4 Ciudades

SA (g) vs Periodo (s) · Vs30 = 760 m/s (Rock) · NGA-West2 Ensemble

Baguio — Hazard mas alto

Philippine Fault Zone · M8.83 @ 9.5 km · SA pico = 1.87g @ T=0.3s

Manila — West Valley Fault

M7.57 @ 6.9 km · SA pico = 1.05g @ T=0.2s

Cebu vs Davao

Cebu: M6.98 @ 2.7 km · Davao: M6.60 @ 7.3 km
Seccion 7

Referencia de GMPEs

Modelo Referencia Distancia Rango Mw Max Periodo Peso Uso
BSSA14 Boore, Stewart, Seyhan & Atkinson (2014) Rjb 3.0 – 8.0 3.0 s 0.25 Cortical activa
ASK14 Abrahamson, Silva & Kamai (2014) Rrup 3.0 – 8.5 5.0 s 0.25 Cortical activa
CB14 Campbell & Bozorgnia (2014) Rrup 3.3 – 8.5 3.0 s 0.25 Cortical activa
CY14 Chiou & Youngs (2014) Rrup 3.5 – 8.5 5.0 s 0.25 Cortical activa
Zhao06 SInter Zhao, Zhang, Asano et al. (2006) Rrup 5.0 – 8.3 5.0 s 1.0* Subduccion interfaz
Zhao06 SSlab Zhao, Zhang, Asano et al. (2006) Rrup 5.0 – 8.3 5.0 s 1.0* Subduccion intralosa

* Para fuentes de subduccion se usa el modelo de interfaz (SInter) para el estimado deterministico simplificado Tier 0. El modelo intralosa esta disponible para PSHA probabilistico.

Publicaciones de referencia

  1. Boore, D.M., Stewart, J.P., Seyhan, E. & Atkinson, G.M. (2014). NGA-West2 equations for predicting PGA, PGV, and 5%-damped PSA. Earthquake Spectra, 30(3), 1057-1085.
  2. Abrahamson, N.A., Silva, W.J. & Kamai, R. (2014). Summary of the ASK14 ground motion relation. Earthquake Spectra, 30(3), 1025-1055.
  3. Campbell, K.W. & Bozorgnia, Y. (2014). NGA-West2 ground motion model for the average horizontal components. Earthquake Spectra, 30(3), 1087-1115.
  4. Chiou, B.S.-J. & Youngs, R.R. (2014). Update of the Chiou and Youngs NGA model. Earthquake Spectra, 30(3), 1117-1153.
  5. Zhao, J.X., Zhang, J., Asano, A. et al. (2006). Attenuation relations of strong ground motion in Japan using site classification based on predominant period. BSSA, 96(3), 898-913.
  6. Leonard, M. (2014). Self-consistent earthquake fault-scaling relations. BSSA, 104(5), 2153-2163.
  7. Cornell, C.A. (1968). Engineering seismic risk analysis. BSSA, 58(5), 1583-1606.