Numerical modeling of tsunamis originated at Colombia-Ecuador Trench for Costa Rica

Abstract

Costa Rica is exposed to tsunamis at both Pacific and Caribbean coasts. Costa Rica has experienced 41 tsunamis since 1746 with moderated impact (Chacón-Barrantes et al., 2021), but the coastal population has increased exponentially in the past decades. Chacón-Barrantes and ArozarenaLlopis (2021) performed a first estimation of tsunami hazard for the Pacific coast of Costa Rica using local and distant seismic sources. For distant tsunamis they used combinations of unitary sources with a standard Mw=9.3 around the Pacific basin. They found that tsunamis originated at the Colombia-Ecuador Subduction Zone represent one of the highest threats for Costa Rica. In 2019, IOC/UNESCO organized the Experts Meeting on Tsunami Sources, Hazards, Risk and Uncertainties Associated with the Colombia-Ecuador Subduction Zone (IOC-UNESCO, 2021). At this meeting, seven worst-case scenarios were proposed along the 1220-km-length trench. Six scenarios have magnitudes from Mw=7.9 to Mw=8.7 with high probability of occurrence and one multi-segment scenario was considered possible but less likely to occur, rupturing along 560 km with a Mw=8.9. (IOC-UNESCO, 2020). Here, we model the tsunami inundation caused by these scenarios at Bahía Culebra, Potrero, Tamarindo, Sámara, Tambor, Puntarenas, Jacó, Quepos and Coco’s Island. The inundation areas and flow depths obtained with these scenarios were smaller than those obtained previously with Mw=9.3 unitary sources, as expected. Still, the arrival times are between 90 minutes and 2.5 hours, which requires a strong community preparedness and a prompt response by local authorities to ensure a timely evacuation.

Costa Rica está expuesta a tsunamis tanto en la costa del Pacífico como en la del Caribe. Costa Rica ha experimentado 41 tsunamis desde 1746 con impacto moderado (Chacón-Barrantes et al., 2021), pero la población costera ha aumentado exponencialmente en las últimas décadas. Chacón-Barrantes y ArozarenaLlopis (2021) realizaron una primera estimación del peligro de tsunami para la costa del Pacífico de Costa Rica utilizando fuentes sísmicas locales y distantes. Para los tsunamis distantes utilizaron combinaciones de fuentes unitarias con un Mw estándar = 9,3 alrededor de la cuenca del Pacífico. Descubrieron que los tsunamis originados en la Zona de Subducción Colombia-Ecuador representan una de las mayores amenazas para Costa Rica. En 2019, COI/UNESCO organizó la Reunión de Expertos sobre Fuentes, Peligros, Riesgos e Incertidumbres de Tsunamis Asociados a la Zona de Subducción Colombia-Ecuador (COI-UNESCO, 2021). En esta reunión se propusieron siete peores escenarios a lo largo de la trinchera de 1.220 kilómetros de longitud. Seis escenarios tienen magnitudes desde Mw=7,9 a Mw=8,7 con alta probabilidad de ocurrencia y se consideró posible un escenario multisegmento pero con menor probabilidad de ocurrir, rompiendo a lo largo de 560 km con un Mw=8,9. (COI-UNESCO, 2020). Aquí, modelamos la inundación del tsunami causada por estos escenarios en Bahía Culebra, Potrero, Tamarindo, Sámara, Tambor, Puntarenas, Jacó, Quepos y la Isla del Coco. Las áreas de inundación y profundidades de flujo obtenidas con estos escenarios fueron menores que las obtenidas anteriormente con fuentes unitarias Mw=9,3, como se esperaba. Aún así, los tiempos de llegada oscilan entre 90 minutos y 2,5 horas, lo que requiere una fuerte preparación de la comunidad y una respuesta rápida por parte de las autoridades locales para garantizar una evacuación oportuna.