Proposal for climate change impact research in western Central Andes of Peru

In this paper an initiative of the Peruvian Geological Survey, INGEMMET, is shown to promote the research on geomorphology and climate change in Peru. The plan is to elaborate geomorphological maps of the Lima Metropolitan Area and it´s watershed headers (Chillon, Rimac and Lurin rivers), in order to generate analytical instruments to achieve the following objectives: (1) Decode the record of climatic changes in landforms. (2) Delimit water reserves stored as ice masses (cryosphere). (3) Recognize the relationship between the geomorphology and the geological hazards which may affect people and their economic activities. (4) Design a methodology that can be extrapolated to others Peruvian regions. To reach this objective, geomorphological mapping will be integrated into a GIS, so the morphoclimatic units and the related genetic processes will be identified. Also, their relative chronologies will be proposed. Then, the absolute dating of key units will be established, to confirm or correct the relative chronologies. The information will be compiled into databases, to be contrasted with other evidences and paleoclimatic proxies. This is intended to produce models of climate evolution, to contribute to the assessment of geological hazards, and the knowledge of current state of cryosphere, including recent trends and future forecasts

Modelo de susceptibilidad por movimientos en masa en Lima Metropolitana y El Callao

Se presentan los resultados de la evaluación geológico–geodinámica y el análisis de susceptibilidad por movimientos en masa que constituyen riesgos potenciales para Lima Metropolitana y el Callao. Ello involucra la caracterización y el inventario de procesos de geodinámica superficial, realizados por el INGEMMET entre los años 1970 y 2011, los que han permitido identificar las zonas críticas vulnerables a estos fenómenos. En el área de estudio, se han registrado un total de 848 peligros geológicos recientes y antiguos. Para ello, se recurrió a fuentes bibliográficas técnicas, herramientas de teledetección (fotografías aéreas e imágenes de satélite), así como del trabajo de campo para cartografiar y georreferenciar los procesos y representarlos en mapas temáticos mediante el uso de sistemas de información geográfica (SIG). Para prevenir los posibles desastres por movimientos en masa en Lima Metropolitana y el Callao, es necesario evaluar al detalle las zonas críticas de muy alta susceptibilidad. En tal sentido, el mapa de susceptibilidad representa una herramienta clave en la toma de decisiones y contribuye considerablemente a la gestión del riesgo geológico de las regiones involucradas*

Caracterización estadística de las caídas de roca en Lima metropolitana y el Callao enfocado al análisis de susceptibilidad por estos procesos

El 85% de la población expuesta a sismos, ciclones, inundaciones y sequías vive en países en desarrollo (IPU, 2010). También esta población vive directamente bajo riesgo por movimientos en masa, los cuales son desencadenados por los fenómenos señalados. Para contribuir a mitigar este riesgo, es necesario contar con información sobre el fenómeno y elaborar mapas de susceptibilidad. En esta tarea se emplea inventarios de los movimientos en masa para identificar los factores que los promueven. El principio básico para elaborar los mapas de susceptibilidad es “El pasado es la llave del presente” según el cual los mismos factores que actuaron sobre los movimientos en masa en el pasado, actuarán en el futuro. De la calidad de los datos empleados y del método utilizado depende la calidad del mapa de susceptibilidad que se obtendrá. En este trabajo, se presenta pruebas estadísticas para verificar la validez y caracterizar los datos de un inventario de movimientos en masa con el fin de utilizarlos para elaborar un mapa de susceptibilidad. El ensayo se ha realizado con los datos de caídas de roca de Lima Metropolitana y El Callao (Perú) con la intención de diseñar una metodología aplicable a otros eventos similares en otros lugares

Evaluación y monitoreo de peligros geológicos en el distrito de Maca (Caylloma, Arequipa)

El pueblo de Maca y alrededores durante los últimos años viene siendo afectado de manera recurrente por procesos de movimientos en masa y actividad sísmica. Estos fenómenos están afectando viviendas, áreas de cultivos (andenes), canales y reservorios, así como infraestructura vial vital para el desplazamiento de la población local y la actividad turística. El Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET) y el Instituto de Investigación Para el Desarrollo de Francia (IRD), vienen realizando en Maca, estudios geológicos, geofísicos e hidrogeológicos, la evaluación y zonificación de los peligros geológicos y el monitoreo instrumental de estos fenómenos. Presentamos en este estudio el mapa geológico a nivel de detalle de Maca, el mapa geomorfológicos y de procesos activos, el mapa hidrogeológico, el mapa de susceptibilidad a movimientos en masa y un mapa con recomendaciones de propuestas de intervención. Los movimientos en masa que ocurren en Maca tienen lugar en depósitos de avalanchas de rocas volcánicas y depósitos lacustres (limoarcillitas y diatomitas). Todos estos depósitos son poco compactos o no consolidados y son un factor condicionante para los deslizamientos, asentamientos de terreno y agrietamientos. El monitoreo geodésico muestra que el sector occidental, donde se encuentran los deslizamientos activos, presenta desplazamientos importantes, de hasta 12.5 m en los últimos 12 años. En este mismo periodo, se ha identificado que los movimientos en los deslizamientos son mayores durante los años de mayor precipitación, como los registrados el 2001-2002 y 2011-2012. En los años de mayor deformación, se puede encontrar movimientos de la carretera de 5-6 m/año en la horizontal, mientras que en los años de poca deformación, los movimientos no alcanzan más de 0.1-0.2 cm/año. En función de las mediciones realizadas, se ha identificado que el detonante principal son las lluvias y en segundo término la actividad sísmica superficial de la región. El monitoreo geodésico muestra que la zona donde se encuentra el pueblo de Maca, no presenta desplazamientos importantes, que es una zona estable. Sin embargo los estudios geofísicos muestran que todo el pueblo se asienta sobre una capa superficial de depósitos lacustres, poco consolidados y saturados de agua, de aproximadamente 6-8 m de espesor. Esta estructura del sub-suelo genera efectos de sitio durante la ocurrencia de sismos, como ya ha sido comprobado en los sismos de 1991, 1992 y 2013, demostrando la gran vulnerabilidad de las viviendas frente a los sismos. En base a los resultados de los trabajos realizados, pensamos que la medida más efectiva para reducir el riesgo de desastre en Maca, es la implementación de la reubicación definitiva de dicha localidad. Para ello sugerimos que sean revisadas las acciones de reubicación parcial que fueron implementados en el pasado y que no fueron efectivas, debido a que parte de la población retornó a sus viviendas anteriores. Para evitar experiencias similares recomendamos que esta zona sea declarada como “Reserva Natural” y zona intangible, destinada a convertirse en un laboratorio natural para la investigación de los peligros geológicos. Finalmente, debido a que en la zona de Maca se tiene la carretera de acceso al valle del Colca, el canal de irrigación del proyecto Majes-Sihuas, así como los sistemas de andenes pre-hispánicos, que deben ser preservados, recomendamos propuestas de intervención para mitigar los efectos de los movimientos en masa. Las propuestas de intervención más resaltantes están orientadas a drenar el agua subterránea, impermeabilizar y realizar el mantenimiento periódico de la totalidad de canales de riego y reservorios de irrigación, refaccionar e impermeabilizar los sistemas de drenaje antiguos que poseen los sistemas de andenería, implementar eficientes sistemas de riego de las áreas de cultivo, preferentemente por goteo, reubicar el tramo de la carretera que pasa por Maca hacia el extremo sur del pueblo, y reforestar el cuerpo del deslizamiento y áreas adyacentes, con plantas nativas

Analyse statistique des glissements de terrain déclenchés : implications sur les contrôles sismiques et climatiques

We analyse the 1996-2004 New Zealand landslide time series in time and rate and find a strong correlation in landslide occurrences. This time correlation is not found to be driven by the earthquake-landslide nor the landslide-landslide interactions but by climate-landslide interactions. We compare the occurrence of landslides in time, space and rate of New Zealand, Yosemite (California, USA), Grenoble (French Alps), Val d'Arly (French Alps), Australia and Wollongong (New South Wales, Australia) as indicated by the corresponding catalogues. The New Zealand, Yosemite, Australia and Wollongong landslide daily rates between 1 and 1000 events per day are well fitted by a power law, suggesting that the same mechanism(s) are driving both the large landslide daily crises and the single events. The joint analysis of the six catalogues reveals parameters that allow sorting of the relative landslide occurrences in each of the six areas. Finally, we compare earthquake aftershock spatial distributions with the spatial distributions of landslides triggered by the Chi-Chi Mw7.6 earthquake (Taiwan), by the Mw7.6 Kashmir earthquake (Pakistan), by the Mw7.2 Fiordland earthquake (New Zealand), by the Mw6.6 Northridge earthquake (California) and by the Mw5.6 Rotoehu earthquake (New Zealand). We show the seismic aftershocks and landslides to display roughly similar patterns with distances for given seismic events. We find no linear scaling of the number of landslides or aftershocks with any of the ground motion variables. We suggest that landslides and aftershocks are driven by the same mechanisms and shed light on the Peak Ground Displacement and static stress changes on landslide triggering.Nous analysons les séries temporelles des glissements de terrain de Nouvelle-Zélande (NZ) en temps et en taux et mettons en évidence une corrélation dans les occurrences de glissements. Cette corrélation n'est pas due aux interactions glissement-séisme ou glissement-glissement mais aux interactions glissement-climat. Nous comparons la dynamique des glissements en temps, espace et taux pour la NZ, le Yosemite (Californie, Etats-Unis), Grenoble (Isère), Val d'Arly (Haute-Savoie), l'Australie et le Wollongong (New South Wales, Australie). Les taux journaliers de glissements de la NZ, du Yosemite, de l'Australie et du Wollongong acceptent une loi puissance pour des taux variant de 1 à 1000 glissements/jour. Cela suggère que les mêmes méchanismes sont à l'oeuvre pour le déclenchement de plusieurs centaines de glissements comme de un seul glissement. L'analyse jointe de ces six catalogues nous a permis de dériver des paramètres permettant de classer la dynamique de chaque endroit en terme de glissements. Enfin, nous comparons les distributions en espace des répliques sismiques et des glissements de terrain déclenchés par les séismes de Chi-Chi (Mw7.6 - Taiwan), du Kashmir (Mw7.6 - Pakistan), de Fiordland (Mw7.2 - NZ), de Northridge (Mw6.6 - Californie) et de Rotoehu (MW5.6 - NZ). Les répliques sismiques et les glissements présentent des distributions spatiales similaires. Nous ne trouvons pas de réponse linéaire entre les glissements et/ou les répliques et les observations de mouvements du sol. Nous suggérons que les glissements et les répliques sont contrôlés par les mêmes méchanismes et donc qu'il existe un rôle de la contrainte statique sur le déclenchement des glissements de terrain

Statistical analysis of triggered landslides: implications for earthquake and weathering controls.

We first aim to review the external perturbations which can lead to landslide failure. We review the perturbations and associated processes in five sections: i) increase of slope angle, ii) increase of load applied on the slope, iii) rise of groundwater level and pore pressure, iv) frost weathering processes and v) earthquake loading. Second, we analyse the New Zealand landslide catalogue, integrating all landslides recorded in New Zealand between 1996 and 2004. We analyse the New Zealand landslide series in time and rate and find a strong correlation in landslide occurrences. The time correlation found between landslide occurrences for events occurring more than 10 days apart is not found to be driven by the earthquake-landslide nor the landslide-landslide interactions. We suggest the climate-landslide interactions drive, non-linearly and beyond the empirically reported daily correlation, most of New Zealand landslide dynamics. Third, we compare the landslide dynamics in time, space and rate of New Zealand, Yosemite cliffs (California, USA), Grenoble cliffs (Is`ere, French Alps), Val d’Arly cliffs (Haute-Savoie, French Alps), Australia and Wollongong (New South Wales, Australia). Landslides are resolved as correlated to each other in time for all catalogues. The New Zealand, Yosemite, Australia and Wollongong landslide daily rates are well fitted by a power law for rates between 1 and 1000 events per day, suggesting that the same mechanism(s) are driving both the large landslide daily crises and the single events. The joint analysis of the six catalogues permits to derive parameters that allow to sort the relative landslide dynamics in each of the six areas. From the most re-active landslide area (New Zealand) to the less re-active area (Grenoble), the global trend of the different parameters are: i) decreasing departure from randomness; ii) decreasing maximum daily rates and area over which the trigger operates; iii) decreasing landslide triggering for landslides occurring one day apart; iv) decreasing global interaction to earthquake, rainfall and temperature. Fourth, we compare earthquake aftershock space distributions with landslide space distributions triggered by the Chi-Chi MW7.6 earthquake (Taiwan), by the MW7.6 Kashmir earthquake (Pakistan), by the MW7.2 Fiordland earthquake (New Zealand), by the MW6.6 Northridge earthquake (California) and by the MW5.6 Rotoehu earthquake (New Zealand). We resolve the seismic aftershock and landslide normalised number of events to display roughly similar patterns with distances, when comparing the landslide distributions to their aftershock distribution counterparts. When comparing the five landslide - aftershock distribution pairs for a given mainshock, we do not resolve a clear common pattern. Then we compare landslide and aftershock distance distributions to ground motion observations (Peak Ground Acceleration, Peak Ground Velocity and Peak Ground Displacement) and we find no linear scaling of the number of landslides or aftershocks with none of the ground motion variables. We suggest that landslides and aftershocks are driven by the same mechanisms and shed light on the Peak Ground Displacement and associated static stress changes on landslide triggering

Controls of earthquake faulting style on near field landslide triggering : the role of coseismic slip

We compare the spatial distributions of seven databases of landslides triggered by M-w=5.6-7.9 earthquakes, using distances normalized by the earthquake fault length. We show that the normalized landslide distance distributions collapse, i.e., the normalized distance distributions overlap whatever the size of the earthquake, separately for the events associated with dip-slip, buried-faulting earthquakes, and surface-faulting earthquakes. The dip-slip earthquakes triggered landslides at larger normalized distances than the oblique-slip event of Loma Prieta. We further identify that the surface-faulting earthquakes of Wenchuan, Chi-Chi, and Kashmir triggered landslides at normalized distances smaller than the ones expected from their M(w)7.6 magnitudes. These results support a control of the seismic slip (through amplitude, rake, and surface versus buried slip) on the distances at which landslides are triggered. In terms of coseismic landslide management in mountainous areas, our results allow us to propose distances at which 95 and 75% of landslides will be triggered as a function of the earthquake focal mechanism

Analyse statistique des glissements de terrain déclenchés : implications sur les contrôles sismiques et climatiques

We analyse the 1996-2004 New Zealand landslide time series in time and rate and find a strong correlation in landslide occurrences. This time correlation is not found to be driven by the earthquake-landslide nor the landslide-landslide interactions but by climate-landslide interactions. We compare the occurrence of landslides in time, space and rate of New Zealand, Yosemite (California, USA), Grenoble (French Alps), Val d'Arly (French Alps), Australia and Wollongong (New South Wales, Australia) as indicated by the corresponding catalogues. The New Zealand, Yosemite, Australia and Wollongong landslide daily rates between 1 and 1000 events per day are well fitted by a power law, suggesting that the same mechanism(s) are driving both the large landslide daily crises and the single events. The joint analysis of the six catalogues reveals parameters that allow sorting of the relative landslide occurrences in each of the six areas. Finally, we compare earthquake aftershock spatial distributions with the spatial distributions of landslides triggered by the Chi-Chi Mw7.6 earthquake (Taiwan), by the Mw7.6 Kashmir earthquake (Pakistan), by the Mw7.2 Fiordland earthquake (New Zealand), by the Mw6.6 Northridge earthquake (California) and by the Mw5.6 Rotoehu earthquake (New Zealand). We show the seismic aftershocks and landslides to display roughly similar patterns with distances for given seismic events. We find no linear scaling of the number of landslides or aftershocks with any of the ground motion variables. We suggest that landslides and aftershocks are driven by the same mechanisms and shed light on the Peak Ground Displacement and static stress changes on landslide triggering.Nous analysons les séries temporelles des glissements de terrain de Nouvelle-Zélande (NZ) en temps et en taux et mettons en évidence une corrélation dans les occurrences de glissements. Cette corrélation n'est pas due aux interactions glissement-séisme ou glissement-glissement mais aux interactions glissement-climat. Nous comparons la dynamique des glissements en temps, espace et taux pour la NZ, le Yosemite (Californie, Etats-Unis), Grenoble (Isère), Val d'Arly (Haute-Savoie), l'Australie et le Wollongong (New South Wales, Australie). Les taux journaliers de glissements de la NZ, du Yosemite, de l'Australie et du Wollongong acceptent une loi puissance pour des taux variant de 1 à 1000 glissements/jour. Cela suggère que les mêmes méchanismes sont à l'oeuvre pour le déclenchement de plusieurs centaines de glissements comme de un seul glissement. L'analyse jointe de ces six catalogues nous a permis de dériver des paramètres permettant de classer la dynamique de chaque endroit en terme de glissements. Enfin, nous comparons les distributions en espace des répliques sismiques et des glissements de terrain déclenchés par les séismes de Chi-Chi (Mw7.6 - Taiwan), du Kashmir (Mw7.6 - Pakistan), de Fiordland (Mw7.2 - NZ), de Northridge (Mw6.6 - Californie) et de Rotoehu (MW5.6 - NZ). Les répliques sismiques et les glissements présentent des distributions spatiales similaires. Nous ne trouvons pas de réponse linéaire entre les glissements et/ou les répliques et les observations de mouvements du sol. Nous suggérons que les glissements et les répliques sont contrôlés par les mêmes méchanismes et donc qu'il existe un rôle de la contrainte statique sur le déclenchement des glissements de terrain.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Characterization of past landslides and slope susceptibility analysis for Lima and Callao provinces, Peru

International audience85% of people exposed to earthquakes, hurricanes, floods and drought live in developing countries (IPU, 2010). This population is also exposed to the landslide risk as this phenomenon is mainly triggered by earthquakes and rainfall. There is an urgent need to propose methods to evaluate and mitigate the landslide risk for developing countries, where few studies were undergone and data, and information on data, are scarce. In this study, we characterize a landslide inventory set up for the megalopolis of Lima, Peru, by the local geological bureau (INGEMMET). This inventory was set up using satellite images and includes landslides of all ages. It is composed of two landslide types: rockfalls and debris flows (huaycos) that we investigate together and separately. First, we describe qualitatively the landslide occurrences in terms of geology, slope steepness, altitude, etc. We notably find that debris flows occur at altitudes larger than the ones of the rockfalls, probably due to the climatic conditions. Then we find that the rockfalls and debris flows area distributions follow a power law when investigated separately whereas it does not follow a power law when investigated together. This highlights a logical difference of mechanics between the two landslide types. Then, using the dimension of correlation D (Grassberger and Procaccia, 1983) we show that the event spatial occurrences are not uniformly distributed but clustered. It supports the existence of controlling parameters on the spatial occurrence of landslides and the research to identify them. Last, we investigate the relationships between different landslide parameters (geology, altitude, slope steepness, ...) using the linear correlation coefficient r, and we find that all these parameters are independent to each other. This allows us to investigate each parameter separately in terms of landslide susceptibility and to define values for which the landslide susceptibility is low, medium or high for each parameter. The characterization of the landslide database is a necessary step to assess the good quality of the data. It then allows us to pursue our investigation and set up a robust landslide susceptibility analysis using our good-quality inventory