Design of a Tsunami Early Warning System for Ecuador based on Satellite Terminals

Abstract

The Ecuador earthquake on April 16, 2016, with a moment magnitude of 7.8, generated a small local Tsunami event clearly registered by the DART (Deepocean Assessment and Reporting of Tsunamis) buoy system which took less than 10 minutes to arrive to the coast of Esmeraldas. Ecuador has the risk of a major Tsunami event occurring near to its shore. Under this scenario of a Tsunami event near to Ecuadorian shore, a Tsunami Early Warning System to alert vulnerable coastal cities based on the readings from the Tsunami Buoys located at Ecuadorian waters is mandatory. This paper describes the design of a Tsunami Early Warning System for Ecuadorian Coast based on short-burst satellite terminals installed on Tsunami buoys near the Ecuadorian shore and early warning siren located at coastal cities. The system installed on the Tsunami buoy has access to the BPR (Bottom Pressure Recorder) readings; in case of a Tsunami event registered by the BPR, the system automatically sends a data frame to trigger the early warning siren at the coastal cities.The proposed system is based on low cost microcontrollers with open source code and solar panels with ultracapacitors as energy storage unit to ensure high endurance without significant maintenance. Based on the field test results, this design for a fully autonomous early warning Tsunami System turned out as potentially appropriate to protect the population of Ecuadorian coastal cities.// El terremoto de Ecuador ocurrido el 16 de abril de 2016, con una magnitud de 7.8, generó un pequeño tsunami local, evento registrado claramente por el sistema de boyas DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis), el cual le tomó menos de diez minutos en arribar a las costas de Esmeraldas. Ecuador tiene el riesgo de un tsunami de gran magnitud cerca de su costa. Bajo el escenario de un tsunami cerca de la costa ecuatoriana, un sistema de alerta temprana de tsunami para alertar a las ciudades costeras vulnerables basado en las lecturas de las boyas de tsunami localizadas en aguas ecuatorianas es mandatorio. Este artículo describe el diseño de un sistema de alerta temprana para la costa ecuatoriana basado en terminales satelitales de ráfaga corta instalados en las boyas de tsunami cerca de la costa ecuatoriana y sirenas de alerta temprana localizadas en ciudades costeras. El sistema propuesto instalado en las boyas de tsunami tiene acceso a las lecturas del BPR (Bottom Pressure Recorder). En caso de un evento de tsunami registrado por el BPR, el sistema automáticamente envía una trama de datos para activar las sirenas de alerta temprana en las ciudades costeras. El sistema propuesto se basa en microcontroladores de bajo costo con código abierto y paneles solares con ultracapacitores como unidad de almacenamiento de energía para asegurar larga duración sin mantenimiento significativo. Basados en las pruebas de campo, este diseño para un sistema de alerta temprana de tsunami totalmente autónomo resultó apropiado para proteger a la población de las ciudades costeras ecuatorianas.