September 29, 2009 Mw 8.0 Samoa Earthquake – Preliminary Tsunami Wave 

Height Modeling Results 

By Hong Kie Thio and Paul Somerville, URS, October 2, 2009 (updated Oct 7). 

The  September  29,  2009  earthquake  was  caused  by  normal  (tensional)  faulting  of  the 
Pacific Plate in the outer rise, east of the subduction zone between the Pacific and Australian 
plates, where the subducting plate bends as it starts to subduct (Figure 1).  The earthquake 
source  parameters  (from  Jascha  Polet,  personal  communication),  are:  Mw  =  8.0,  M

0 

= 

1.17x10

21 

Nm; Strike = 138.7

0

, Dip = 40

0

, Rake = ‐90

0

, Fault length =125 km; Fault width = 

40 km; Centroid depth = 15 km; and Average fault slip = 10 m.    

 

Figure  1.    Map  of  the  plate  boundary  region  between  the  Pacific  and  Australian  plates, 

showing the location and mechanism (J.Polet, pers. comm.)  of the 29 September 2009 
earthquake and the Samoan Islands.   

These  fault  parameters  were  used  to  calculate  the  tsunami  wave  field  throughout  the 
region.  The maximum wave heights for the Samoan Islands are shown in Figures 2 through 
7.  The  bottom part of Figure  8 shows a comparison between the tide  gauge recording at

 

Pago  Pago  and  Apia

 

with  the  tsunami  waveform  calculated  using  the  earthquake  source 

model, showing good agreement.  We are waiting for more data on measured tsunami wave 
heights  in  the  Samoan  Islands  to  make  a  more  extensive  comparison  between  calculated 
and recorded wave heights.  Meanwhile, Figures 2 through 7 provide a guide for emergency 
response and reconnaissance teams in the Samoan Islands. 

 

Figure 2. Maximum waveheights in Samoa and American Samoa. 

 

Figure 3. Detailed map of American Samoa (Tutuila). 

 

 

 

Figure 4. Detailed map of the maximum waveheights in western Tutuila. 

 

 

 

 

 

Figure 5. Detailed map of maximum waveheights around Pago Pago. 

 

Figure 6. Detailed map of Samoa, Upolu Island. 

 

Figure 7. Detailed map of Samoa, Savai’i island. 

 

 

Figure 8. Tide gauge recordings (red) and model simulations (black) at Pago Pago 
(American Samoa), top, and Apia, Upolu Island, Samoa , bottom.  The data have been low‐
pass filtered to remove the tidal component. The Apia data have been shifted in time by 4 
minutes. 

Technical details: 

Tsunami modeled using nested staggered grid non‐linear finite difference algorithm.  

Bathymetry merged from two data sets: SRTM30+ global digital elevation model and 1/3 
arecsec (~10 m) grid of American Samoa from the NOAA Tsunami Inundation Gridding 
Project. 

Grid spacing:  

Samoa: 8 arcsec  (~250 m) 

American Samoa: 1.6 arcsec (~50m) 

W Tutuila and Pago Pago: .32 arcsec (~10m) 

Source mechanism, centroid and moment information from Dr. Jascha Polet (Cal Poly 
Pomona): 

M

W

 Lat 

Lon 

Dep 

Str/Dip/Slip 

8.0 -15.321 -172.104 15.0 

(30.)

-30.2/50/-82