Шкала величин используется для характеристики

Для оценки и сравнения землетрясений используются шкала магнитуд (например, шкала Рихтера) и различные шкалы интенсивности.

Шкалы сейсмической магнитуды используются для описания общей силы или «размера» землетрясение. Они отличаются от шкал сейсмической интенсивности, которые классифицируют интенсивность или тяжесть сотрясений (сотрясений) земли, вызванных землетрясением в данном месте. Магнитуды обычно определяются на основе измерений сейсмических волн землетрясения, записанных на сейсмограмме. Шкалы магнитуд различаются в зависимости от того, какой аспект сейсмических волн измеряется и как они измеряются. Необходимы разные шкалы магнитуд из-за различий в землетрясениях, доступной информации и целей, для которых эти магнитуды используются.

Магнитуда землестрясения (М, от латинского magnitudo — величина) — условная логарифмическая величина, определенная по инструментальным наблюдениям сейсмическими станциями и характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Магнитуда позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Максимальное значение — около 9. Имеется много различных шкал магнитуд, включая локальную магнитуду (ML), магнитуду, определенную по поверхностным (MS) и по объемным волнам (mb), по сейсмическому моменту (MW). Более современной энергетической оценкой землетрясений являются моментные магнитуды MW, обусловленные сдвиговой подвижкой пород в сейсмическом очаге. Самые крупные землетрясения происходят на Земле, в среднем, один раз в год. Наибольшими из инструментально зарегистрированных землетрясений были Чилийское землетрясение 22 мая 1960 года с Мw=9.5 и относительно недавнее Индонезийское землетрясение 26 декабря 2004 года с аналогичной моментной магнитудой Мw.

Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935 г., поэтому в обиходе любое значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.

В очаге землетрясения в результате быстрого смещения горных пород по существующему или вновь образованному разлому выделяется огромная энергия. Она проявляется в различных формах: механической, тепловой, в виде энергии электрического и магнитного полей и т.д. Большая часть механической энергии расходуется на разрушение горной породы в очаговой области землетрясения, на смещение блоков земной коры. И лишь небольшая часть энергии очага излучается во всех направлениях в окружающее пространство в виде сейсмических волн, которые пронизывают недра Земли и распространяются на большие расстояния. Достигая земной поверхности, они порождают те колебания почвы, которые воспринимаются как землетрясение.

Для характеристики величины землетрясений используются такие понятия, как магнитуда, энергетический класс и интенсивность.

Магнитуда землетрясений обычно определяется по шкале, основанной на записях сейсмографов. Эта шкала известна под названием шкалы магнитуд, или шкалы Рихтера (по имени американского сейсмолога Ч.Ф.Рихтера, предложившего ее в 1935 г.). Магнитуда землетрясения — безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения и некоторого стандартного землетрясения. Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине.

Возрастание магнитуды на одну единицу соответствует 30-кратному увеличению освобожденной энергии в эпицентре.

Максимальное значение магнитуды по введенной Рихтером шкале — около 9 единиц. Минимальные землетрясения, еще ощутимые без приборов, характеризуются магнитудой в пределах 2-3. Землетрясения меньших магнитуд регистрируются только чувствительными сейсмическими приборами.

Колебания почвы при землетрясениях с магнитудами, различающимися на единицу, отличаются по амплитудам сейсмических волн в 10 раз. Таким образом, замечаемые без приборов землетрясения от едва ощутимых до катастрофических, разрушительных, различаются по амплитудам волн, по крайней мере, в миллионы раз. С величинами сейсмической энергии, освобождаемой при землетрясениях, сопоставима энергия атомных и водородных взрывов.

У нас в стране, как и в других странах бывшего Советского Союза, употребляется еще одна характеристика величины землетрясения, эквивалентная магнитуде и называемая энергетическим классом (К).

Энергетические классы землетрясений варьируют в диапазоне значений от 0 до 18-20. В среднем по миру для пересчета магнитуд в значения энергетических классов К принята формула:

В свою очередь, энергетический класс связан с сейсмической энергией простым соотношением:

Е = 10К Джоулей.

Следовательно, магнитуду можно связать с сейсмической энергией следующим образом:

lg E = 4+1,8М.

Приведенный рисунок иллюстрирует среднее количество землетрясений разных магнитуд Ms, ежегодно происходящих на всем земном шаре.

Шкала Рихтера — классификация землетрясений по магнитудам, основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Шкала была предложена в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером (1900‑1985), теоретически обоснована совместно с американским сейсмологом Бено Гутенбергом в 1941‑1945 годах, получила повсеместное распространение во всем мире.

Шкала Рихтера характеризует величину энергии, которая выделяется при землетрясении. Хотя шкала магнитуд в принципе не ограничена, существуют физические пределы величины выделившейся в земной коре энергии.В шкале использован логарифмический масштаб, так что каждое целое значение в масштабе указывает на землетрясение, в десять раз большее по мощности, чем предыдущее.

Землетрясение с магнитудой 6,0 по шкале Рихтера вызовет в 10 раз более сильное колебание грунта, чем землетрясение с магнитудой 5,0 по той же шкале. Магнитуда землетрясения и его полная энергия — не одно и то же. Энергия, выделяющаяся в очаге землетрясения, при увеличении магнитуды на единицу возрастает примерно в 30 раз.Магнитуда землетрясения — безразмерная величина, пропорциональная логарифму отношения максимальных амплитуд определенного типа волн данного землетрясения, измеренных сейсмографом, и некоторого стандартного землетрясения.Существуют различия в методах определения магнитуд близких, удаленных, мелкофокусных (неглубоких) и глубоких землетрясений. Магнитуды, определенные по разным типам волн, отличаются по величине.

Землетрясения разной магнитуды (по шкале Рихтера) проявляются следующим образом: 2,0 — самые слабые ощущаемые толчки; 4,5 — самые слабые толчки, приводящие к небольшим разрушениям; 6,0 — умеренные разрушения; 8,5 — самые сильные из известных землетрясений.

Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9.0, произойти на Земле не могут. Известно, что каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, которые возникают в результате смещения горных масс по разлому. Расчеты показали, что размер очага землетрясения (то есть величина площади, на которой произошло смещение горных пород, которыми и определяется сила землетрясения и его энергия) при слабых, едва ощутимых человеком толчках измеряется в длину и по вертикали несколькими метрами.

При землетрясениях средней силы, когда возникают в каменных зданиях трещины, размеры очага достигают уже километров. Очаги же при самых сильных, катастрофических землетрясениях имеют протяженность 500‑1000 километров и уходят на глубину до 50 километров. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений очаг равен 1000 x 100 километров, т.е. близок к максимальной длине разломов, известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 километров переходит в состояние, близкое к плавлению.

Магнитуда характеризует землетрясение как цельное, глобальное событие и не является показателем интенсивности землетрясения, ощущаемой в конкретной точке на поверхности Земли. Интенсивность или сила землетрясения, измеряемая в баллах, не только сильно зависит от расстояния до очага; в зависимости от глубины центра и типа горных пород сила землетрясений с одинаковой магнитудой может различаться на 2‑3 балла.

Шкала балльности (не шкала Рихтера) характеризует интенсивность землетрясения (эффект его воздействия на поверхности), т.е. измеряет ущерб, нанесенный данной местности. Балльность устанавливается при обследовании района по величине разрушений наземных сооружений или деформаций земной поверхности.

Существует большое число сейсмических шкал, которые можно свести к трем основным группам. В России применяется наиболее широко используемая в мире 12‑балльная шкала МSK‑64 (Медведева‑Шпонхойера‑Карника), восходящая к шкале Меркалли‑Канкани (1902), в странах Латинской Америки принята 10‑балльная шкала Росси‑Фореля (1883), в Японии — 7‑балльная шкала.

Оценка интенсивности, в основу которой положены бытовые последствия землетрясения, легко различаемые даже неопытным наблюдателем, в сейсмических шкалах разных стран различна. Например, в Австралии одну из степеней сотрясения сравнивают с тем «как лошадь трется о столб веранды», в Европе такой же сейсмический эффект описывается так — «начинают звонить колокола», в Японии фигурирует «опрокинутый каменный фонарик».

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Шкала магнитуд

Магнитуда землетрясений — условная логарифмическая величина (т.е. она рассчитывается по формулам), определенная по инструментальным наблюдениям сейсмическими станциями и характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Магнитуда позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии.

Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.

Существует несколько магнитуд и соответственно магнитудных шкал:

• локальная магнитуда (Ml)
• магнитуда, определяемая по поверхностным волнам (Ms)
• магнитуда, определяемая по объемным волнам (Mb)
• моментная магнитуда (Mw)

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений долгое время была локальная шкала магнитуд Рихтера. Эта шкала содержит условные единицы (от 1 до 9,5, где «9,5» — максимальная зарегистрированная на сегодняшний день магнитуда, хотя теоретически она может быть и выше) и возрастанию магнитуды на единицу соответствует 32-кратное увеличение освобождённой сейсмической энергии. Землетрясение с магнитудой 2 едва ощутимо, тогда как магнитуда 7 отвечает нижней границе разрушительных землетрясений, охватывающих большие территории.

С 2002 года Геологическая служба США использует моментную магнитуду для сильных землетрясений. Если в 1970-х — 1980-х годах сильнейшими землетрясениями в истории считались землетрясение у берегов Эквадора (1906) и землетрясение Санрику (1933) с Ml=8,9 у обоих, то с начала 21 века таковым считается Великое Чилийское землетрясение с Mw=9,5, тогда как его Ml=8,4-8,5.

Интенсивность землетрясений не может быть оценена магнитудой и оценивается по тем повреждениям, которые они причиняют в населённых районах. Для этого используют шкалы интенсивности землетрясений.

Шкалы магнитуд

Типичная сейсмограмма. Сжимающие P-волны (следующие за красными линиями) — по сути, звук, проходящий через горную породу — являются самыми быстрыми сейсмическими волнами и приходят первыми, как правило, примерно за 10 секунд для землетрясения на расстоянии около 50 км. Колеблющиеся вбок S-волны (следующие за зелеными линиями) появляются на несколько секунд позже, перемещаясь чуть больше половины скорости P-волн; задержка — прямое указание расстояния до землетрясения. Чтобы достичь точки в 1000 км, S-волнам может потребоваться час. Оба они являются объемными волнами, которые проходят непосредственно через земную кору. За S-волнами следуют различные виды поверхностных волн — волны Лява и волны Рэлея — которые распространяются только по поверхности земли. Поверхностные волны меньше при глубоких землетрясениях, которые меньше взаимодействуют с поверхностью. При неглубоких землетрясениях — глубиной менее 60 км — поверхностные волны сильнее и могут длиться несколько минут; они несут большую часть энергии землетрясения и причиняют самый серьезный ущерб.

Землетрясение излучает энергию в виде различных видов сейсмических волн, характеристики которых отражают природу как разрыва, так и земная кора, через которую проходят волны. Определение магнитуды землетрясения обычно включает определение конкретных видов этих волн на сейсмограмме , а затем измерение одной или нескольких характеристик волны, таких как время, ориентация, амплитуда, частота или продолжительность. Дополнительные настройки выполняются для расстояния, типа земной коры и характеристик сейсмографа , записавшего сейсмограмму.

Различные шкалы величин представляют разные способы определения величины на основе имеющейся информации. Все шкалы магнитуды сохраняют логарифмическую шкалу, разработанную Чарльзом Рихтером, и настроены таким образом, чтобы средний диапазон приблизительно соответствовал исходной шкале «Рихтера».

Большинство шкал магнитуды основаны на измерениях только части землетрясения. сейсмические волны, и поэтому являются неполными. Это приводит к систематической недооценке величины в некоторых случаях, что называется насыщением.

С 2005 года Международная ассоциация сейсмологии и физики недр (IASPEI) стандартизировала процедуры измерения и уравнения для основных шкал магнитуд, M L, M s, mb, mB и mb Lg.

Шкала магнитуды «Рихтера»

Первая шкала для измерения землетрясений звездные величины, разработанные в 1935 году Чарльзом Ф. Рихтером и широко известные как шкала «Рихтера», на самом деле являются местной шкалой величин, обозначенной ML или ML. Рихтер установил две особенности, которые теперь являются общими для всех шкал величин. Во-первых, масштаб является логарифмическим, так что каждая единица представляет десятикратное увеличение амплитуды сейсмических волн. Поскольку энергия волны в 10 раз превышает ее амплитуду, каждая единица магнитуды представляет почти 32-кратное увеличение сейсмической энергии (силы) землетрясения.

Во-вторых, Рихтер произвольно определил нулевую точку по шкале, где землетрясение на расстоянии 100 км вызывает максимальное горизонтальное смещение 0,001 миллиметра (1 мкм или 0,00004 дюйма) на сейсмограмме, записанной торсионным сейсмографом Вуда-Андерсона. Последующие шкалы магнитуд калибруются так, чтобы они приблизительно соответствовали исходной «шкале Рихтера» (местная) около 6 звездной величины.

Все «Местные» (ML) величины основаны на максимальной амплитуде сотрясения земли, без различение различных сейсмических волн. Они недооценивают силу:

• отдаленных землетрясений (более ~ 600 км) из-за затухания S-волн,
• глубоких землетрясений, потому что поверхностные волны меньше, и
• из сильные землетрясения (с М ~ 7), потому что они не учитывают продолжительность сотрясений.

Первоначальная шкала «Рихтера», разработанная в геологическом контексте Южной Калифорнии и Невады, позже оказалась неточной для землетрясений в центральная и восточная части континента (всюду к востоку от Скалистых гор ) из-за различий в континентальной коре. Все эти проблемы побудили к разработке других шкал.

Большинство сейсмологических органов, таких как Геологическая служба США, сообщают о землетрясениях с магнитудой выше 4,0 как моментной магнитудой (ниже), которую пресса описывает как «магнитуду Рихтера».

Другие «местные» шкалы звездных величин

Первоначальная «местная» шкала Рихтера была адаптирована для других местностей. Они могут быть помечены как «ML» или с строчной буквы «l», либо Ml, либо Ml. (Не путать с российской шкалой MLH для поверхностных волн.) Сравнимость значений зависит от того, были ли адекватно определены местные условия и правильно ли скорректирована формула.

Шкала звездных величин Японского метеорологического агентства

В Японии для неглубоких (глубина <60 км) землетрясений в радиусе 600 км Японское метеорологическое агентство рассчитывает магнитуду, обозначенную MJMA, MJMAили MJ. (Их не следует путать с моментными величинами, вычисляемыми JMA, которые помечены M w (JMA) или M, ни с шкалой интенсивности Шиндо.) Величины JMA основаны (как обычно с местными масштабами) от максимальной амплитуды колебаний грунта; они «довольно хорошо» согласуются с магнитудой сейсмического момента M w в диапазоне от 4,5 до 7,5, но недооценивают большие магнитуды.

Шкалы магнитуд объемных волн

Объемные волны состоят из P-волн, которые приходят первыми (см. Сейсмограмму), или S-волн, или отражение того и другого. Объемные волны проходят через породу напрямую.

Шкала мБ

Исходная «величина объемной волны» — мБ или mB(верхний регистр «B») — была разработан Gutenberg (1945b, 1945c) и Gutenberg Richter (1956) ошибка harvtxt: нет цели: CITEREFGutenbergRichter1956 (help ) преодолеть ограничения по расстоянию и величине шкалы M L, присущие использованию поверхностных волн. mB основан на P- и S-волнах, измеренных за более длительный период, и не достигает насыщения примерно до M 8. Однако он не чувствителен к событиям, меньшим, чем M 5,5. Использование mB, как первоначально определено, было в значительной степени отказано, теперь оно заменено стандартизированной шкалой mBBB.

Mb scale

Шкала mb или mb(строчные буквы «m» и «b») аналогичен mB, но использует только P-волны, измеренные в первые несколько секунд на конкретной модели короткопериодического сейсмографа. Он был введен в 1960-х годах с созданием Всемирной стандартизированной сети сейсмографов (WWSSN); короткий период улучшает обнаружение более мелких событий и лучше распознает тектонические землетрясения и подземные ядерные взрывы.

Измерение mb менялось в несколько раз. Как первоначально определил Гутенберг (1945c), mbбыл основан на максимальной амплитуде волн в первые 10 секунд или более. Однако продолжительность периода влияет на получаемую величину. Ранняя практика USGS / NEIC заключалась в измерении mb на первой секунде (только первых нескольких зубцах P), но с 1978 года они измеряют первые двадцать секунд. Современная практика заключается в измерении короткопериодической шкалы mb менее трех секунд, в то время как широкополосная шкала mBBBизмеряется с периодами до 30 секунд.

MbLgшкала

Различия в земной коре, лежащей в основе Северной Америки к востоку от Скалистые горы делают эту местность более чувствительной к землетрясениям. Здесь показано: Ново-Мадридское землетрясение 1895 г. с М ~ 6 ощущалось на большей части центральной территории США, а землетрясение Нортридж 1994 г., хотя почти в десять раз сильнее с М 6,7, ощущалось только в южной Калифорнии. Из информационного бюллетеня USGS 017-03.

Региональная шкала mbLg- также обозначается mb_Lg, mbLg, MLg (USGS), Mn и mN- был разработан Nuttli (1973) для проблемы, с которой исходная шкала M L не могла справиться: вся Северная Америка к востоку от Скалистые горы. Шкала M L была разработана в южной Калифорнии, которая расположена на блоках океанической коры, обычно базальта или осадочных пород, которые срослись с континентом. К востоку от Скалистых гор континент представляет собой кратон, толстую и в основном стабильную массу континентальной коры, которая в основном состоит из гранита, более твердой породы с различными сейсмическими характеристиками. В этой области шкала M L дает аномальные результаты для землетрясений, которые по другим параметрам казались эквивалентными землетрясениям в Калифорнии.

Наттли решил эту проблему, измерив амплитуду короткопериодических (~ 1 сек) волн Lg, сложной формы волны Лява, которая, хотя и была поверхностной волной, как он обнаружил, обеспечивала результат более тесно связан со шкалой mb, чем шкала M s. Волны Lg быстро затухают на любом пути океана, но хорошо распространяются через гранитную континентальную кору, и Mb Lg часто используется в областях со стабильной континентальной корой; он особенно полезен для обнаружения подземных ядерных взрывов.

Масштаб магнитуды поверхностных волн

Поверхностные волны распространяются вдоль поверхности Земли, и в основном это либо волны Рэлея, либо Волны любви. При неглубоких землетрясениях поверхностные волны несут большую часть энергии землетрясения и являются наиболее разрушительными. Более глубокие землетрясения, имеющие меньшее взаимодействие с поверхностью, вызывают более слабые поверхностные волны.

Шкала магнитуды поверхностных волн, по-разному обозначаемая как Ms, MSи Ms, основана на методике, разработанной Бено Гутенбергом в 1942 году для измерения мелких землетрясений, более сильных или более удаленных, чем могла выдержать исходная шкала Рихтера.. Примечательно, что он измерял амплитуду поверхностных волн (которые обычно производят самые большие амплитуды) в течение периода «около 20 секунд». Масштаб M s приблизительно совпадает с M L на уровне ~ 6, затем расходится на половину величины. В редакции Nuttli (1983), иногда обозначаемой MSn, измеряются только волны первой секунды.

Модификация — «формула Москва-Прага» — была предложена в 1962 г. и рекомендована ИПГЭИ в 1967 г.; это основа стандартизированной шкалы Ms20(Ms_20, Ms(20) ). «Широкополосный» вариант (Ms_BB, Ms(BB) ) измеряет максимальную амплитуду скорости в цуге рэлеевских волн в течение периодов до 60 секунд. Шкала MS7, используемая в Китае, представляет собой вариант M s, откалиброванный для использования с долгопериодическим сейсмографом китайского производства «type 763».

MLH шкала, используемая в некоторых частях России, на самом деле представляет собой магнитуду поверхностных волн.

Шкалы магнитуд моментов и энергии

Другие шкалы магнитуд основаны на аспектах сейсмических волн, которые лишь косвенно и не полностью отражают силы землетрясения, связаны с другими факторами и, как правило, ограничены в некоторых отношениях по величине, глубине очага или расстоянию. Шкала моментной магнитуды — Mw или Mw- разработана Канамори (1977) и Хэнксом и Канамори (1979) ошибка harvtxt: нет цели: CITEREFHanksKanamori1979 ( help ), основан на сейсмическом моменте, M0землетрясения, измерении того, сколько работы землетрясение совершает при скольжении одного участка скалы мимо другого участка скалы. Сейсмический момент измеряется в ньютон-метрах (Н • м или Нм) в системе СИ измерения или дин-сантиметрах (дин-см) в старая система CGS. В простейшем случае момент можно рассчитать, зная только величину проскальзывания, площадь разрыва или проскальзывания поверхности и коэффициент сопротивления или трения. Эти факторы могут быть оценены для существующего разлома, чтобы определить силу прошлых землетрясений или то, что можно ожидать в будущем.

Сейсмический момент землетрясения можно оценить различными способами, которые являются основой Mwb, Mwr, Mwc, Mww, Mwp, Miи Mwpd, все подтипы общей шкалы M w. Подробнее см. Шкала моментных величин § Подтипы.

Сейсмический момент считается наиболее объективной мерой «размера» землетрясения с точки зрения общей энергии. Однако он основан на простой модели разрыва и некоторых упрощающих допущениях; он неверно предполагает, что доля энергии, излучаемой в виде сейсмических волн, одинакова для всех землетрясений.

Большая часть общей энергии землетрясения, измеренной с помощью M w, рассеивается в виде трения (приводящего к нагреву корочки). Потенциал землетрясения вызвать сильное сотрясение земли зависит от сравнительно небольшой доли энергии, излучаемой в виде сейсмических волн, и лучше измеряется по шкале магнитуды энергии, Me. Доля общей энергии, излучаемой сейсмическими волнами, сильно варьируется в зависимости от механизма очага и тектонической среды; M e и M w для очень похожих землетрясений могут различаться на 1,4 единицы.

Несмотря на полезность шкалы M e, она обычно не используется из-за трудностей с оценкой излучаемой сейсмической энергии.

Шкала энергетического класса (К-класс)

K(от русского слова «класс» в смысле категории) — это мера магнитуды землетрясения по энергетическому классу или системе K-класса, разработанная в 1955 г. советскими сейсмологами в отдаленном Гармском (Таджикистане ) регионе Центральной Азии; в пересмотренном виде он все еще используется при локальных и региональных землетрясениях во многих государствах, ранее входивших в состав Советского Союза (включая Кубу). Основываясь на сейсмической энергии (K = log E S, в Джоулях ), сложность его реализации с использованием технологий того времени привела к пересмотру в 1958 и 1960 годах. Адаптация к местным условиям привело к различным региональным шкалам K, таким как KFи KS.

. Значения K являются логарифмическими, аналогичными величине в стиле Рихтера, но имеют другой масштаб и нулевую точку. Значения K в диапазоне от 12 до 15 приблизительно соответствуют M от 4,5 до 6. M (K), M(K) или, возможно, MKуказывает величину M, рассчитанную на основе энергии класс K.

Шкалы магнитуд цунами

Землетрясения, вызывающие цунами, обычно разрушаются относительно медленно, выделяя больше энергии в более длительные периоды (более низкие частоты), чем обычно используются для измерения магнитуды. Любой перекос в спектральном распределении может привести к цунами большего или меньшего размера, чем ожидалось при номинальной магнитуде. Шкала магнитуд цунами, Mt, основана на корреляции, проведенной Кацуюки Абэ сейсмического момента землетрясения (M 0) с амплитудой волн цунами, измеренной датчиками приливов. Первоначально предназначенная для оценки магнитуды исторических землетрясений, когда сейсмические данные отсутствуют, но существуют приливные данные, корреляция может быть обращена для прогнозирования высоты прилива на основе магнитуды землетрясения. (Не путать с высотой приливной волны или наката, которая является эффектом интенсивности, контролируемым местной топографией.) В условиях низкого уровня шума можно прогнозировать волны цунами размером всего 5 см, что соответствует землетрясению. M ~ 6.5.

Другая шкала, имеющая особое значение для предупреждений о цунами, — мантийная шкала магнитуды, Mm. Это основано на волнах Рэлея, проникающих в мантию Земли, и их можно определить быстро и без полного знания других параметров, таких как глубина землетрясения.

Шкалы продолжительности и магнитуды Кода

Mdобозначают различные шкалы, которые оценивают величину по продолжительности или длине некоторой части последовательности сейсмических волн. Это особенно полезно для измерения местных или региональных землетрясений, как мощных землетрясений, которые могут вывести сейсмометр за пределы шкалы (проблема с ранее используемыми аналоговыми приборами), так и предотвращения измерения максимальной амплитуды волны, а также слабых землетрясений, максимальная амплитуда которых не точно измерено. Даже для отдаленных землетрясений измерение продолжительности сотрясения (а также амплитуды) позволяет лучше измерить общую энергию землетрясения. Измерение длительности включено в некоторые современные шкалы, такие как шкалы M wpd и mB c.

Mc, как правило, измеряют длительность или амплитуду части сейсмической волны, кода. Для небольших расстояний (менее ~ 100 км) они могут обеспечить быструю оценку магнитуды до того, как станет известно точное местоположение землетрясения.

Шкалы макросейсмической магнитуды

Шкалы магнитуды обычно основаны на инструментальных измерениях некоторые аспекты сейсмической волны, записанные на сейсмограмме. Там, где таких записей нет, магнитуды можно оценить на основе отчетов о макросейсмических событиях, например, описанных шкалами интенсивности.

Один из подходов для этого (разработан Бено Гутенбергом и Чарльзом Рихтером в 1942) связывает наблюдаемую максимальную интенсивность (предположительно, над эпицентром), обозначенную I 0 (заглавная I с нулем в нижнем индексе), с величиной. Было рекомендовано обозначать рассчитанные на этой основе звездные величины M w(I0), но иногда они обозначаются более общим Mms.

Пиковая скорость грунта (PGV) и Пиковое ускорение грунта (PGA) — это мера силы, которая вызывает разрушительное сотрясение грунта. В Японии сеть акселерометров сильных движений предоставляет данные PGA, которые позволяют проводить корреляцию на конкретном участке с землетрясениями различной магнитуды. Эту корреляцию можно инвертировать, чтобы оценить сотрясение земли в этом месте из-за землетрясения заданной магнитуды на заданном расстоянии. На основе этого карта, показывающая области вероятного повреждения, может быть подготовлена ​​в течение нескольких минут после реального землетрясения.

Другие шкалы магнитуд

Многие шкалы магнитуды землетрясений были разработаны или предложены, некоторые из которых так и не получили широкого признания и остающийся лишь в виде неясных ссылок в исторических каталогах землетрясений. Другие шкалы использовались без определенного названия, часто называемые «методом Смита (1965)» (или подобным языком), авторы часто пересматривают свой метод. Кроме того, сейсмологические сети различаются по способу измерения сейсмограмм. Если подробности определения звездной величины неизвестны, в каталогах будет указана шкала неизвестно (по-разному Unk, Ukn или UK ). В таких случаях величина считается общей и приблизительной.

Метка Mh(«величина определяется вручную») использовалась там, где величина слишком мала или данные слишком малочисленны (обычно от аналогового оборудования) для определения местной величины или множественных потрясений или культурных шум усложняет записи. Сейсмическая сеть Южной Калифорнии использует эту «величину» там, где данные не соответствуют критериям качества.

Особым случаем является каталог «Сейсмичность Земли» Gutenberg Richter (1954).. Провозглашенные важной вехой в качестве всеобъемлющего глобального каталога землетрясений с единообразно рассчитанными магнитудой, они никогда не публиковали полных деталей того, как они определяли эти магнитуды. Следовательно, в то время как некоторые каталоги идентифицируют эти величины как MGR, в других используется UK (что означает «неизвестный вычислительный метод»). Последующее исследование показало, что многие значения M s «значительно завышены». Дальнейшие исследования показали, что большинство магнитуд M GR «в основном составляют M s для больших толчков на глубине менее 40 км, но в основном равны mB для больших толчков на глубинах 40–60 км.. » Гутенберг и Рихтер также использовали курсив, не полужирный «M без нижнего индекса» — также используемый в качестве общей величины, и не путать с жирным, не курсивом M, используемым для моментной величины — и «унифицированная величина» м (жирным шрифтом). Хотя эти термины (с различными корректировками) использовались в научных статьях до 1970-х годов, сейчас они представляют только исторический интерес. Обычная (не курсив, не жирный шрифт) заглавная буква «M» без нижнего индекса часто используется для обозначения величины в целом, где точное значение или конкретный масштаб не важны.

Внешние ссылки

• Перспектива: графическое сравнение выделения энергии землетрясений — Тихий океан Центр предупреждения о цунами
• USGS ShakeMap Предоставляет карты движения грунта и интенсивности сотрясений в режиме реального времени после значительных землетрясений.

Магнитуда землетрясения и интенсивность землетрясений

Земная кора подвергается тектоническим нагрузкам. сил. Когда это напряжение становится достаточно большим, чтобы разорвать кору или преодолеть трение, препятствующее проскальзыванию одного блока коры мимо другого, высвобождается энергия, часть которой в виде различных видов сейсмических волн, вызывающих сотрясение земли или дрожь.

Магнитуда — это оценка относительного «размера» или силы землетрясения и, следовательно, его возможности вызвать сотрясение земли. Это «приблизительно связано с высвободившейся сейсмической энергией».

Изосейсмическая карта для землетрясения 1968 года в штате Иллинойс. Неравномерное распределение сотрясений возникает из-за изменений геологии и / или условий грунта.

Интенсивность относится к силе или силе сотрясений в данном месте и может быть связана с максимальной скоростью грунта. С помощью карты изосейст наблюдаемых интенсивностей (см. Иллюстрацию) магнитуду землетрясения можно оценить как по максимальной наблюдаемой интенсивности (обычно, но не всегда вблизи эпицентра ), так и по протяженности территории, где ощущалось землетрясение.

Интенсивность местных сотрясений зависит от нескольких факторов, помимо силы землетрясения, одним из наиболее важных является состояние почвы. Например, толстые слои мягкой почвы (например, насыпь) могут усиливать сейсмические волны, часто на значительном расстоянии от источника, в то время как осадочные бассейны часто резонируют, увеличивая продолжительность сотрясений. Вот почему во время землетрясения 1989 г. в Лома-Приета район Марина в Сан-Франциско был одним из наиболее пострадавших районов, хотя он находился почти в 100 км от эпицентра. Геологические структуры также были важны, например, там, где сейсмические волны, проходящие под южной оконечностью залива Сан-Франциско, отражались от основания земной коры в направлении Сан-Франциско и Окленда. Подобный эффект направил сейсмические волны между другими крупными разломами в этом районе.

Шкала интенсивности землетрясений

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения.

В мире используется несколько шкал интенсивности:

• в России — шкала Медведева — Шпонхойера — Карника
• в Европейском союзе — европейская макросейсмическая шкала (EMS)
• в Японии — шкала Японского метеорологического агентства (Shindo)
• в США — модифицированная шкала Меркалли (MM)

Шкала интенсивности землетясений Медведева — Шпонхойера — Карника

12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника была опубликована в 1964 году Сергеем Васильевичем Медведевым из СССР, Вильгельмом Шпонхойером (Wilhelm Sponheuer) из ГДР и Витом Карником (Vít Kárník) из Чехословакии и получила широкое распространение в Европе и СССР.
MSK-64 лежит в основе СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».

Европейская макросейсмическая шкала интенсивности землетрясений (EMS)

Это основная шкала для оценки сейсмической интенсивности в европейских странах, также используется в ряде стран за пределами Европы. Была принята в 1998 году как обновление тестовой версии 1992 года и носит название EMS-98.

История EMS началась в 1988 году, когда Европейская сейсмологическая комиссия (ЕСК) решила пересмотреть и обновить шкалу Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64), которая использовалась в своей основной форме в Европе почти четверть века. После более чем пяти лет интенсивных исследований и разработок и четырехлетнего периода тестирования новая шкала была официально выпущена. В 1996 году на XXV Генеральной Ассамблее ЕСК в Рейкьявике была принята резолюция, рекомендующая принять новую шкалу в странах-членах Европейской сейсмологической комиссии.

Европейская макросейсмическая шкала EMS-98 является первой шкалой интенсивности землетрясения, направленной на поощрение сотрудничества между инженерами и сейсмологами, а не для использования сейсмологами в одиночку. Она поставляется с подробным руководством, которое включает в себя принципы, иллюстрации и примеры применения.

В отличие от магнитуды землетрясения, выражающей количество сейсмической энергии, выделившейся в результате землетрясения, EMS-98 определяет, насколько сильно воздействует землетрясение на определенное место. EMS-98 является 12-балльной шкалой.

Шкала интенсивности Японского метеорологического агентства

Это шкала считается 7-балльной, но фактически содержит 10 уровней (от 0 до 4, 5 «минус», 5 «плюс», 6 «минус», 6 «плюс» и 7).

Интенсивность землетрясения 0 — незаметно для людей, пиковое (максимальное) ускорение грунта 0,008 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 1 — ощущается только некоторыми людьми в помещении, пиковое ускорение толчков 0,008–0,025 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 2 — толчки ощущают большинство людей в зданиях. Некоторые люди просыпаются. Висячие предметы немного раскачиваются, например лампы. Колебания грунта имеют ускорнения 0,025-0,08 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 3 — некоторые люди пугаются. Посуда в шкафах иногда постукивает. Немного раскачиваются электрические провода. Ускорение поверхности земли 0,08-0,25 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 4 — многие люди испытывают испуг. Некоторые люди пытаются уйти от опасности. Большинство спящих людей просыпается. Подвесные вещи качаются, посуда в шкафу гремит. Нестабильные мелкие вещи иногда падают. Электропровода качаются, люди на улице и некоторые в автомобиле ощущают вибрацию. Ускорение поверхности земли 0,25-0,80 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 5-минус (5-lower, 5弱) — большинство людей пытаются спастись от опасности. Некоторым людям обнаруживают, что трудно передвигаться. Подвешенные предметы сильно раскачиваются. Наиболее неустойчивые вещи падают. Иногда посуда в шкафу и книги на полке падают, мебель смещается. Люди замечают качание столбов. Иногда, разбиваются и падают стекла. Неармированные бетонные блоки стен трескаются, дороги получают повреждения. Иногда повреждаются стены и колонны слабо-сейсмоустойчивых домов. Устройства безопасности отключают газоснабжение в некоторых домах. В редких случаях повреждаются водопроводные трубы, отключается водоснабжение. Могут быть локальные отключения электроичества. Иногда появляются трещины в мягких грунтах и происходят камнепады в горных районах. 0,80-1,40 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 5-плюс (5-upper, 5強) — многие люди значительно пугаются и с трудом передвигаются. Большинство посуды и книг падают с полок. Иногда падает тяжелая мебель, раздвижные двери выскальзывают из направляющих, а деформация дверных косяков заклинивает входные двери. Во многих случаях неармированные бетонные блоки сооружений разрушаются. Многие автомобили останавливаются из-за трудности управления. Иногда падают плохо установленные торговые автоматы. Иногда малосейсмостойкие дома (less earthquake-resistant houses) получают серьезные повреждения стен, колонн; наклоняются. Иногда образуются большие трещины в стенах, балках зданий. В стенах даже весьма сейсмостойких зданий возможны трещины в стенах. Иногда повреждаются газопроводные и водопроводные трубы. Отключения газа и водоснабжения происходят в целых районах. Иногда появляются трещины в мягком грунте, случаются камнепады на склонах в горах. 1,40-2,50 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 6-минус (6-lower, 6弱)
Трудно устоять на ногах. Много тяжелой и незакреплённой мебели перемещается и падает. Во многих случаях невозможно открыть двери. В некоторых зданиях падает настенная плитка и стекла. Иногда слабо сейсмостойкие дома разрушаются. Повреждаются стены и колонны даже весьма сейсмостойких домов — в стенах, колоннах и балках образуются большие трещины. Повреждаются газопроводы и водопровод. В некоторых регионах происходят отключение электроснабжения. Иногда появляются трещины в земле, происходят оползни. 2,50-3,15 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 6-плюс (6-upper, 6強)
Невозможно устоять на ногах, передвижение возможно ползком. Перемещается и падает большинство тяжелой и незафиксированной мебели. Во многих зданиях падает облицовочная настенная плитки и стекла. Большинство неармированных бетонных блоков стен разрушается. Разрушаются многие несейсмостойкие дома. В некоторых случаях стены и колонны весьма сейсмостойких домов сильно повреждены. В некоторых случаях, получают ущерб стены и колонны даже весьма сейсмостойких зданий. Иногда повреждены магистральные газопроводов и водоводы. Электроснабжение прерывается в некоторых регионах. Иногда газоснабжение и водоснабжение прекращается на большой площади. Иногда появляются трещины в земле и происходят оползни. 3,15-4,00 м/сек2.

Интенсивность землетрясения 7
Броски и тряска делают невозможным передвижение по своему желанию. Большинство мебели перемещается и подпрыгивает. В большинстве зданий разрушается облицовочная плитка и стёкла. В некоторых случаях разрушаются железобетонные стены. Иногда даже очень сейсмостойкие здания получают серьезные повреждения и наклоняются. Снабжение газом и электричеством прекращается на в больших областях. Земля значительно деформированна большими трещинами и щелями, происходят оползни. Иногда происходит изменение рельефа. Ускорение подземных толчков больше 4 м/сек

Модифицированная шкала интенсивности землетрясений Меркалли

Применяется для определения интенсивности землетрясения по внешним признакам, на основе данных о разрушениях. Может быть применена в том случае, когда отсутствуют прямые данные об интенсивности подземных толчков, например, из-за отсутствия соответствующего оборудования. В шкале Меркалли для определения степени интенсивности землетрясения используются римские цифры.

Шкала названа по имени Джузеппе Меркалли, который заложил основы её использования в 1883 и 1902 годах. Позднее Чарльзом Рихтером в шкалу были внесены изменения, после чего её стали называть модифицированной шкалой Меркалли (MM). Сейчас шкала Меркалли используется в основном в США.