Модифицированная шкала интенсивности Меркалли
| Часть серии о |
| Землетрясения |
|---|
 |
Модифицированная шкала интенсивности Меркалли ( MM , MMI или MCS ) измеряет последствия землетрясения в данном месте. Это контрастирует с сейсмической магнитудой, обычно сообщаемой о землетрясении.
Шкалы магнитуд измеряют внутреннюю силу или силу землетрясения – события, происходящего на большей или меньшей глубине. (" Широко используется шкала M w ".) Шкала ММ измеряет интенсивность сотрясений в любом конкретном месте на поверхности. Она была разработана на основе Джузеппе Меркалли 1902 шкалы интенсивности Меркалли года.
Хотя тряска, возникающая на поверхности, вызвана сейсмической энергией, выделяемой землетрясением, землетрясения различаются по тому, какая часть их энергии излучается в виде сейсмических волн. Они также различаются по глубине, на которой залегают; более глубокие землетрясения меньше взаимодействуют с поверхностью, их энергия распространяется по большему объему, а энергия, достигающая поверхности, распространяется по большей площади. Интенсивность тряски локализована. землетрясения Обычно она уменьшается по мере удаления от эпицентра , но может усиливаться в осадочных бассейнах и в некоторых типах рыхлых почв.
Шкалы интенсивности классифицируют интенсивность эмпирически на основе эффектов, о которых сообщают неподготовленные наблюдатели, и адаптированы к эффектам, которые могут наблюдаться в конкретном регионе. [1] Не требуя инструментальных измерений, они полезны для оценки магнитуды и местоположения исторических (доинструментальных) землетрясений: наибольшая интенсивность обычно соответствует эпицентральной области, а их степень и протяженность (возможно, дополненную знанием местных геологических условий) можно сравнить. с другими местными землетрясениями, чтобы оценить магнитуду.
История
[ редактировать ]Итальянский вулканолог Джузеппе Меркалли сформулировал свою первую шкалу интенсивности в 1883 году. [2] У нее было шесть степеней или категорий, она была описана как «просто адаптация» стандартной тогда шкалы Росси-Фореля в 10 градусов, а теперь «более или менее забыта». [3] Вторая шкала Меркалли, опубликованная в 1902 году, также была адаптацией шкалы Росси-Фореля, сохранив 10 градусов и расширив описания каждой степени. [4] Эта версия «нашла одобрение пользователей» и была принята Центральным управлением метеорологии и геодинамики Италии. [5]
В 1904 году Адольфо Канкани предложил добавить две дополнительные степени для очень сильных землетрясений: «катастрофа» и «огромная катастрофа», создав таким образом 12-градусную шкалу. [6] Поскольку его описания были недостаточными, Август Генрих Зиберг дополнил их в 1912 и 1923 годах и указал пиковое ускорение грунта для каждого градуса. [7] [8] Это стало известно как «шкала Меркалли – Канкани, сформулированная Зибергом», или «шкала Меркалли – Канкани – Зиберга», или просто «MCS». [8] Он широко использовался в Европе и до сих пор используется в Италии Национальным институтом геофизики и вулканологии (INGV). [9]
Когда Гарри О. Вуд и Фрэнк Нойман перевели ее на английский язык в 1931 году (наряду с модификацией и сжатием описаний, а также удалением критериев ускорения), они назвали ее «модифицированной шкалой интенсивности Меркалли 1931 года» (MM31). [10] Некоторые сейсмологи называют эту версию «шкалой Вуда – Неймана». [8] У Вуда и Ноймана также была сокращенная версия с меньшим количеством критериев оценки степени интенсивности.
Шкала Вуда-Неймана была пересмотрена в 1956 году Чарльзом Фрэнсисом Рихтером и опубликована в его влиятельном учебнике «Элементарная сейсмология» . [11] Не желая, чтобы эту шкалу интенсивности путали с разработанной им шкалой Рихтера , он предложил назвать ее «модифицированной шкалой Меркалли 1956 года» (ММ56). [8]
В своем сборнике исторических данных по сейсмичности в США 1993 г. [12] Карл Стовер и Джерри Коффман проигнорировали редакцию Рихтера и назначили интенсивности в соответствии со своей слегка измененной интерпретацией шкалы Вуда и Неймана 1931 года: [а] фактически создавая новую, но в значительной степени недокументированную версию шкалы. [13]
Основой, на которой Геологическая служба США (и другие агентства) определяет интенсивность, номинально является MM31 Вуда и Неймана. Однако это обычно интерпретируется с модификациями, резюмированными Стовером и Коффманом, поскольку за десятилетия, прошедшие после 1931 года, «некоторые критерии были более надежными, чем другие, как индикаторы уровня сотрясения грунта». [14] Кроме того, строительные нормы и методы изменились, что сделало большую часть застроенной среды более прочной; из-за этого заданная интенсивность сотрясений земли кажется слабее. [15] Кроме того, некоторые первоначальные критерии наиболее интенсивных степеней (Х и выше), такие как изогнутые рельсы, трещины грунта, оползни и т. д., «связаны не столько с уровнем сотрясения грунта, сколько с наличием условий грунта, подверженных впечатляющий провал». [14]
Категории «катастрофа» и «огромная катастрофа», добавленные Канкани (XI и XII), используются настолько редко, что в настоящее время практика Геологической службы США заключается в объединении их в одну категорию «Экстремальная», сокращенно «X+». [16]
Масштабные значения
[ редактировать ]Меньшие степени шкалы MMI обычно описывают то, как люди ощущают землетрясение. Большие цифры шкалы основаны на наблюдаемых структурных повреждениях.
В этой таблице приведены MMI, которые обычно наблюдаются в местах вблизи эпицентра землетрясения. [17]
| Уровень шкалы | Пиковое ускорение движения (прибл.) [18] | Условия грунта | Известные примеры |
|---|---|---|---|
| Я. Не почувствовал | <0,0005 г 0 (0,0049 м/с 2 ) | Не ощущается, за исключением очень немногих в особенно благоприятных условиях. | |
| II. Слабый | 0,003 г 0 (0,029 м/с 2 ) | Ощущают лишь немногие люди в состоянии покоя, особенно на верхних этажах зданий. Хрупко подвешенные предметы могут раскачиваться. | |
| III. Слабый | Ощущается весьма заметно людьми внутри помещений, особенно на верхних этажах зданий: многие люди не признают это землетрясением. Стоящие транспортные средства могут слегка раскачиваться. Вибрации аналогичны проезжающему грузовику, длительность оценивается. | Землетрясение 1992 года в Никарагуа | |
| IV. Свет | 0,028 г 0 (0,27 м/с 2 ) | В течение дня многие чувствуют себя в помещении, немногие — на открытом воздухе: ночью некоторые просыпаются. Посуда, окна и двери потрепаны; стены издают треск. Ощущения подобны удару тяжелого грузовика по зданию. Стоящие автомобили заметно раскачивает. | Пангандаранское землетрясение и цунами 2006 г. |
| V. Moderate | 0,062 г 0 (0,61 м/с 2 ) | Ощущается почти всеми; многие проснулись: некоторая посуда и окна разбиты. Нестабильные предметы опрокидываются. Маятниковые часы могут остановиться. | Землетрясение и цунами в Ментавай 2010 г. |
| МЫ. Сильный | 0,12 г 0 (1,2 м/с 2 ) | Ощущается всеми, и многие пугаются. Некоторая тяжелая мебель передвинута; Встречаются несколько случаев отпадения штукатурки . Повреждения незначительные. | Землетрясение в Западном Сулавеси 2021 г. |
| VII. Очень сильный | 0,22 г 0 (2,2 м/с 2 ) | Ущерб в зданиях хорошего дизайна и постройки незначительный; но от легкой до умеренной в хорошо построенных обычных постройках; ущерб значителен в плохо построенных или плохо спроектированных сооружениях; некоторые дымоходы сломаны. Это заметили автомобилисты. | Землетрясение в Афганистане, май 1998 г. и землетрясения в Гиндукуша 2002 г. |
| VIII. Серьезный | 0,40 г 0 (3,9 м/с 2 ) | Повреждения незначительные в специально спроектированных конструкциях; значительные повреждения обычных капитальных зданий с частичным обрушением. Велик урон в плохо построенных сооружениях. Падение дымоходов, заводских труб, колонн, памятников, стен. Тяжелая мебель перевернулась. Песок и грязь выбрасываются в небольших количествах. Изменения в колодезной воде. Автомобилисты обеспокоены. | Землетрясения на Суматре 2009 г. , Землетрясение на Гаити 2021 г. , и землетрясения в Герате 2023 г. |
| IX. Жестокий | 0,75 г 0 (7,4 м/с 2 ) | В специально спроектированных конструкциях повреждения значительны; хорошо спроектированные каркасные конструкции выбиваются из строя. Повреждения значительных зданий с частичным обрушением. Здания сдвинуты с фундамента. Происходит сжижение . Подземные трубы разорваны. | Землетрясение в Джокьякарте , 2006 г. Землетрясение и цунами в Тохоку 2011 г. и землетрясение Аль-Хауз 2023 г. |
| X. Экстрим | >1,39 г 0 (13,6 м/с 2 ) | Некоторые хорошо построенные деревянные конструкции разрушены; большинство каменных и каркасных конструкций разрушаются вместе с фундаментами. Рельсы погнуты. Значительные оползни происходят с берегов рек и крутых склонов. Перемещенный песок и грязь. Вода плескалась по берегам. | Землетрясение на Гаити 2010 г. , Землетрясение в Непале, апрель 2015 г. , в 2018 г. землетрясение и цунами в Сулавеси |
| XI. Экстрим | Лишь немногие (если таковые имеются) (каменные) конструкции сохранились. Мосты разрушены. В земле прорываются широкие трещины. Подземные трубопроводы полностью выведены из эксплуатации. Земля оседает и оползает в мягком грунте. Рельсы сильно погнуты. | Землетрясение в Кобе , 1995 год. Кашмирское землетрясение 2005 года , и землетрясение в Сычуани 2008 г. | |
| XII. Экстрим | Ущерб тотальный. На поверхности земли видны волны. Линии обзора и уровень искажены. Предметы подбрасываются вверх в воздух. | Эрзинджанское землетрясение 1939 года , Землетрясение в Вальдивии 1960 года , и землетрясения в Турции и Сирии 2023 г. |
Корреляция с величиной
[ редактировать ]| Величина | Типичная максимальная модифицированная интенсивность Меркалли |
|---|---|
| 1.0–3.0 | я |
| 3.0–3.9 | II – III |
| 4.0–4.9 | IV–V |
| 5.0–5.9 | VI-VII |
| 6.0–6.9 | VII–IX |
| 7.0 и выше | VIII или выше |
| Сравнение магнитуды/интенсивности, Геологическая служба США | |
Величина и интенсивность, хотя и связаны, но являются совершенно разными понятиями. Магнитуда является функцией энергии, выделяемой землетрясением, тогда как интенсивность представляет собой степень сотрясения, испытываемого в точке на поверхности, и варьируется от некоторой максимальной интенсивности в эпицентре или вблизи него до нуля на расстоянии. Это зависит от многих факторов, включая глубину гипоцентра , рельеф местности, расстояние от эпицентра, усиливают ли подстилающие слои там сотрясения поверхности и какую-либо направленность, обусловленную механизмом землетрясения. Например, землетрясение магнитудой 7,0 в Сальте , Аргентина, в 2011 году, глубиной 576,8 км, имело максимальную ощущаемую силу V, [19] в то время как событие магнитудой 2,2 в Барроу-ин-Фернесс , Англия, в 1865 году на глубине около 1 км имело максимальную ощущаемую интенсивность VIII. [20]
Небольшая таблица представляет собой приблизительный ориентир по шкале MMI. [17] [21] Цвета и описательные названия, показанные здесь, отличаются от тех, которые используются на некоторых картах встряски в других статьях.
Оценка интенсивности площадки и ее использование при оценке сейсмической опасности
[ редактировать ]Десятки уравнений для прогнозирования интенсивности [22] были опубликованы для оценки макросейсмической интенсивности в определенном месте с учетом магнитуды, расстояния от источника до места и, возможно, других параметров (например, местных условий). Они аналогичны уравнениям прогнозирования движения грунта для оценки инструментальных параметров сильных движений, таких как пиковое ускорение грунта . Доступна сводка уравнений прогнозирования интенсивности. [23] Такие уравнения можно использовать для оценки сейсмической опасности с точки зрения макросейсмической интенсивности, которая имеет то преимущество, что более тесно связана с сейсмическим риском , чем инструментальные параметры сильных движений. [24]
Корреляция с физическими величинами
[ редактировать ]Шкала MMI не определяется с точки зрения более точных, объективно поддающихся количественной оценке измерений, таких как амплитуда сотрясений, частота сотрясений, пиковая скорость или пиковое ускорение. Ощущаемые человеком тряски и повреждения зданий лучше всего коррелируют с максимальным ускорением для событий низкой интенсивности и с пиковой скоростью для событий более высокой интенсивности. [25]
Сравнение со шкалой моментных величин
[ редактировать ]Последствия любого землетрясения могут сильно различаться в зависимости от места, поэтому для одного и того же землетрясения можно измерить множество значений MMI. Эти значения лучше всего отображать с помощью контурной карты равной интенсивности, известной как изосейсмическая карта . Однако каждое землетрясение имеет только одну магнитуду.
См. также
[ редактировать ]- Европейская макросейсмическая шкала
- Шкала сейсмической интенсивности Японского метеорологического агентства (шкала Шиндо)
- Аварийные весы Rohn
- Шкалы сейсмической интенсивности
- Шкалы сейсмических магнитуд
- Спектральное ускорение
- Сильное движение земли
Ссылки
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Их модификации в основном касались IV и V степеней, причем VI зависела от сообщений о повреждении искусственных сооружений, а VII учитывала только «ущерб зданиям или другим искусственным сооружениям». Подробности см. в Stover & Coffman, 1993 , стр. 3–4.
Цитаты
[ редактировать ]- ^ «Сила землетрясения» . Геологическая служба США . США.gov. 5 ноября 2021 г.
- ^ Дэвисон 1921 , с. 103.
- ^ Муссон, Грюнталь и Стукки 2010 , с. 414.
- ^ Дэвисон 1921 , с. 108.
- ^ Муссон, Грюнталь и Стукки 2010 , с. 415.
- ^ Дэвисон 1921 , с. 112.
- ^ Дэвисон 1921 , с. 114.
- ^ Перейти обратно: а б с д Муссон, Грюнталь и Стукки 2010 , с. 416.
- ^ Национальный институт геофизики и вулканологии. «Метод оценки интенсивности» . Архивировано из оригинала 20 октября 2022 г. Проверено 20 октября 2022 г.
- ^ Вуд и Нейман, 1931 .
- ^ Рихтер 1958 ; Муссон, Грюнталь и Стукки 2010 , с. 416.
- ^ Стовер и Коффман, 1993 г.
- ^ Грюнталь 2011 , с. 238. Наиболее полное изложение эффективной шкалы Стовера и Коффмана содержится в Musson & Cecić 2012 , §12.2.2.
- ^ Перейти обратно: а б Дьюи и др. 1995 , с. 5.
- ^ Давенпорт и Даурик 2002 .
- ^ Муссон, Грюнталь и Стукки 2010 , с. 423.
- ^ Перейти обратно: а б «Магнита против интенсивности» (PDF) . Геологическая служба США . Архивировано (PDF) из оригинала 5 марта 2022 г. Проверено 5 марта 2022 г.
- ^ «3.5. Отображение макросейсмической интенсивности на картах – документация ShakeMap» . usgs.github.io . Проверено 11 апреля 2024 г.
- ^ Геологическая служба США . «М 7,0 – 26 км к северо-северо-востоку от Эль-Ойо, Аргентина – Воздействие» . Комплексный каталог землетрясений ANSS .
- ^ Британская геологическая служба . «База данных исторических землетрясений Великобритании» . Проверено 15 марта 2018 г.
- ^ «Модифицированная шкала интенсивности Меркалли» . Ассоциация правительств районов залива . Архивировано из оригинала 26 марта 2023 г. Проверено 2 сентября 2017 г.
- ^ Аллен, Уолд и Уорден 2012 .
- ^ «Уравнения прогнозирования движения грунта (1964–2021 гг.), Джон Дуглас, Университет Стратклайда, Глазго, Великобритания» .
- ^ Муссон 2000 .
- ^ «Научное обоснование ShakeMap» . Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 25 августа 2009 г. Проверено 2 сентября 2017 г.
Источники
[ редактировать ]- Аллен, Тревор И.; Уолд, Дэвид Дж .; Уорден, К. Брюс (1 июля 2012 г.). «Затухание интенсивности для активных областей земной коры». Журнал сейсмологии . 16 (3): 409–433. Бибкод : 2012JSeis..16..409A . дои : 10.1007/s10950-012-9278-7 . ISSN 1383-4649 . S2CID 140603532 .
- Давенпорт, Пенсильвания; Даурик, диджей (2002). Существует ли связь между наблюдаемой интенсивностью ощущений и параметрами, полученными при помощи инструментов сильного движения? (PDF) . Конференция NZEE 2002. .
- Дэвисон, Чарльз (июнь 1921 г.), «О масштабах сейсмической интенсивности, а также о построении и использовании изосейсмических линий» , Бюллетень Сейсмологического общества Америки , 11 (2): 95–129, Бибкод : 1921BuSSA..11.. .95D , номер документа : 10.1785/BSSA0110020095 .
- Дьюи, Джеймс В.; Ригор, Б. Глен; Денглер, Л.; Моли, К. (1995), «Распределение интенсивности и изосейсмические карты для Нортриджа, Калифорния, землетрясение 17 января 1994 года» (PDF) , Геологическая служба США , Отчет в открытом файле 95-92 .
- Грюнталь, Готфрид (2011), «Землетрясения, Интенсивность» , в Гупте, Харш К. (редактор), Энциклопедия геофизики твердой Земли , Springer, стр. 237–242, ISBN 978-90-481-8701-0
- Ли, Уильям Гонконг ; Дженнингс, Пол; Кисслингер, Карл; Канамори, Хироо , ред. (2002). Международный справочник по землетрясениям и инженерной сейсмологии, Часть A. Эльзевир. ISBN 978-0-08-048922-3 . OCLC 51272640 .
- Муссон, RMW (2000). «Оценка сейсмического риска по интенсивности». Динамика грунтов и сейсмическая инженерия . 20 (5–8): 353–360. Бибкод : 2000SDEE...20..353M . дои : 10.1016/s0267-7261(00)00083-x .
- Муссон, Роджер В.; Грюнталь, Готфрид; Стучки, Макс (апрель 2010 г.), «Сравнение шкал макросейсмической интенсивности» , Журнал сейсмологии , 14 (2): 413–428, Бибкод : 2010JSeis..14..413M , doi : 10.1007/s10950-009-9172- 0 , S2CID 37086791 .
- Муссон, Роджер М.В.; Сечич, Ина (2012). «Глава 12: Интенсивность и шкалы интенсивности» . Борман, Питер (ред.). Новое руководство для сейсмологических обсерваторий, практика 2 (Nmsop2) . дои : 10.2312/GFZ.NMSOP-2_ch12 . Архивировано из оригинала (PDF) 4 августа 2019 г. Проверено 2 января 2019 г. .
- Рихтер, Чарльз Ф. (1958), Элементарная сейсмология , WH Freeman, ISBN 978-0716702115 , LCCN 58-5970
- Сатаке, Кенджи ; Этуотер, Брайан Ф. (май 2007 г.). «Долгосрочные перспективы гигантских землетрясений и цунами в зонах субдукции» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 35 (1): 349–374. Бибкод : 2007AREPS..35..349S . doi : 10.1146/annurev.earth.35.031306.140302 . ISSN 0084-6597 .
- Шопф, Джеймс Мортон; Офтедаль, Оррин Г. (1976), Коллекция слайдов тонких срезов угля Рейнхардта Тиссена Геологической службы США; каталог и примечания , doi : 10.3133/b1432
- Стовер, Карл В.; Коффман, Джерри Л. (1993), «Сейсмичность Соединенных Штатов, 1568–1989 (пересмотренный)» (PDF) , Геологическая служба США , Профессиональная статья 1527 .
- Вуд, Гарри О.; Нойман, Франк (1931), «Модифицированная шкала интенсивности Меркалли 1931 года» (PDF) , Бюллетень Сейсмологического общества Америки , 21 (4): 277–283, Бибкод : 1931BuSSA..21..277W , doi : 10.1785/ БССА0210040277
- Сюй, Юэн; Лю-Цзэн, Цзин; Аллен, Марк Б.; Чжан, Вэйхэн; Ду, Пэн (март 2021 г.). «Оползни во время Хайюаньского землетрясения 1920 года, северный Китай» (PDF) . Оползни . 18 (3): 935–953. Бибкод : 2021Земли..18..935Х . дои : 10.1007/s10346-020-01512-5 . ISSN 1612-510X . S2CID 221568806 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Джонс, Ричард (2012). «Исследование шкалы интенсивности Меркалли посредством «жизненного опыта» » (PDF) . Область науки . 36 (4): 54–60. ISSN 0887-2376 . JSTOR 43183283 . ЭРИК EJ1000835 .
- Уолд, Дэвид Дж .; Лоос, Сабина; Спенс, Робин; Годед, Татьяна; Хортаксу, Айше (2023). «Общий язык для сообщения об интенсивности землетрясений» . Эос . 104 . дои : 10.1029/2023eo230160 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Национальный информационный центр о землетрясениях (США)
- Модифицированная шкала интенсивности Меркалли – Геологическая служба США
- Сила землетрясения - Геологическая служба США
- База данных интенсивности землетрясений США – NOAA
- Интенсивность землетрясения. Что контролирует тряску, которую вы чувствуете? – Консорциум ИРИС