Модифицированная шкала интенсивности Меркалли
Шкала сейсмической интенсивности, используемая для количественной оценки степени тряски во время землетрясений.
Часть серии статей о
Землетрясения
Типы
Causes
Characteristics
Measurement
Prediction
Other topics

Модифицированная шкала интенсивности Меркалли ( MM , MMI или MCS ) измеряет последствия землетрясения в заданном месте. Это отличается от сейсмической магнитуды, которая обычно сообщается для землетрясения.

Шкалы магнитуд измеряют внутреннюю силу или мощность землетрясения – события, происходящего на большей или меньшей глубине. (Шкала « M w » широко используется.) Шкала MM измеряет интенсивность сотрясений в любом конкретном месте на поверхности. Она была разработана на основе шкалы интенсивности Меркалли Джузеппе Меркалли 1902 года.

В то время как сотрясение, испытываемое на поверхности, вызвано сейсмической энергией, высвобождаемой землетрясением, землетрясения различаются по тому, какая часть их энергии излучается в виде сейсмических волн. Они также различаются по глубине, на которой они происходят; более глубокие землетрясения имеют меньшее взаимодействие с поверхностью, их энергия распространяется по большему объему, а энергия, достигающая поверхности, распространяется по большей площади. Интенсивность сотрясений локализована. Она, как правило, уменьшается с расстоянием от эпицентра землетрясения , но может усиливаться в осадочных бассейнах и в определенных видах рыхлых грунтов.

Шкалы интенсивности классифицируют интенсивность эмпирически, на основе эффектов, сообщаемых неподготовленными наблюдателями, и адаптированы для эффектов, которые могут наблюдаться в определенном регионе. [1] Не требуя инструментальных измерений, они полезны для оценки магнитуды и местоположения исторических (доинструментальных) землетрясений: наибольшая интенсивность обычно соответствует эпицентральной области, а ее степень и протяженность (возможно, дополненные знанием местных геологических условий) можно сравнить с другими местными землетрясениями для оценки магнитуды.

История

Итальянский вулканолог Джузеппе Меркалли сформулировал свою первую шкалу интенсивности в 1883 году. [2] Она имела шесть степеней или категорий, была описана как «просто адаптация» тогдашней стандартной шкалы Росси-Фореля из 10 градусов, и 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 у пользователей» и была принята Итальянским центральным управлением метеорологии и геодинамики. [5]

В 1904 году Адольфо Канкани предложил добавить две дополнительные степени для очень сильных землетрясений, «катастрофа» и «огромная катастрофа», создав таким образом 12-бальную шкалу. [6] Поскольку его описания были неполными, Август Генрих Зиберг дополнил их в 1912 и 1923 годах и указал пиковое ускорение грунта для каждой степени. [7] [8] Это стало известно как «шкала Меркалли–Канкани, сформулированная Зибергом», или «шкала Меркалли–Канкани–Зиберга», или просто «MCS», [8] и широко использовалась в Европе и до сих пор используется в Италии Национальным институтом геофизики и вулканологии (INGV). [9]

Когда Гарри О. Вуд и Фрэнк Нойманн перевели это на английский язык в 1931 году (вместе с модификацией и сжатием описаний и 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 для 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 путать эту шкалу интенсивности со шкалой магнитуд Рихтера , которую он разработал, он предложил назвать ее «модифицированной шкалой Меркалли 1956 года» (MM56). [8]

В своем сборнике исторической сейсмичности в Соединенных Штатах 1993 года [12] Карл Стовер и Джерри Коффман проигнорировали пересмотр Рихтера и присвоили интенсивность в соответствии со своей слегка измененной интерпретацией шкалы Вуда и Неймана 1931 года, [a] фактически создав новую, но в значительной степени недокументированную версию шкалы. [13]

Основой, по которой Геологическая служба США (и другие агентства) присваивает интенсивность, номинально является MM31 Вуда и Неймана. Однако это обычно интерпретируется с изменениями, обобщенными Стовером и Коффманом, поскольку за десятилетия с 1931 года «некоторые критерии более надежны, чем другие, как индикаторы уровня сотрясения грунта». [14] Кроме того, строительные нормы и методы развивались, делая большую часть застроенной среды более прочной; они заставляют заданную интенсивность сотрясения грунта казаться слабее. [15] Кроме того, некоторые из первоначальных критериев самых интенсивных степеней (X и выше), такие как изогнутые рельсы, трещины в грунте, оползни и т. д., «связаны не столько с уровнем сотрясения грунта, сколько с наличием условий грунта, подверженных впечатляющему разрушению». [14]

Категории «катастрофа» и «огромная катастрофа», добавленные Канкани (XI и XII), используются настолько редко, что в настоящее время USGS практикует их объединение в одну категорию «Экстремальная», сокращенно «X+». [16]

Значения шкалы

Меньшие степени шкалы MMI в целом описывают то, как землетрясение ощущается людьми. Большие числа шкалы основаны на наблюдаемых структурных повреждениях.

В этой таблице приведены MMI, которые обычно наблюдаются в местах вблизи эпицентра землетрясения. [17]

Уровень шкалыПиковое ускорение грунта (приблизительно) [18]Состояние грунтаИзвестные примеры
Я. Не ощущается<0,0005  г 0 (0,0049 м/с 2 )Не ощущается, за исключением очень немногих людей при особенно благоприятных условиях.
II.Слабый0,003  г 0 (0,029 м/с 2 )Ощущается лишь немногими людьми в состоянии покоя, особенно на верхних этажах зданий. Могут качаться деликатно подвешенные предметы.
III.СлабыйОщущается довольно ощутимо людьми в помещениях, особенно на верхних этажах зданий: Многие люди не распознают это как землетрясение. Стоящие автомобили могут слегка покачиваться. Вибрации похожи на проезжающий грузовик, с оценочной продолжительностью.Землетрясение в Никарагуа 1992 г.
IV.Свет0,028  г 0 (0,27 м/с 2 )Ощущается в помещении многими, на улице немногими в течение дня: Ночью некоторые просыпаются. Посуда, окна и двери трясутся; стены издают трещащие звуки. Ощущения как от удара тяжелого грузовика по зданию. Стоящие автомобили заметно трясутся.Пангандаранское землетрясение и цунами 2006 г.
V. Умеренный0,062  г 0 (0,61 м/с 2 )Ощущается почти всеми; многие проснулись: Разбита часть посуды и окон. Опрокинуты неустойчивые предметы. Маятниковые часы могут остановиться.Землетрясение и цунами в Ментавай 2010 г.
VI. Сильный0,12  г 0 (1,2 м/с 2 )Ощущается всеми, и многие напуганы. Передвигается тяжелая мебель; несколько раз падает штукатурка . Ущерб незначительный.Землетрясение на Западном Сулавеси в 2021 г.
VII. Очень сильный0,22  г 0 (2,2 м/с 2 )Повреждения незначительны в зданиях хорошего дизайна и конструкции; но от легких до умеренных в хорошо построенных обычных строениях; повреждения значительны в плохо построенных или плохо спроектированных строениях; некоторые дымоходы сломаны. Замечено автомобилистами.Землетрясение в Афганистане в мае 1998 года
и землетрясения в Гиндукуше в 2002 году
VIII. Тяжелая0,40  г 0 (3,9 м/с 2 )Незначительные повреждения в специально спроектированных конструкциях; значительные повреждения в обычных капитальных зданиях с частичным обрушением. Большие повреждения в плохо построенных конструкциях. Падение дымоходов, заводских дымовых труб, колонн, памятников, стен. Опрокидывание тяжелой мебели. Выброс песка и грязи в небольших количествах. Изменения в воде из скважин. Автомобилисты обеспокоены.Землетрясения на Суматре в 2009 году , землетрясения на Гаити в 2021 году и землетрясения
в Герате в 2023 году
IX.Насильственный0,75  г 0 (7,4 м/с 2 )Ущерб значительный в специально спроектированных сооружениях; хорошо спроектированные каркасные конструкции выходят из строя. Ущерб большой в капитальных зданиях с частичным обрушением. Здания смещаются с фундаментов. Происходит разжижение . Подземные трубы ломаются.Землетрясение в Джокьякарте 2006 г.
и землетрясение Аль-Хауз 2023 г.
X. Экстремальный>1,39  г 0 (13,6 м/с 2 )Некоторые добротно построенные деревянные конструкции разрушены; большинство каменных и каркасных конструкций разрушены вместе с фундаментами. Рельсы погнуты. Значительные оползни с берегов рек и крутых склонов. Смещенный песок и грязь. Вода выплеснулась через берега.Землетрясение на Гаити в 2010 году ,
землетрясение в Непале в апреле 2015 года
, землетрясение и цунами на острове Сулавеси в 2018 году
XI. ЭкстремальныйНемногие, если вообще какие-либо, (каменные) конструкции остаются стоять. Мосты разрушены. Широкие трещины извергаются из земли. Подземные трубопроводы полностью выведены из эксплуатации. Земляные оползни и обвалы в мягкой почве. Рельсы сильно изогнуты.Кашмирское землетрясение 2005 г. ,
Сычуаньское землетрясение 2008 г.
, землетрясение и цунами Тохоку 2011 г.
XII.КрайнийУщерб тотальный. На поверхности земли видны волны. Линии видимости и уровень искажены. Предметы подбрасываются вверх в воздух.Землетрясение в Эрзинджане 1939 года ,
землетрясение в Вальдивии 1960 года и землетрясения
в Турции и Сирии 2023 года

Корреляция с величиной

ВеличинаТипичная максимальная модифицированная интенсивность Меркалли
1,0–3,0я
3,0–3,9II–III
4,0–4,9IV–V
5,0–5,9VI–VII
6,0–6,9VII–IX
7.0 и вышеVIII или выше
Сравнение магнитуды и интенсивности, USGS

Магнитуда и интенсивность, хотя и связаны между собой, являются совершенно разными понятиями. Магнитуда является функцией энергии, высвобождаемой землетрясением, в то время как интенсивность является степенью 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 поверхностные сотрясения, и любую направленность, обусловленную механизмом землетрясения. Например, землетрясение магнитудой 7,0 в Сальте , Аргентина, в 2011 году, которое произошло на глубине 576,8 км, имело максимальную ощущаемую интенсивность 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 приблизительное руководство по степеням шкалы MMI. [17] [21] Цвета и описательные названия, показанные здесь, отличаются от тех, которые используются на некоторых картах сотрясений в других статьях.

Оценка интенсивности участка и ее использование при оценке сейсмической опасности

Десятки уравнений прогнозирования интенсивности [22] были опубликованы для оценки макросейсмической интенсивности в месте с учетом магнитуды, расстояния от источника до места и, возможно, других параметров (например, локальных условий на месте). Они похожи на уравнения прогнозирования движения грунта для оценки инструментальных параметров сильного движения, таких как пиковое ускорение грунта . Доступно резюме уравнений прогнозирования интенсивности. [23] Такие уравнения можно использовать для оценки сейсмической опасности с точки зрения макросейсмической интенсивности, которая имеет то преимущество, что она более тесно связана с сейсмическим риском , чем инструментальные параметры сильного движения. [24]

Соотношение с физическими величинами

Шкала MMI не определена в терминах более строгих, объективно количественно определяемых измерений, таких как амплитуда сотрясений, частота сотрясений, пиковая скорость или пиковое ускорение. Воспринимаемые человеком сотрясения и повреждения зданий лучше всего коррелируют с пиковым ускорением для событий низкой интенсивности и с пиковой скоростью для событий высокой интенсивности. [25]

Сравнение со шкалой моментной величины

Эффекты любого землетрясения могут значительно различаться в зависимости от места, поэтому для одного и того же землетрясения может быть измерено множество значений MMI. Эти значения лучше всего отображаются с помощью контурной карты равной интенсивности, известной как изосейстическая карта . Однако каждое землетрясение имеет только одну магнитуду.

Смотрите также

Ссылки

Примечания

  1. ^ Их изменения в основном коснулись степеней IV и V, причем VI зависела от сообщений о повреждениях искусственных сооружений, а VII рассматривала только «повреждения зданий или других искусственных сооружений». Подробности см. в Stover & Coffman 1993, стр. 3–4.

Цитаты

  1. ^ «Серьезность землетрясения». USGS . USA.gov. 5 ноября 2021 г.
  2. ↑ Дэвисон 1921, стр. 103.
  3. ^ Муссон, Грюнталь и Стукки 2010, с. 414.
  4. ↑ Дэвисон 1921, стр. 108.
  5. ^ Муссон, Грюнталь и Стукки 2010, с. 415.
  6. ↑ Дэвисон 1921, стр. 112.
  7. ↑ Дэвисон 1921, стр. 114.
  8. ^ abcd Musson, Grünthal & Stucchi 2010, стр. 416.
  9. ^ Национальный институт геофизики и вулканологии. "Метод оценки интенсивности". Архивировано из оригинала 2022-10-20 . Получено 2022-10-20 .
  10. ↑ Вуд и Нойманн 1931.
  11. ^ Рихтер 1958; Муссон, Грюнталь и Стукки 2010, с. 416.
  12. ^ Стовер и Коффман 1993
  13. ^ Grünthal 2011, стр. 238. Наиболее полное изложение эффективной шкалы Стовера и Коффмана можно найти в Musson & Cecić 2012, §12.2.2.
  14. ^ Дьюи и др. 1995, стр. 5.
  15. ^ Дэвенпорт и Доурик 2002.
  16. ^ Муссон, Грюнталь и Стукки 2010, с. 423.
  17. ^ ab "Magnitude vs Intensity" (PDF) . USGS . Архивировано (PDF) из оригинала 2022-03-05 . Получено 2022-03-05 .
  18. ^ "3.5. Представление макросейсмической интенсивности на картах – Документация ShakeMap". usgs.github.io . Получено 11 апреля 2024 г. .
  19. ^ Геологическая служба США . "M 7.0 – 26 км NNE от El Hoyo, Аргентина – Удар". Полный каталог землетрясений ANSS .
  20. ^ Британская геологическая служба . "База данных исторических землетрясений Великобритании" . Получено 15.03.2018 .
  21. ^ "Модифицированная шкала интенсивности Меркалли". Ассоциация правительств районов залива . Архивировано из оригинала 2023-03-26 . Получено 2017-09-02 .
  22. ^ Аллен, Уолд и Уорден 2012.
  23. ^ «Уравнения прогнозирования движения грунта (1964–2021) Джона Дугласа, Университет Стратклайда, Глазго, Соединенное Королевство».
  24. ^ Муссон 2000.
  25. ^ "ShakeMap Scientific Background". USGS . Архивировано из оригинала 2009-08-25 . Получено 2017-09-02 .

Источники

  • Allen, Trevor I.; Wald, David J .; Worden, C. Bruce (2012-07-01). «Ослабление интенсивности для активных регионов земной коры». Journal of Seismology . 16 (3): 409–433. Bibcode : 2012JSeis..16..409A. doi : 10.1007/s10950-012-9278-7. ISSN  1383-4649. S2CID  140603532.
  • Davenport, PN; Dowrick, DJ (2002). Существует ли связь между наблюдаемой интенсивностью ощущений и параметрами записей инструментов сильного движения? (PDF) . Конференция NZEE 2002..
  • Дэвисон, Чарльз (июнь 1921 г.), «О шкалах сейсмической интенсивности и о построении и использовании изосейстических линий», Бюллетень сейсмологического общества Америки , 11 (2): 95–129, Bibcode : 1921BuSSA..11...95D, doi : 10.1785/BSSA0110020095.
  • Дьюи, Джеймс У.; Рейгор, 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 открытого типа 95-92.
  • Грюнталь, Готфрид (2011), «Землетрясения, интенсивность», в Gupta, Harsh K. (ред.), Encyclopedia of Solid Earth Geophysics , Springer, стр. 237–242, ISBN 978-90-481-8701-0
  • Ли, Уильям Х.К.; Дженнингс, Пол; Кисслингер, Карл; Канамори, Хироо , ред. (2002). Международный справочник по землетрясениям и инженерной сейсмологии, часть A. Elsevier. ISBN 978-0-08-048922-3. OCLC  51272640.
  • Musson, RMW (2000). «Оценка сейсмического риска на основе интенсивности». Динамика грунтов и сейсмостойкость . 20 (5–8): 353–360. Bibcode : 2000SDEE...20..353M. doi : 10.1016/s0267-7261(00)00083-x.
  • Муссон, Роджер В.; Грюнталь, Готфрид; Стукки, Макс (апрель 2010 г.), «Сравнение шкал макросейсмической интенсивности», Журнал сейсмологии , 14 (2): 413–428, Bibcode : 2010JSeis..14..413M, doi : 10.1007/s10950-009-9172-0, S2CID  37086791.
  • Musson, Roger MW; Cecić, Ina (2012). "Глава 12: Интенсивность и шкалы интенсивности". В Bormann, Peter (ред.). Новое руководство по практике сейсмологической обсерватории 2 (Nmsop2). doi :10.2312/GFZ.NMSOP-2_ch12. Архивировано из оригинала (PDF) 2019-08-04 . Получено 2019-01-02 ..
  • Рихтер, Чарльз Ф. (1958), Элементарная сейсмология , WH Freeman, ISBN 978-0716702115, LCCN  58-5970
  • Satake, Kenji ; Atwater, Brian F. (май 2007 г.). «Долгосрочные перспективы гигантских землетрясений и цунами в зонах субдукции». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 35 (1): 349–374. Bibcode :2007AREPS..35..349S. doi :10.1146/annurev.earth.35.031306.140302. ISSN  0084-6597.
  • Шопф, Джеймс Мортон; Офтедаль, Оррин Г. (1976), Коллекция шлифов 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 (пересмотренная версия)» (PDF) , Геологическая служба США , профессиональная статья 1527.
  • Вуд, Гарри О.; Нойманн, Франк (1931), «Модифицированная шкала интенсивности Меркалли 1931 года» (PDF) , Бюллетень сейсмологического общества Америки , 21 (4): 277–283, Bibcode : 1931BuSSA..21..277W, doi : 10.1785/BSSA0210040277
  • Сюй, Юэрэнь; Лю-Цзэн, Цзин; Аллен, Марк Б.; Чжан, Вэйхэн; Ду, Пэн (март 2021 г.). «Оползни землетрясения Хайюань 1920 г., северный Китай» (PDF) . Оползни . 18 (3): 935–953. Bibcode :2021Lands..18..935X. doi :10.1007/s10346-020-01512-5. ISSN  1612-510X. S2CID  221568806.

Дальнейшее чтение

  • Джонс, Ричард (2012). «Исследование шкалы интенсивности Меркалли через «живой опыт»» (PDF) . Science Scope . 36 (4): 54–60. ISSN  0887-2376. JSTOR  43183283. ERIC  EJ1000835.
  • Wald, David J. ; Loos, Sabine; Spence, Robin; Goded, Tatiana; Hortacsu, Ayse (2023). «Общий язык для сообщения об интенсивности землетрясений». Eos . 104 . doi : 10.1029/2023eo230160 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Modified_Mercalli_intensity_scale&oldid=1250407670"