V seismologie , velikost je logaritmická reprezentace ze seismického momentu , což je samo o sobě měřítkem energie uvolněné jako zemětřesení .
Čím více energie zemětřesení uvolnilo, tím vyšší je velikost: nárůst o 1 odpovídá 30násobnému zvýšení energie a 10násobnému zvýšení amplitudy pohybu.
Média často používají výrazy Richterova stupnice nebo otevřená Richterova stupnice , ale tyto termíny jsou nesprávné: Richterova stupnice, stricto sensu, je místní měřítko, zvláště přizpůsobené kalifornským zemětřesením. Veličiny obvykle uváděné dnes jsou ve skutečnosti momentální veličiny (označované M w nebo M ).
Velikost a intenzita (jako Mercalliho stupnice ) jsou míry dvou různých velikostí. Intenzita je měřítkem škod způsobených zemětřesením. Zatímco zemětřesení má teoreticky pouze jednu hodnotu velikosti (v praxi lze uvést několik hodnot velikosti, v závislosti na tom, jak byly provedeny výpočty), intenzita se liší v závislosti na tom, kde se pozorovatel nachází. Existuje mnoho vztahů mezi maximální intenzitou pocitu a velikostí, ale velmi závisí na místním geologickém kontextu a tyto vztahy se používají hlavně k odhadu velikosti historických zemětřesení (pro které nebylo měřeno velikost).
Existuje několik typů veličin:
V dnešní době jsou veličiny vysílané médii, zejména z USGS (Ústav geologických studií USA), veličinami okamžiku. Použití výrazu „velikost na Richterově stupnici“ je nevhodné, zejména pro zemětřesení o velké velikosti (větší než 6,5–7).
První veličina odhad byl vyvinut v roce 1935 by Charles Richter klasifikovat lokálně zaznamenaných seismogramů v Kalifornii . Původně toto měřítko je měření amplitudy v mikrometrů na Wood-Anderson (pt) typu seismograf o o zemětřesení se nachází 100 km od hotelu . Toto měření je spolehlivé pouze na velmi krátké vzdálenosti a nyní se nazývá lokální velikost.
Takzvaná Richterova velikost je založena na měření maximální amplitudy seismických vln na seismogramu . Velikost je definována jako desítkový logaritmus této hodnoty. Tato velmi obecná definice jasně ukazuje empirickou povahu tohoto měření, která závisí na jedné straně na typu seismometru a na druhé straně na typu grafického zpracování použitého k vytvoření seismogramu, na kterém je měření prováděno. Ta druhá je také velmi variabilní z jedné seismické stanice na druhou, protože seismické záření zemětřesení není homogenní (viz mechanismus v ohnisku ).
Původní definice daná Richterem v roce 1935 , nyní nazývaná místní velikost nebo M L , je jednoduchá logaritmická stupnice formy: kde představuje maximální amplitudu měřenou na seismogramu, je referenční amplituda odpovídající zemětřesení o velikosti 0 až 100 km , je epicentrální vzdálenost (km) a je kalibrační konstantou. Kromě nehomogenity této rovnice, která ještě více zdůrazňuje její empirický charakter, kalibrační konstanty ( a c) činí tuto definici platnou pouze lokálně. Například v původní definici, kde se kalibrace provádí na mírných zemětřeseních v jižní Kalifornii zaznamenaných seismografem typu Wood-Anderson, et .
Richterova stupnice, která je lokálním měřením, byla představena nová velikost zvaná M S nebo velikost povrchových vln. Beno Gutenberg a Charles Richter tedy navrhují velikost, která je založena na amplitudě povrchových vln (obecně Rayleighova vlna na vertikální složka seismogramu) pro teleseismické vzdálenosti (vzdálenost větší než 30 °) a po dobu 20 sekund (přirozená doba použitých seismografů). Jeho formulace je podobná té předchozí kde je měřená amplituda, je epicentrální vzdálenost vyjádřená ve stupních a jsou to kalibrační konstanty. Toto opatření se používá dodnes. Kromě empirického charakteru a problému nasycení (viz níže ) má však dvě slabá místa. První je jeho zbytečnost pro hluboká zemětřesení (hloubka větší než 100 km ), která negenerují povrchové vlny. Druhým problémem je, že povrchové vlny jsou posledními vlnovými vlaky, které dorazí. Jako součást výstražné sítě je nezbytné umět co nejrychleji odhadnout velikost zemětřesení.
Velikost zaznamenaných objemových vln m b (b pro „ tělesné vlny “) je tedy měření zavedené v roce 1956 , které je provedeno na prvním sledu vln P a umožňuje rychlý odhad důležitosti zemětřesení. Jeho formulace závisí na dominantní periodě signálu: kde je naměřená maximální amplituda, je epicentrální vzdálenost (vždy ve stupních) a je hypocentrální hloubka. je kalibrační funkce v závislosti na dvou předchozích parametrech. Obecně je dominantní období kolem jedné sekundy, minimální periody vln P pro teleseismické vzdálenosti ( ) . Problémem tohoto měření je opět jeho rychlá sytost s velikostí.
Používají se jiné velikosti, zejména v místním nebo regionálním měřítku. Velikost trvání se často používá pro mikroseismicitu a je získána, jak naznačuje její název, měřením doby trvání signálu na seismogramu v sekundách. Existuje hojná literatura o regresích mezi těmito různými opatřeními, aby se pokusilo vytvořit přechodové vztahy z jednoho do druhého. Toto je vždy obtížné cvičení. Rozdíl těchto měření, ať už kvůli typu vlny, typu snímače a jeho přirozené frekvenci , vzdálenosti, typu použité velikosti, poměrně snadno vysvětluje velkou variabilitu měření velikosti „zemětřesení v hodin po jeho vzniku.
Pro překonání omezení těchto veličin m b a M S , Hiroo Kanamori a Thomas Hanks zaveden v roce 1977 a 1979 nové velikosti, na velikost momentu . I když je odhad méně okamžitý, tato velikost přímo souvisí s fyzikální veličinou, seismickým momentem , který měří energii emitovanou zemětřesením. Tato velikost má zkratku M w nebo M . V dnešní době je vědci nejpoužívanější.
Hlavním problémem Richterovy stupnice M L a velikostí m b a M S je saturace. Tento jev je spojen s obdobím, ve kterém se měření provádí. Je bezpodmínečně nutné, aby toto měření bylo prováděno v období, které je delší než trvání emise seismického zdroje. U velkých zemětřesení však může být tato doba velmi dlouhá. Extrémním případem je zemětřesení na Sumatře v roce 2004, kdy emise ze zdroje trvala nejméně 600 sekund .
Pokud vezmeme v úvahu:
pak trvání emise 1 s odpovídá velikosti 4,6 a trvání emise 20 s odpovídá velikosti 7,2 . Takže jakékoli měření velikosti s m b (měřeno na vlnách P ) začíná být podceňováno nad velikostí 4,6 a totéž platí pro M S pro zemětřesení o velikosti větší než 7,2 .
Tento problém s nasycením byl zdůrazněn během odhadu rozsahu zemětřesení v Chile v roce 1960 , jehož velikost přesáhla 9,0. K překonání této obtížnosti proto byla vytvořena velikost okamžiku . Odhad velmi velkých hodnot však představuje problém. Sumaterský zemětřesení 2004 také zpochybnila metody, které počítají seismickou moment a tím i velikosti. Velmi dlouhá doba trvání zdroje vyžaduje zohlednění velmi nízkofrekvenčních signálů. Odhad velikosti byl proto proveden vlastním způsobem nejvážnějším na Zemi ( 0 S 2 - období 53,9 min ). Tento odhad (seismický moment 6,5 × 10 22 N m, což odpovídá velikosti 9,15) má nejistotu faktoru 2 , zejména kvůli složitosti a velikosti seismického zdroje.
Protože stupnice je logaritmus amplitudy, je otevřená a nemá horní hranici. V praxi jsou zemětřesení o velikosti 9,0 výjimečná a účinky vyšších velikostí již nejsou popsány samostatně. Nejsilnějším naměřeným zemětřesením dosahujícím hodnoty 9,5 bylo zemětřesení z roku 1960 v Chile .
Popis | Velikost momentu | Účinky | Globální průměrná frekvence |
---|---|---|---|
Mikrofon | méně než 1,9 | Mikro zemětřesení, necítit. | 8 000 denně |
Velmi malé | 2,0 až 2,9 | Obvykle není cítit, ale detekováno / zaznamenáno. | 1 000 denně |
Méně důležitý | 3,0 až 3,9 | Často se cítil bez poškození. | 50 000 ročně |
Světlo | 4,0 až 4,9 | Znatelné otřesy předmětů uvnitř domů, střetávající se zvuky. Poškození zůstává velmi malé. | 6000 ročně |
Mírný | 5,0 až 5,9 | Může způsobit značné poškození špatně navržených budov v omezených prostorách. Žádné poškození dobře postavených budov. | 800 ročně |
Silný | 6,0 až 6,9 | Může způsobit vážné poškození několik desítek kilometrů. Blízko centra odolávají pouze upravené budovy. | 120 ročně |
Velmi silný | 7,0 až 7,9 | Na velkých plochách může způsobit vážné poškození; všechny budovy jsou ovlivněny poblíž centra. | 18 ročně |
Hlavní, důležitý | 8,0 až 8,9 | V oblastech vzdálených stovky kilometrů může způsobit velmi vážné poškození. Velké poškození všech budov, včetně desítek kilometrů od centra. | 1 za rok |
Zničující | 9.0 a vyšší | Devastuje oblasti pro stovky kilometrů daleko. Poškození na více než 1 000 kilometrech. | 1 až 5 za století |
Pro danou lokalitu se distribuce zemětřesení řídí zákonem Gutenberg-Richter .