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. (Шкала « M w » широко используется.) Шкала ММ измеряет интенсивность сотрясений в любом конкретном месте на поверхности. Он был разработан на основе шкалы интенсивности Меркалли Джузеппе Меркалли 1902 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. Обычно она уменьшается по мере удаления от эпицентра землетрясения , 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 также их степени и протяженности (возможно, дополненной знанием местных геологических условий). можно сравнить с другими местными землетрясениями, чтобы оценить магнитуду.
Итальянский вулканолог Джузеппе Меркалли сформулировал свою первую шкалу интенсивности в 1883 году . менее забытым». [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] Она стала известна 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 Италия, Национальный институт 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 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, чтобы эту шкалу интенсивности путали с разработанной им шкалой Рихтера , он предложил назвать ее «модифицированной шкалой Меркалли 1956 года» (ММ56). [8]
В своем обзоре исторической сейсмичности в Соединенных Штатах 1993 года [12] Карл Стовер и Джерри Коффман проигнорировали пересмотр Рихтера и назначили интенсивности в соответствии со своей слегка измененной интерпретацией шкалы Вуда и Неймана 1931 года, [а] фактически создав новую, но в значительной степени недокументированная версия 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 искусственной среды более прочной; из-за этого заданная интенсивность сотрясений земли кажется слабее. [15] Также 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 грунтовых сотрясений». условия, подверженные впечатляющему провалу». [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]
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]
Величина и интенсивность, хотя и связаны, но являются совершенно разными понятиями. Магнитуда является функцией энергии, выделяемой при землетрясении, 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 интенсивность V, [18] тогда как землетрясение магнитудой 2,2 в Барроу-ин-Фернессе , Англия, в 1865 году, имело максимальную ощущаемую интенсивность около 1 км. глубокий, имел максимальную интенсивность ощущения VIII. [19]
Небольшая таблица представляет собой приблизительный ориентир по шкале MMI. [17] [20] Цвета и описательные названия, показанные здесь, отличаются от тех, которые используются на некоторых картах встряски в других статьях.
Десятки уравнений прогнозирования интенсивности [21] 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. [22] 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. [23]
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. [24]
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.