Mätning av jordbävningsintensiteter med hjälp av seismiska skalor

Det första mätverktyget som uppfanns för jordbävningar var den seismiska intensitetsskalan. Detta är en grov numerisk skala för att beskriva hur allvarlig en jordbävning är på den plats där du står - hur dåligt det är "i en skala från 1 till 10."

Det är inte svårt att komma med en uppsättning beskrivningar för intensitet 1 ("Jag kunde knappt känna det") och 10 ("Allt runt mig föll ner!") Och graderingarna emellan. En sådan skala, när den är noggrant gjord och konsekvent tillämpad, är användbar även om den helt baseras på beskrivningar, inte mätningar.

Skalor med jordbävningens storlek (en jordbävningens totala energi) kom senare, resultatet av många framsteg i seismometrar och decennier av datainsamling. Medan seismisk storlek är intressant är seismisk intensitet viktigare: det handlar om de starka rörelser som faktiskt påverkar människor och byggnader. Intensitetskartan är uppskattad för praktiska saker som stadsplanering, byggkoder och räddningsinsatser.

Till Mercalli and Beyond

Dussintals skalor för seismisk intensitet har utformats. Den första som användes allmänt gjordes av Michele de Rossi och Francois Forel 1883, och innan seismograferna var utbredda var Rossi-Forel-skalan det bästa vetenskapliga verktyget vi hade. Den använde romerska siffror, från intensitet I till X.

I Japan utvecklade Fusakichi Omori en skala baserad på de typer av strukturer där, såsom stenlyktor och buddhistiska tempel. Omori-skalan på sju punkter ligger fortfarande under den japanska meteorologiska byråns officiella seismiska intensitetsskala. Andra skalor kom till användning i många andra länder.

I Italien anpassades en 10-punkts intensitetsskala som utvecklades 1902 av Giuseppe Mercalli av en följd av människor. När H. O. Wood och Frank Neumann översatte en version till engelska 1931 kallade de det Modified Mercalli-skalan. Det har varit den amerikanska standarden sedan dess.

Den modifierade Mercalli-skalan består av beskrivningar som sträcker sig från det oskyldiga ("Jag kändes inte förutom av mycket få") till den skrämmande ("XII. Skada totalt ... Objekt som kastas uppåt i luften"). Det inkluderar människors beteende, svar från hus och större byggnader och naturfenomen.

Till exempel varierar människors svar från knappt att känna markrörelse på intensitet I till alla som springer utomhus med intensitet VII, samma intensitet som skorstenar börjar bryta. Vid intensitet VIII kastas sand och lera ut från marken och tunga möbler välter.

Kartlägga seismisk intensitet

Att förvandla mänskliga rapporter till konsekventa kartor sker online idag, men det brukade vara ganska mödosamt. Under en jordbävning, samlade forskare intensitetsrapporter så fort de kunde. Postmasters i USA skickade en rapport varje gång varje jordbävning inträffade. Privata medborgare och lokala geologer gjorde samma sak.

Om du befinner dig i jordbävningsberedskap kan du överväga att lära dig mer om vad jordbävningsutredare gör genom att ladda ner sin officiella fältmanual. Med dessa rapporter i hand intervjuade utredare från U.S. Geological Survey sedan andra expertvittnen, som byggnadsingenjörer och inspektörer, för att hjälpa dem att kartlägga zoner med motsvarande intensitet. Så småningom slutfördes en konturkarta som visar intensitetszonerna och publicerades.

En intensitetskarta kan visa några användbara saker. Det kan avgränsa felet som orsakade jordbävningen. Det kan också visa områden med ovanligt stark skakning långt ifrån felet. Dessa områden med "dålig mark" är viktiga när det gäller zonering, till exempel, eller katastrofplanering eller besluta var man ska vägleda motorvägar och annan infrastruktur.

Framsteg

1992 inrättade en europeisk kommitté för att förfina skalan för seismisk intensitet mot bakgrund av ny kunskap. I synnerhet har vi lärt oss mycket om hur olika typer av byggnader reagerar på skakande effekt, vi kan behandla dem som amatörseismografer.

1995 antogs den europeiska makroseismiska skalan (EMS) i hela Europa. Den har 12 poäng, samma som Mercalli-skalan, men den är mycket mer detaljerad och exakt. Den innehåller till exempel många bilder av skadade byggnader.

Ett annat framsteg var att kunna tilldela hårdare nummer till intensiteter. EMS innehåller specifika värden på markacceleration för varje intensitetsrankning. (Det gör även den senaste japanska skalan.) Den nya skalan kan inte undervisas i en enda laborationsövning, som Mercalli-skalan lärs ut i USA. Men de som behärskar det kommer att vara de bästa i världen med att hämta ut goda data från spillror och förvirring av en jordbävningens efterdyningar.

Varför gamla forskningsmetoder fortfarande är viktiga

Studiet av jordbävningar blir mer sofistikerat varje år, och tack vare dessa framsteg fungerar de äldsta forskningsmetoderna bättre än någonsin. De fina maskinerna och rena data ger god grundläggande vetenskap.

Men en stor praktisk fördel är att vi kan kalibrera alla typer av jordbävningsskador mot seismografen. Nu kan vi extrahera bra data från mänskliga register där och när det inte finns några seismometrar. Intensiteter kan uppskattas för jordbävningar hela vägen genom historien, med gamla journaler som dagböcker och tidningar.

Jorden är en långsam rörelse, och på många ställen tar den typiska jordbävningscykeln århundraden. Vi har inte århundraden att vänta, så att få tillförlitlig information om det förflutna är en värdefull uppgift. Forntida mänskliga register är mycket bättre än ingenting, och ibland är det vi lär oss om tidigare seismiska händelser nästan lika bra som att ha seismografer där.