Geologi

Definer og sammenlign størrelse og intensitet

Dette afsnit introducerer dig til størrelsen og intensiteten af jordskælv. Du lærer, hvordan de to ligner hinanden, og hvordan de er forskellige.

Måling af jordskælv

Mennesker har altid forsøgt at kvantificere størrelsen af og skaderne fra jordskælv. Siden begyndelsen af det 20. århundrede har der været tre metoder. Hvad er styrkerne og svaghederne ved hver af dem?

• Mercalli Intensitetsskala. Jordskælv beskrives ud fra, hvad beboerne i nærheden har følt, og hvilke skader der er sket på de nærliggende strukturer.
• Richter magnitude-skala. Denne skala, der blev udviklet i 1935 af Charles Richter, anvender et seismometer til at måle størrelsen af det største energistød, der frigives af et jordskælv.
• Moment magnitude-skala. Måler den samlede energi, der frigives ved et jordskælv. Momentmagnituden beregnes ud fra det område af forkastningen, der er brudt, og den afstand, jorden har bevæget sig langs forkastningen.

Richterskalaen og momentmagnitudenskalaen er logaritmiske.

• Amplituden af den største bølge stiger ti gange fra et heltal til det næste.
• En stigning på ét heltal betyder, at der blev frigivet tredive gange mere energi.
• Disse to skalaer giver ofte meget ensartede målinger.

Hvordan er amplituden af den største seismiske bølge fra et jordskælv med en størrelse 5 sammenlignet med den største bølge fra et jordskælv med en størrelse 4? Hvordan kan den sammenlignes med et jordskælv af størrelse 3? Amplituden af den største seismiske bølge ved et jordskælv af størrelse 5 er 10 gange større end ved et jordskælv af størrelse 4 og 100 gange større end ved et jordskælv af størrelse 3.

Hvordan kan en stigning i to hele tal på skalaen for momentstørrelser sammenlignes med hensyn til den mængde energi, der frigives? To hele tal svarer til en 900-dobling af den frigjorte energi.

Hvilken skala mener du er den bedste? Med Richter-skalaen måler et enkelt skarpt stød højere end et meget langt intenst jordskælv, der frigiver mere energi, end et meget langt intenst jordskælv, der frigiver mere energi. Momentmagnitude-skalaen afspejler mere præcist den energi, der frigives, og de skader, der forårsages. De fleste seismologer bruger nu momentmagnitude-skalaen.

Den måde, hvorpå forskere måler intensiteten af jordskælv, og de to mest almindelige skalaer, Richter-skalaen og momentmagnitude-skalaen, beskrives sammen med en diskussion af jordskælvet i San Francisco i 1906 i videoen Measuring Earthquakes:

Magnitude versus intensitet

Magnitude og intensitet måler forskellige karakteristika ved jordskælv. Magnitude måler den energi, der frigives ved kilden til jordskælvet. Magnitude bestemmes ud fra målinger på seismografer. Intensiteten måler styrken af de rystelser, som jordskælvet frembringer på et bestemt sted. Intensiteten bestemmes ud fra virkningerne på mennesker, menneskelige strukturer og det naturlige miljø.

Beregning af jordskælvets størrelse

Størrelsen af et jordskælv er et tal, der gør det muligt at sammenligne jordskælv med hinanden med hensyn til deres relative styrke. I flere årtier blev jordskælvs magnituder beregnet på grundlag af en metode, der først blev udviklet af Charles Richter, en seismolog med base i Californien. Richter brugte seismogrammer af jordskælv, der fandt sted i San Andreas-forkastningszonen, til at kalibrere sin magnituderskala.

To målinger faktoriseres sammen for at bestemme Richter-magnituden for et jordskælv: Amplituden af de største bølger, der er registreret på et seismogram af jordskælvet, og afstanden til jordskælvets epicenter. Den maksimale amplitude af den seismiske bølge – højden af den højeste bølge – måles i mm på et seismogram. Der skal også tages hensyn til afstanden til epicenteret, for jo større afstanden til jordskælvet er, jo mindre bliver bølgerne. Effekten af afstanden er taget højde for i beregningen. Der er ikke defineret nogen øvre grænse for Richter-skalaen, men efter et århundredes seismografmålinger ser det ud til, at stenene i jorden afgiver deres spændinger, før de opbygger nok energi til at nå en størrelse på 10.

Det blev konstateret, at Richter-skalaen ikke overføres særlig godt fra San Andreas-forkastningszonen, en transformerende pladegrænse, til de meget kraftigere jordskælv, der forekommer ved konvergerende pladegrænser, især jordskælv i subduktionszonen. Derfor er Richter-skalaen blevet erstattet af momentmagnitude-skalaen, symboliseret som Mw.

Momentmagnitude-skalaen ligner i store træk Richter-skalaen, men den tager flere faktorer i betragtning, herunder det samlede areal af forkastningen, der bevæger sig under jordskælvet, og hvor meget den bevæger sig. Dette giver et magnitudenummer, der er en bedre indikator for den samlede mængde energi, der frigøres ved jordskælvet. Da momentmagnitude-skalaen har erstattet Richter-skalaen, vil vi fremover antage, at vi henviser til momentmagnitude og ikke Richter-magnitude, når vi taler om jordskælvets størrelse.

Magnitude-skalaen skildrer energien logaritmisk til ca. base 32. F.eks. frigør et jordskælv med en magnitude på 6,0 ca. 32 gange så meget energi som et jordskælv med en magnitude på 5,0. Et jordskælv med en styrke på 7,0 udløser ca. 32 × 32 = 1024 gange så meget energi som et jordskælv med en styrke på 5,0. Et jordskælv af størrelse 9,0, som sjældent forekommer, frigør over en million gange så meget energi som et jordskælv af størrelse 5,0.

Ranking Earthquake Intensity

Earthquake intensity er meget forskellig fra earthquake magnitude. Jordskælvsintensitet er en rangordning baseret på de observerede virkninger af et jordskælv på hvert enkelt sted. Derfor giver hvert jordskælv en række intensitetsværdier, der spænder fra den højeste i epicenterområdet til nul i en afstand fra epicenteret. Den mest almindeligt anvendte intensitetsskala for jordskælv er den modificerede Mercalli-skala for jordskælvsintensitet. Se siden Modified Mercalli Intensity Scale på US Geological Survey Earthquake Hazards Programs websted for en forkortet version.

Tabellen nedenfor viser omtrent hvor mange jordskælv der hvert år forekommer i hvert størrelsesområde, og hvad intensiteten kan være ved epicentret for hvert størrelsesområde.

Magnitude	Gennemsnitligt antal pr. år	Modificeret Mercalli Intensitet	Beskrivelse
0 – 1.9	>1 million	–	mikro – mærkes ikke
2.0 – 2.9	>1 million	I	minor – mærkes sjældent
3.0 – 3,9	omkring 100.000	II – III	minor – bemærket af få mennesker
4,0 – 4.9	omkring 10.000	IV – V	lidt – mærkes af mange mennesker, mindre skader mulige
5.0 – 5.9	omkring 1.000	VI – VII	moderat – mærkes af de fleste mennesker, muligt ødelagt puds og skorstene
6.0 – 6.9	omkring 130	VII – IX	stærk – skaderne varierer afhængigt af bygningskonstruktion og underlag
7,0 – 7.9	omkring 15	IX – X	stærk – omfattende skader, nogle bygninger ødelagt
8.0 – 8.9	omkring 1	X – XII	stærk – omfattende skader over store områder, mange bygninger ødelagt
9.0 og derover	< 1	XI – XII	stor – omfattende skader over store områder, de fleste bygninger ødelagt

Magnitude / Intensitetssammenligning

Den følgende tabel angiver intensiteter, der typisk observeres på steder nær epicenteret for jordskælv af forskellige magnituder.

Magnitude	Typisk maksimum Modificeret Mercalli Intensitet
1.0 – 3.0	I
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 og højere	VIII eller højere

Abkortet Modified Mercalli Intensitetsskala

1. Kan kun mærkes af ganske få personer under særligt gunstige forhold.
2. Kan kun mærkes af få personer i hvile, især på de øverste etager i bygninger.
3. Kan mærkes ret mærkbart af personer indendørs, især på de øverste etager i bygninger. Mange mennesker kan ikke genkende det som et jordskælv. Stående motorkøretøjer kan vakle lidt. Vibrationer svarende til, når en lastbil kører forbi. Varighed anslået.
4. Føltes indendørs af mange, udendørs af få i løbet af dagen. Om natten blev nogle vækket. Tallerkener, vinduer, døre forstyrres; vægge laver knækkende lyd. Fornemmelse som en tung lastbil, der rammer en bygning. Stående motorkøretøjer rystede mærkbart.
5. Føltes af næsten alle; mange vågnede. Nogle tallerkner, vinduer ødelagt. Ustabile genstande væltet omkuld. Pendelure kan stoppe.
6. Følt af alle, mange skræmte. Nogle tunge møbler flyttes; nogle få tilfælde af nedfaldet puds. Skaderne er små.
7. Skaderne er ubetydelige i bygninger af god udformning og konstruktion; små til moderate i velbyggede almindelige bygninger; betydelige skader i dårligt byggede eller dårligt udformede bygninger; nogle skorstene er knust.
8. Skaderne er små i specielt udformede bygninger; betydelige skader i almindelige betydelige bygninger med delvis sammenstyrtning. Store skader i dårligt byggede bygninger. Nedstyrtning af skorstene, fabriksskorstene, søjler, monumenter, mure. Tunge møbler væltet omkuld.
9. Skaderne er betydelige i specielt konstruerede konstruktioner; velkonstruerede rammekonstruktioner er kastet ud af lod. Stor skade i betydelige bygninger med delvis sammenstyrtning. Bygninger flyttet fra fundamenter.
10. En del velbyggede trækonstruktioner ødelagt; de fleste murværk og rammekonstruktioner ødelagt med fundamenter. Skinner bøjet.
11. Få, hvis nogen (murede) strukturer står endnu. Broer ødelagt. Skinner bøjet meget.
12. Skader i alt. Synslinjer og niveau er forvrænget. Genstande kastes op i luften.

Tjek din forståelse

Svar på nedenstående spørgsmål for at se, hvor godt du har forstået de emner, der er behandlet i det foregående afsnit. Denne korte quiz tæller ikke med i din karakter i klassen, og du kan tage den igen et ubegrænset antal gange.

Brug denne quiz til at kontrollere din forståelse og beslutte, om du (1) skal studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.