Geologi

Definiera och jämför magnitud och intensitet

Detta avsnitt introducerar dig till jordbävningars magnitud och intensitet. Du kommer att lära dig hur de två är lika och hur de skiljer sig åt.

Mätning av jordbävningar

Människor har alltid försökt kvantifiera storleken på och skadorna som orsakas av jordbävningar. Sedan början av 1900-talet har det funnits tre metoder. Vilka är deras styrkor och svagheter?

• Mercalli Intensity Scale. Jordbävningar beskrivs i termer av vad närboende kände och vilka skador som uppstod på närliggande strukturer.
• Richter magnitudskala. Denna skala, som utvecklades 1935 av Charles Richter, använder en seismometer för att mäta magnituden av den största energistöt som frigörs av en jordbävning.
• Momentmagnitudskala. Mäter den totala energi som frigörs av en jordbävning. Momentmagnituden beräknas utifrån det område av förkastningen som brutits och avståndet marken rört sig längs förkastningen.

Richterskalan och momentmagnitudskalan är logaritmiska.

• Amplituden av den största vågen ökar tio gånger från ett heltal till ett annat.
• En ökning med ett heltal innebär att trettio gånger mer energi frigjordes.
• De här två skalorna ger ofta mycket likartade mätningar.

Hur är amplituden för den största seismiska vågen i en jordbävning med magnitud 5 jämförd med den största vågen i en jordbävning med magnitud 4? Hur förhåller sig den till en jordbävning av magnitud 3? Amplituden för den största seismiska vågen från en jordbävning av magnitud 5 är 10 gånger större än för en jordbävning av magnitud 4 och 100 gånger större än för en jordbävning av magnitud 3.

Hur förhåller sig en ökning av två heltal på skalan för momentens magnitud till varandra när det gäller den mängd energi som frigörs? Två heltal motsvarar en 900-faldig ökning av den frigjorda energin.

Vilken skala tycker du är bäst? Med Richterskalan mäter en enda skarp stöt högre än en mycket lång intensiv jordbävning som frigör mer energi. Skalan för momentets magnitud återspeglar mer exakt den energi som frigörs och de skador som orsakas. De flesta seismologer använder nu momentmagnitudskalan.

Sättet som forskare mäter jordbävningsintensitet och de två vanligaste skalorna, Richter och momentmagnitud, beskrivs tillsammans med en diskussion om jordbävningen i San Francisco 1906 i videon Measuring Earthquakes:

Magnitud kontra intensitet

Magnitud och intensitet mäter olika egenskaper hos jordbävningar. Magnitud mäter den energi som frigörs vid källan till jordbävningen. Magnituden bestäms genom mätningar på seismografer. Intensitet mäter styrkan i den skakning som jordbävningen ger upphov till på en viss plats. Intensiteten bestäms utifrån effekter på människor, mänskliga strukturer och den naturliga miljön.

Beräkning av jordbävningsmagnitud

Magnituden för en jordbävning är ett tal som gör det möjligt att jämföra jordbävningar med varandra när det gäller deras relativa styrka. Under flera decennier beräknades jordbävningsmagnituder utifrån en metod som först utvecklades av Charles Richter, en seismolog baserad i Kalifornien. Richter använde seismogram av jordbävningar som inträffade i San Andreas-förkastningszonen för att kalibrera sin magnitudskala.

Två mätningar räknas samman för att bestämma Richter-magnituden för en jordbävning: amplituden för de största vågorna som registrerats på ett seismogram av jordbävningen, och avståndet till jordbävningens epicentrum. Den seismiska vågens största amplitud – höjden på den högsta vågen – mäts i mm på ett seismogram. Avståndet till epicentrum måste också beaktas, eftersom vågorna blir mindre ju större avståndet till jordbävningen är. Effekten av avståndet räknas bort i beräkningen. Det finns ingen övre gräns definierad för Richterskalan, men efter ett sekel av seismografiska mätningar verkar det som om stenar i jorden släpper sina spänningar innan de bygger upp tillräckligt med energi för att nå magnitud 10.

Richterskalan visade sig inte överföras särskilt väl från San Andreas-förkastningszonen, en transformatorisk plattagräns, till de mycket kraftfullare jordbävningar som inträffar vid konvergerande platta gränser, särskilt jordbävningar i subduktionszonen. Därför har Richterskalan ersatts av momentmagnitudskalan, symboliserad som Mw.

Momentmagnitudskalan liknar i stort sett Richterskalan, men den tar hänsyn till fler faktorer, bland annat den totala ytan av förkastningen som rör sig under jordbävningen, och hur mycket den rör sig. Detta ger ett magnitudtal som är en bättre indikator på den totala mängden energi som frigörs av jordbävningen. Eftersom momentmagnitudskalan har ersatt Richterskalan kommer vi hädanefter att anta att vi hänvisar till momentmagnitud, inte Richtermagnitud, när vi talar om jordbävningsmagnitud.

Magnitudskalan avbildar energin logaritmiskt till ungefär bas 32. Till exempel frigör en jordbävning med magnitud 6,0 ungefär 32 gånger så mycket energi som en jordbävning med magnitud 5,0. En jordbävning med magnitud 7,0 frigör ungefär 32 × 32 = 1024 gånger så mycket energi som en jordbävning med magnitud 5,0. En jordbävning av magnitud 9,0, som sällan inträffar, frigör över en miljon gånger så mycket energi som en jordbävning av magnitud 5,0.

Ranking Earthquake Intensity

Earthquake intensity is very different from earthquake magnitude. Jordbävningsintensitet är en rangordning baserad på de observerade effekterna av en jordbävning på varje enskild plats. Därför ger varje jordbävning upphov till en rad olika intensitetsvärden, som sträcker sig från högst i epicentrumområdet till noll på avstånd från epicentrum. Den mest använda skalan för jordbävningsintensitet är den modifierade Mercalli-skalan för jordbävningsintensitet. Se sidan Modified Mercalli Intensity Scale på US Geological Survey Earthquake Hazards Programs webbplats för en förkortad version.

Tabellen nedan visar ungefär hur många jordbävningar som inträffar varje år i varje storleksintervall och vad intensiteten kan vara vid epicentrum för varje storleksintervall.

Magnitud	Genomsnittligt antal per år	Modifierad Mercalli intensitet	Beskrivning
0 – 1.9	>1 miljon	–	mikro – känns inte
2.0 – 2.9	>1 miljon	I	minor – känns sällan
3.0 – 3,9	omkring 100 000	II – III	minor – märks av ett fåtal personer
4,0 – 4.9	omkring 10 000	IV – V	lätt – märks av många människor, mindre skador möjliga
5.0 – 5.9	omkring 1 000	VI – VII	Måttlig – känns av de flesta människor, möjligtvis trasig puts och skorstenar
6.0 – 6.9	omkring 130	VII – IX	stark – skadorna varierar beroende på byggnadskonstruktion och underlag
7.0 – 7.9	omkring 15	IX – X	stor – omfattande skador, några byggnader förstörda
8.0 – 8.9	omkring 1	X – XII	stor – omfattande skador på stora områden, många byggnader förstörda
9.0 och högre	< 1	XI – XII	stor – omfattande skador över stora områden, de flesta byggnader förstörda

Magnitud/intensitetsjämförelse

Nedanstående tabell anger de intensiteter som vanligen observeras på platser nära epicentrum för jordbävningar av olika magnituder.

Magnitud	Typiskt maximum Modifierad 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 och högre	VIII eller högre

Abbreviated Modified Mercalli Intensity Scale

1. Känns inte av annat än ett fåtal under särskilt gynnsamma förhållanden.
2. Känns endast av ett fåtal personer som är i vila, särskilt på byggnaders övre våningar.
3. Känns ganska påtagligt av personer som befinner sig inomhus, särskilt på byggnaders övre våningar. Många människor känner inte igen det som en jordbävning. Stående motorfordon kan gunga något. Vibrationer som liknar när en lastbil passerar. Varaktighet uppskattad.
4. Känns inomhus av många, utomhus av få under dagen. På natten vaknade några. Disk, fönster, dörrar störda; väggar gör ett knackande ljud. Känsla som om en tung lastbil slår mot en byggnad. Stående bilar gungade märkbart.
5. Kännes av nästan alla; många vaknade. Några tallrikar, fönster sönderslagna. Instabila föremål vältades. Pendelklockor kan stanna.
6. Känns av alla, många skrämda. Några tunga möbler flyttas; några fall av fallande gips. Skador små.
7. Skador försumbara i byggnader av god utformning och konstruktion; små till måttliga i välbyggda vanliga konstruktioner; betydande skador i dåligt byggda eller dåligt utformade konstruktioner; några skorstenar sönderslagna.
8. Skador små i särskilt utformade konstruktioner; betydande skador i vanliga rejäla byggnader med partiell kollaps. Stora skador i dåligt byggda byggnader. Fall av skorstenar, fabriksskorstenar, kolonner, monument och murar. Tunga möbler vältas omkull.
9. Skador betydande i särskilt utformade konstruktioner; väl utformade ramkonstruktioner kastas ut ur lod. Skador stora i betydande byggnader, med partiell kollaps. Byggnader förskjutna från grunden.
10. En del välbyggda träkonstruktioner förstörda; de flesta murverk och ramkonstruktioner förstörda med grunden. Rälsar böjda.
11. Få, om ens några (murade) konstruktioner står kvar. Broar förstörda. Rälsar kraftigt böjda.
12. Skador totalt. Siktlinjer och nivåer är förvrängda. Föremål kastas upp i luften.

Kontrollera din förståelse

Svar på frågan/frågorna nedan för att se hur väl du förstår de ämnen som behandlades i föregående avsnitt. Den här korta frågesporten räknas inte in i ditt betyg i kursen och du kan göra om den ett obegränsat antal gånger.

Använd den här frågesporten för att kontrollera din förståelse och besluta om du ska (1) studera det föregående avsnittet ytterligare eller (2) gå vidare till nästa avsnitt.