Зілтеленің дәрежесін бағалау шкаласы

Кіріспе

Сейсмикалық интенсивтілік шкаласы жер сілкінісі кезіндегі дірілдің дәрежесін анықтау үшін қолданылады.

Модификацияланған Меркалли интенсивтілік шкаласы (MM, MMI немесе MCS) белгілі бір жерде жер сілкінісінің әсерін өлшейді. Бұл, әдетте жер сілкінісі үшін хабарланатын сейсмикалық шамадан өзгеше. Магнитуда шкалалары жер сілкінісінің ішкі күшін немесе қарқындылығын өлшейді – оқиғаның тереңдігіне қарай үлкен немесе кіші болатын құбылыс. (Көбінесе "" шкаласы қолданылады.) MM шкаласы жер бетіндегі кез келген нақты жердегі дірілдің интенсивтілігін өлшейді. Ол 1902 жылы Джузеппе Меркаллидің Меркалли интенсивтілік шкаласынан дамытылды. Жер бетіндегі дірілдер жер сілкінісінен шыққан сейсмикалық энергияның нәтижесі болса да, жер сілкінісі олардың энергиясының қаншалықты сейсмикалық толқындар түрінде таратылатынымен ерекшеленеді. Олардың пайда болатын тереңдігі де әртүрлі; терең жер сілкінісі жер бетімен аз байланысады, олардың энергиясы үлкен көлемде таралады, ал жер бетіне жететін энергия үлкен аумаққа таралады. Дірілдің интенсивтілігі жергілікті болып табылады. Әдетте, ол жер сілкінісінің эпицентрінен алшақтаған сайын азаяды, бірақ шөгінді алаптарда және кейбір тұрақсыз топырақ түрлерінде күшейе алады. Интенсивтілік шкалалары интенсивтілікті эмпирикалық түрде, яғни оқытылмаған бақылаушылардың хабарлаған әсерлеріне сүйене отырып санатқа бөледі және белгілі бір аймақта байқалуы мүмкін әсерлерге бейімделеді. Аспаптық өлшеулерді қажет етпеу арқасында, олар тарихи (аспаптық емес) жер сілкінісінің шамасын және орнын бағалауға көмектеседі: ең жоғары интенсивтілік әдетте эпицентрлік аймаққа сәйкес келеді, ал олардың дәрежесі мен аумағы (жергілікті геологиялық жағдайларды ескере отырып) шаманы бағалау үшін басқа жергілікті жер сілкінісімен салыстырылуы мүмкін.

Тарих

Италиялық вулканолог Джузеппе Меркалли 1883 жылы алғашқы қарқындылық шкаласын жасады. Ол алты дәрежеден немесе санаттан тұрды, және сол кездегі стандартты Росси-Форель шкаласының 10 градустық нұсқасына "жай ғана бейімделу" ретінде сипатталды, қазіргі таңда "көптеген жағдайда ұмытылған". Меркаллидің 1902 жылы жарияланған екінші шкаласы да Росси-Форель шкаласының бейімделуі болды, ол 10 градусты сақтап, әр градустың сипаттамасын кеңейтті. Бұл нұсқа "пайдаланушылардың арасында қолдау тапты" және Италияның Метеорология және Геодинамика орталық кеңсесі қабылдады. 1904 жылы Адольфо Канкани өте күшті жер сілкінісі үшін екі қосымша градусты қосуды ұсынды – "апат" және "үлкен апат", осылайша 12 градустық шкала құрылды. Оның сипаттамалары жеткіліксіз болғандықтан, Август Генрих Зиберг 1912 және 1923 жылдары оларды толықтырып, әр градус үшін жердің максималды үдеуін көрсетті. Бұл шкала Еуропада кеңінен қолданылды және Италияда Ұлттық Геофизика және Вулканология институты (INGV) қолданып келеді. Гарри О. Вуд пен Франк Нойман 1931 жылы оны ағылшын тіліне аударғанда (сипаттамаларды өңдеу және қысқарту, сондай-ақ үдеу критерийлерін алып тастау арқылы), оны "1931 жылғы өзгертілген Меркалли қарқындылық шкаласы" (MM31) деп атады. Кейбір сейсмологтар бұл нұсқаны "Вуд-Нойман шкаласы" деп те атайды. Өзі жасаған Рихтер шкаласымен шатастырмау үшін, ол оны "1956 жылғы өзгертілген Меркалли шкаласы" (MM56) деп атауды ұсынды. Карл Стовер мен Джерри Коффман Рихтердің түзетулерін ескермеді және Вуд пен Нойманның 1931 жылғы шкаласын сәл өзгерткен түсіндірмесіне сәйкес қарқындылықты анықтады, нәтижесінде шкаланың жаңа, бірақ көбінесе құжатталмаған нұсқасы пайда болды. АҚШ Геологиялық қызметі (және басқа да агенттіктер) қарқындылықты анықтау үшін номиналды түрде Вуд пен Нойманның MM31 шкаласын пайдаланады. Дегенмен, бұл әдетте Стовер мен Коффманның жиынтықтаған өзгерістерімен түсіндіріледі, өйткені 1931 жылдан бері "кейбір критерийлер жер сілкінісінің күшін көрсететін басқаларына қарағанда сенімдірек". Сонымен қатар, құрылыс нормалары мен әдістері дамыды, бұл құрылыс ортасын күшейтті, нәтижесінде берілген қарқындылықтағы жер сілкінісі әлсіз сезіледі. Сондай-ақ, ең жоғары дәрежелердің (X және одан жоғары) бастапқы критерийлерінің кейбіреуі, мысалы, иілген рельстер, жер бетіндегі жарықтар, көшкіндер және т.б., "жер сілкінісінің күшіне емес, жердің қирауға бейімді жағдайларына байланысты".

Italian volcanologist Giuseppe Mercalli formulated his first intensity scale in 1883. It had six degrees or categories, has been described as "merely an adaptation" of the then standard Rossi–Forel scale of 10 degrees, and is now "more or less forgotten". Mercalli's second scale, published in 1902, was also an adaptation of the Rossi–Forel scale, retaining the 10 degrees and expanding the descriptions of each degree. This version "found favour with the users", and was adopted by the Italian Central Office of Meteorology and Geodynamics. In 1904, Adolfo Cancani proposed adding two additional degrees for very strong earthquakes, "catastrophe" and "enormous catastrophe", thus creating a 12 degree scale. His descriptions being deficient, August Heinrich Sieberg augmented them during 1912 and 1923, and indicated a peak ground acceleration for each degree. and was used extensively in Europe and remains in use in Italy by the National Institute of Geophysics and Volcanology (INGV). When Harry O. Wood and Frank Neumann translated this into English in 1931 (along with modification and condensation of the descriptions, and removal of the acceleration criteria), they named it the "modified Mercalli intensity scale of 1931" (MM31). Some seismologists refer to this version the "Wood–Neumann scale". Not wanting to have this intensity scale confused with the Richter magnitude scale he had developed, he proposed calling it the "modified Mercalli scale of 1956" (MM56). Carl Stover and Jerry Coffman ignored Richter's revision, and assigned intensities according to their slightly modified interpretation of Wood and Neumann's 1931 scale, effectively creating a new, but largely undocumented version of the scale. The basis by which the U. S. Geological Survey (and other agencies) assigns intensities is nominally Wood and Neumann's MM31. However, this is generally interpreted with the modifications summarized by Stover and Coffman because in the decades since 1931, "some criteria are more reliable than others as indicators of the level of ground shaking". Also, construction codes and methods have evolved, making much of built environment stronger; these make a given intensity of ground shaking seem weaker. Also, some of the original criteria of the most intense degrees (X and above), such as bent rails, ground fissures, landslides, etc., are "related less to the level of ground shaking than to the presence of ground conditions susceptible to spectacular failure".

Меркаллидің өзгертілген интенсивтілік шкаласы

ММИ шкаласының төменгі деңгейлері, әдетте, адамдардың жер сілкінісін қалай сезінетінін сипаттайды. Шкаланың жоғарырақ сандары байқалған құрылымдық зақымдарға негізделген. Бұл кестеде жер сілкінісінің эпицентріне жақын жерлерде байқалатын ММИ көрсетілген. Шкала деңгейі Жердегі ең жоғары үдеу (шамамен) Жер жағдайы Ерекше мысалдар I. < Өте аз адамдар ғана ерекше қолайлы жағдайда сезінеді. II. Әлсіз Тек бірнеше адам, әсіресе ғимараттардың жоғарғы қабаттарында, сезінеді. Нағыз ілінетін заттар тербелуі мүмкін. III. Әлсіз Үй ішінде, әсіресе ғимараттардың жоғарғы қабаттарында, байқалады: Көптеген адамдар оны жер сілкінісі деп танымайды. Тұрақтап тұрған көліктер сәл тербелуі мүмкін. Дыбыстар жүк көлігінің өтуіне ұқсас, оның ұзақтығы шамамен анықталады. IV. Жеңіл Үй ішінде көптеген адамдар, күндіз сыртта аздап сезіледі: Түнде кейбіреулер оянады. Ыдыстар, терезелер мен есіктер қозғалады, қабырғалардан жарықтар естіледі. Сезімдер ғимаратқа соққан ауыр жүк көлігі сияқты. Тұрақтап тұрған көліктер айқын сілкініп тұрады. 2006 жылғы Пангандаран жер сілкінісі және цунами V. Орташа Дерлік барлығы сезінеді, көптеген адамдар оянады: Кейбір ыдыстар мен терезелер сынған. Тұрақсыз заттар құлайды. Маятник сағаттары тоқтауы мүмкін. 2010 жылғы Ментауи жер сілкінісі және цунами VI. Күшті Барлығы сезінеді, көбі қорқады. Кейбір ауыр жиһаздар жылжытылады, гипстен аздап түсіп қалады. Зақымдар аз. 2021 жылғы Батыс Сулавеси жер сілкінісі VII. Өте күшті Жақсы жобаланған және салынған ғимараттарда зақымдар аз; жақсы салынған қарапайым құрылымдарда аз немесе орташа; нашар салынған немесе нашар жобаланған құрылымдарда зақымдар едәуір: Кейбір түтіндер бұзылады. Көлік жүргізушілері байқайды. 1998 жылғы мамырдағы Ауғанстан жер сілкінісі, 2002 жылғы Индукуш жер сілкінісі, 2009 жылғы Суматра жер сілкінісі VIII. Ауыр Зақымдар арнайы жобаланған құрылыстарда аз; қарапайым, мықты ғимараттарда ішінара құлаумен бірге едәуір зақымдар. Жаман салынған құрылыстарда үлкен зақымдар. Шатырлар, фабрикалардың мұржалары, бағаналар, ескерткіштер, қабырғалар құлайды. Ауыр жиһаздар құлап түседі. Құм мен саз аз мөлшерде шығарылады. Құдық суының өзгеруі. Көлік жүргізушілері алаңдайды. 2011 жылғы Тохоку жер сілкінісі және цунами, 2021 жылғы Гаити жер сілкінісі, 2023 жылғы Херат жер сілкінісі IX. Өте ауыр Зақымдар арнайы жобаланған құрылыстарда едәуір: Жақсы жобаланған каркастық құрылымдар қисайды. Мықты ғимараттарда үлкен зақымдар, ішінара құлаулар. Ғимараттар іргесінен жылжып кетеді. Сұйылу процесі жүреді. Жер асты құбырлары бұзылады. 2006 жылғы Йогьякарта жер сілкінісі, 2022 жылғы маусымдағы Ауғанстан жер сілкінісі және 2023 жылғы Аль-Хауз жер сілкінісі X. Экстремалды Кейбір жақсы салынған ағаш құрылымдар қираған, көпшілігі іргетасымен бірге қираған. Рельстер бүгілген. Өзен жағалаулары мен тік беткейлерден үлкен жер көшкіндері. Құм мен саз жылжытылады. Су жағаларға шашырайды. 2010 жылғы Гаити жер сілкінісі, 2015 жылғы сәуірдегі Непал жер сілкінісі және 2018 жылғы Сулавеси жер сілкінісі мен цунами XI. Экстремалды (Кірпіштен салынған) құрылыстардың өте азы ғана тұрған күйде қалады. Көпірлер қираған. Жерде кең жарылыстар пайда болады. Жер асты құбырлары толыққандай жұмыс істемейді. Жұмсақ жерде жер құлайды және көшкіндер болады. Рельстер қатты бүгілген. 1995 жылғы Кобе жер сілкінісі, 2005 жылғы Кашмир жер сілкінісі, 2008 жылғы Сычуань жер сілкінісі XII. Экстремалды Зақым толық. Жер бетінде толқындар көрінеді. Көздің көруі және деңгейі бұрмаланған. Заттар жоғарыға, ауаға лақтырылады. 1939 жылғы Ерзинкан жер сілкінісі, 1960 жылғы Вальдивия жер сілкінісі және 2023 жылғы Түркия-Сирия жер сілкінісі

The lesser degrees of the MMI scale generally describe the manner in which the earthquake is felt by people. The greater numbers of the scale are based on observed structural damage. This table gives MMIs that are typically observed at locations near the epicenter of the earthquake. Scale level Peak ground acceleration (approx.) Ground conditions Notable Examples I. Not felt < Not felt except by very few under especially favorable conditions. II. Weak Felt only by a few people at rest, especially on upper floors of buildings. Delicately suspended objects may swing. III. Weak Felt quite noticeably by people indoors, especially on upper floors of buildings: Many people do not recognize it as an earthquake. Standing vehicles may rock slightly. Vibrations are similar to the passing of a truck, with duration estimated. IV. Light Felt indoors by many, outdoors by few during the day: At night, some are awakened. Dishes, windows, and doors are disturbed; walls make cracking sounds. Sensations are like a heavy truck striking a building. Standing vehicles are rocked noticeably. 2006 Pangandaran earthquake and tsunami V. Moderate Felt by nearly everyone; many awakened: Some dishes and windows are broken. Unstable objects are overturned. Pendulum clocks may stop. 2010 Mentawai earthquake and tsunami VI. Strong Felt by all, and many are frightened. Some heavy furniture is moved; a few instances of fallen plaster occur. Damage is slight. 2021 West Sulawesi earthquake VII. Very strong Damage is negligible in buildings of good design and construction; but slight to moderate in well built ordinary structures; damage is considerable in poorly built or badly designed structures; some chimneys are broken. Noticed by motorists. May 1998 Afghanistan earthquake,2002 Hindu Kush earthquakes,and 2009 Sumatra earthquakes VIII. Severe Damage slight in specially designed structures; considerable damage in ordinary substantial buildings with partial collapse. Damage great in poorly built structures. Fall of chimneys, factory stacks, columns, monuments, walls. Heavy furniture overturned. Sand and mud ejected in small amounts. Changes in well water. Motorists are disturbed. 2011 Tōhoku earthquake and tsunami,2021 Haiti earthquake,and 2023 Herat earthquakes IX. Violent Damage is considerable in specially designed structures; well designed frame structures are thrown off kilter. Damage is great in substantial buildings, with partial collapse. Buildings are shifted off foundations. Liquefaction occurs. Underground pipes are broken. 2006 Yogyakarta earthquake,June 2022 Afghanistan earthquake,and 2023 Al Haouz earthquake X. Extreme > Some well built wooden structures are destroyed; most masonry and frame structures are destroyed with foundations. Rails are bent. Landslides considerable from river banks and steep slopes. Shifted sand and mud. Water splashed over banks. 2010 Haiti earthquake,April 2015 Nepal earthquake,and 2018 Sulawesi earthquake and tsunami XI. Extreme Few, if any, (masonry) structures remain standing. Bridges are destroyed. Broad fissures erupt in the ground. Underground pipelines are rendered completely out of service. Earth slumps and land slips in soft ground. Rails are bent greatly. 1995 Kobe earthquake,2005 Kashmir earthquake,and 2008 Sichuan earthquake XII. Extreme Damage is total. Waves are seen on ground surfaces. Lines of sight and level are distorted. Objects are thrown upward into the air. 1939 Erzincan earthquake,1960 Valdivia earthquake,and 2023 Turkey–Syria earthquakes

Үлкендігімен байланысты

Магнитуда Типичный Максимальный Модифицированный Меркалли Интенсивность1.0–3.0 I3.0–3.9 II–III4.0–4.9 IV–V5.0–5.9 VI–VII6.0–6.9 VII–IX7.0 және одан жоғары VIII немесе одан жоғары''' Магнитуда/интенсивтілігі салыстыру, USGS Магнитуда мен интенсивтілік, бір-бірімен байланысты болғанымен, мүлдем әртүрлі ұғымдар. Магнитуда – жер сілкінісі шығарған энергияның көрсеткіші, ал интенсивтілік – жер бетіндегі бір нүктеде сезілген сілкіністің дәрежесі. Интенсивтілік эпицентрде немесе оған жақын жерде максималды мәнге ие болып, қашықтықпен бірге нөлге дейін төмендейді. Ол гипоцентрдің тереңдігі, жер бедері, эпицентрден қашықтық, жер асты қабаттарының сілкіністі күшейту қабілеті және жер сілкінісі механизміне байланысты бағыттылық сияқты көптеген факторларға тәуелді. Мысалы, 2011 жылы Аргентинаның Салта қаласында 576,8 км тереңдікте болған 7,0 магнитудалы жер сілкінісінің максималды сезілген интенсивтілігі V болды, ал 1865 жылы Англияның Фурнесс қаласындағы Бароу қаласында болған 2,2 магнитудалы оқиғаның максималды сезілген интенсивтілігі VIII болды. Шағын кесте – ММИ шкаласының дәрежелерін анықтауға арналған шамамен нұсқаулық. Бұл мақалада көрсетілген түстер мен сипаттамалық атаулар басқа мақалалардағы сілкіну карталарында қолданылатындарынан өзгеше болуы мүмкін.

Жер сілкінісі қауіптілігін бағалауда жер сілкінісі қарқынын бағалау және оны пайдалану

Магнитудасы, жер сілкінісі ошағынан қашықтығы және басқа да параметрлер (мысалы, жергілікті жер жағдайы) белгілі болғанда, макросейсмикалық қарқындылықты бағалау үшін ондаған қарқындылық болжау теңдеулері жарияланды. Бұл теңдеулер жер қозғалысын болжау теңдеулеріне ұқсас, олар жоғары жылдамдықтың (пик жер сілкінісінің үдеуі сияқты) аспаптық параметрлерін бағалау үшін қолданылады. Қарқындылық болжау теңдеулерінің шолуы қолжетімді. Мұндай теңдеулерді макросейсмикалық қарқындылық тұрғысынан сейсмикалық қауіпті бағалау үшін пайдалануға болады, бұл аспаптық параметрлерге қарағанда сейсмикалық тәуекелмен тығыз байланысты болудың артықшылығын береді.

Физикалық шамалармен байланысы

MMI шкаласы діріл амплитудасы, діріл жиілігі, ең жоғары жылдамдық немесе ең жоғары үдеу сияқты қатаң, объективті өлшенетін көрсеткіштермен анықталмайды. Адам сезген сілкініс және ғимараттарға келтірілген зақымдар төмен қарқынды оқиғалар үшін ең жоғары үдеумен, ал жоғары қарқынды оқиғалар үшін ең жоғары жылдамдықпен жақсы байланысты.

Момент шамасы шкаласымен салыстыру

Бір жер сілкінісінің әсері әр жерде күрт өзгеруі мүмкін, сондықтан бір ғана жер сілкінісі үшін көптеген MMI шамалары өлшенуі мүмкін. Осы шамаларды тең интенсивтілік сызықтары бар картада, яғни изосейсмикалық картада ең жақсы көрсетуге болады. Дегенмен, әр жер сілкінісінің тек бір ғана магнитудасы болады.