Eru til fleiri en einn kvarði til að ákvarða stærð jarðskjálfta?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Eru til fleiri en einn kvarði til að ákvarða stærð jarðskjálfta?
Hægt er að skilgreina stærð jarðskjálfta á ýmsan veg og hafa margir stærðarkvarðar verið notaðir til að ákvarða hana. Til eru kvarðar sem nota útslagsstærð (M_L) en það er hin upphaflega stærð jarðskjálfta samkvæmt skilgreiningu Richters, rúmbylgjustærð (m_b), yfirborðsbylgjustærð (M_s), varandastærð (M$\tau$) og vægisstærð (M_W). Hér á eftir er gerð nánari grein fyrir því hvernig þessar stærðir eru fundnar.

Útslagsstærðin er oftast skilgreind með líkingunni

M_L = log A + a*log$\Delta$ + b

Þar sem $\Delta$ er fjarlægð mælistöðvar frá upptökum jarðskjálftans í kílómetrum en a og b eru stöðvarfastar, það er einkennandi tölustærðir fyrir hverja mælistöð (Richter, 1958). Fyrir skjálftamælistöðvar í Suður-Kaliforníu virðist til dæmis eftirfarandi jafna gefa góðar niðurstöður: (Kanai, 1960)

M_L = log A + 3*log$\Delta$- 2,92

Rúmbylgjustærðin m_b (táknuð með litlum bókstaf) er hins vegar skilgreind sem

m_b = log A - log T + f($\Delta$,h) + C_s + C_r

Hún byggir á stærsta útslagi P-bylgju, A, sem borist hefur að mestu gegnum möttul jarðar. T táknar sveiflutíma bylgjunnar sem notuð er, f er tölugildi sem er flett upp í sérstökum töflum og háð fjarlægð í kílómetrum frá skjálftaupptökum, $\Delta$, og dýpi þeirra í kílómetrum, h. C_s og C_r eru leiðréttingarfastar sem ákvarðaðir eru annars vegar fyrir upptakasvæði viðkomandi skjálfta og hins vegar fyrir mælistaðinn. Stofnanir sem fylgjast með skjálftavirkni í heiminum, svo sem International Seismological Centre (ISC) í Edinborg og United States Geological Survey (USGS), ákvarða og greina frá rúmbylgjustærð flestra skjálfta sem eru stærri en m_b=4,5.

Yfirborðsbylgjustærðin (M_s), byggir á útslagi yfirborðsbylgna af tiltekinni tíðni, venjulega í kringum 0,05Hz, $\Delta$ er fjarlægð í kílómetrum, og C_s og C_r eru sem fyrr stöðvafastar.

M_s = log A + 1,66 log $\Delta$ + C_s + C_r

Oftast eru Rayleigh-bylgjur notaðar í þessu skyni. Þær tvístrast skjótt og því er hægt að velja þá bylgjutíðni sem hagkvæmt er að nota. Frá árinu 1960 hefur verið lögð áhersla á að ákvarða yfirborðsbylgjustærð sem flestra skjálfta. Í skjálftalistum frá ISC og USGS er yfirleitt að finna Ms-stærð fyrir skjálfta stærri en M_s=5.

Varandastærð (M$\tau$) er fundin út frá varanda ($\tau$) hreyfingarinnar á skjálftariti. Hann er mælikvarði á það hversu lengi tiltekinn jarðskjálfti stendur yfir á ákveðnum stað. Ýmsar skilgreiningar á hugtakinu varandi hafa verið notaðar. Markmið þeirra er að hann sýni það tímabil þegar orka jarðskjálftans er mest. Algengt er að miða við að 80-90% af heildarorku skjálftans komi fram innan tímalengdar varandans. Upphaf og endalok jarðskjálftans, þegar hann er að byrja og síðan að deyja úr (P-bylgjur og yfirborðsbylgjur), lenda þá gjarnan utan þess tímabils sem varandinn afmarkar.

M$\tau$ = C₁ log $\tau$ + C₂

C₁ og C₂ eru stöðvarfastar. Varandastærð er einkum gagnleg þegar notaðir eru hliðrænir skjálftamælar með litlu mælisviði. Útslag mettast þá fljótt, mælirinn „slær í botn“ en varandi verður ekki fyrir áhrifum. Stærðarkvarðar af þessu tagi voru mikið notaðir frá því að þétt jarðskjálftamælanet komu til sögunnar um 1970 og áður en stafræn skráning hófst um 1990. Stærðir jarðskjálfta í Skjálftabréfi Raunvísindastofnunar og Veðurstofunnar 1975-1990 eru til dæmis oftast af þessu tagi.

Skjálftavægið M₀ þykir heppilegri kennistærð fyrir jarðskjálfta en stærð hans. (Það segir til um þá krafta sem eru að verki í upptökum skjálfta og er tengt þeirri orku sem leysist úr læðingi, þegar sprunguflöturinn hrökk til.) Vægið má því tengja beint við eðlisfræðileg ferli í upptökum skjálftans, andstætt stærðinni. Vægið hefur því verið notað til að skilgreina nýja tegund stærðarkvarða, svokallað vægisstærð jarðskjálfta. Hún er fundin út frá skjálftavæginu með eftirfarandi jöfnu

M_W = 2/3 log M₀ – 6,0

Vægisstærð er nú notuð í auknum mæli víða um heim. Stofnanir eins og ISC og USGS ákvarða vægisstærð fyrir alla skjálfta í heiminum sem eru stærri en M_W=5,5.

Heimildir:

• Richter, C.F. 1958. Elementary seismology. W.H.Rreeman & Co., San Francisco.
• Kanai, K. 1960. An empirical formula for the spectrum of strong earthquake ground motion. Proceedings of the 2^nd World conference in Earthquake Engineering, Tokyo and Kyoto, Japan, 1541-1551.

Myndir:

• 2010 Chile earthquake - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 04.06.2014).
• Rayleigh wave - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 04.06.2014).

---

Þetta svar er úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar og birt með góðfúslegu leyfi....