Wissenschaft

Messung der Erdbebenintensität mit seismischen Skalen

Das erste für Erdbeben erfundene Messwerkzeug war die seismische Intensitätsskala. Dies ist eine grobe numerische Skala, um zu beschreiben, wie schwer ein Erdbeben an der Stelle ist, an der Sie stehen – wie schlimm es „auf einer Skala von 1 bis 10“ ist.

Es ist nicht schwer, eine Reihe von Beschreibungen für Intensität 1 („Ich konnte es kaum fühlen“) und 10 („Alles um mich herum ist heruntergefallen!“) Und die Abstufungen dazwischen zu finden. Eine Skala dieser Art ist nützlich, wenn sie sorgfältig erstellt und konsequent angewendet wird, obwohl sie ausschließlich auf Beschreibungen und nicht auf Messungen basiert.

Die Größenordnung des Erdbebens (die Gesamtenergie eines Bebens) kam später, das Ergebnis vieler Fortschritte bei Seismometern und jahrzehntelanger Datenerfassung. Während die seismische Größe interessant ist, ist die seismische Intensität wichtiger: Es geht um die starken Bewegungen, die tatsächlich Menschen und Gebäude betreffen. Intensitätskarten werden für praktische Dinge wie Stadtplanung, Bauvorschriften und Notfallmaßnahmen geschätzt.

 

Nach Mercalli und darüber hinaus

Dutzende von seismischen Intensitätsskalen wurden entwickelt. Die erste, die weit verbreitet war, wurde 1883 von Michele de Rossi und Francois Forel hergestellt, und bevor Seismographen weit verbreitet waren, war die Rossi-Forel-Skala das beste wissenschaftliche Werkzeug, das wir hatten. Es wurden römische Ziffern von Intensität I bis X verwendet.

In Japan entwickelte Fusakichi Omori eine Skala, die auf den dortigen Strukturen wie Steinlaternen und buddhistischen Tempeln basiert. Die Sieben-Punkte-Omori-Skala liegt immer noch der offiziellen seismischen Intensitätsskala der japanischen Wetterbehörde zugrunde. Andere Waagen kamen in vielen anderen Ländern zum Einsatz.

In Italien wurde eine 1902 von Giuseppe Mercalli entwickelte 10-Punkte-Intensitätsskala von einer Reihe von Personen angepasst. Als HO Wood und Frank Neumann 1931 eine Version ins Englische übersetzten, nannten sie sie die modifizierte Mercalli-Skala. Das ist seitdem der amerikanische Standard.

Die modifizierte Mercalli-Skala besteht aus Beschreibungen, die von harmlos („I. nur von sehr wenigen gefühlt“) bis furchterregend („XII. Schaden insgesamt … Objekte in die Luft geworfen“) reichen. Es umfasst das Verhalten von Menschen, die Reaktionen von Häusern und größeren Gebäuden sowie Naturphänomene.

Zum Beispiel reichen die Reaktionen der Menschen von kaum spürbaren Bodenbewegungen bei Intensität I bis zu jedem, der mit Intensität VII im Freien läuft, der gleichen Intensität, bei der Schornsteine ​​zu brechen beginnen. Bei Intensität VIII werden Sand und Schlamm aus dem Boden ausgestoßen und schwere Möbel fallen um.

 

Abbildung der seismischen Intensität

Menschliche Berichte in konsistente Karten umzuwandeln, geschieht heute online, war aber früher ziemlich mühsam. Nach einem Beben sammelten die Wissenschaftler so schnell wie möglich Intensitätsberichte. Postmeister in den Vereinigten Staaten schickten der Regierung jedes Mal einen Bericht, wenn ein Beben ausbrach. Privatpersonen und lokale Geologen taten dasselbe.

Wenn Sie sich auf Erdbeben vorbereiten, sollten Sie mehr darüber erfahren, was Bebenermittler tun, indem Sie ihr offizielles Feldhandbuch herunterladen . Mit diesen Berichten befragten die Ermittler des US Geological Survey dann andere Sachverständige wie Bauingenieure und Inspektoren, um ihnen bei der Kartierung von Zonen gleicher Intensität zu helfen. Schließlich wurde eine Konturkarte mit den Intensitätszonen fertiggestellt und veröffentlicht.

Eine Intensitätskarte kann einige nützliche Dinge zeigen. Es kann den Fehler beschreiben, der das Beben verursacht hat. Es kann auch Bereiche mit ungewöhnlich starkem Schütteln zeigen, die weit vom Fehler entfernt sind. Diese Bereiche mit „schlechtem Boden“ sind beispielsweise wichtig, wenn es um Zoneneinteilung, Katastrophenplanung oder die Entscheidung geht, wo Autobahnen und andere Infrastrukturen verlegt werden sollen.

 

Fortschritte

1992 machte sich ein europäisches Komitee daran, die seismische Intensitätsskala im Lichte neuer Erkenntnisse zu verfeinern. Insbesondere haben wir viel darüber gelernt, wie verschiedene Arten von Gebäuden auf Erschütterungen reagieren – tatsächlich können wir sie wie Amateur-Seismographen behandeln.

1995 wurde die Europäische Makroseismische Skala (EMS) europaweit weit verbreitet. Es hat 12 Punkte, genau wie die Mercalli-Skala, ist aber viel detaillierter und präziser. Es enthält zum Beispiel viele Bilder von beschädigten Gebäuden.

Ein weiterer Fortschritt bestand darin, Intensitäten härtere Zahlen zuweisen zu können. Das UMS enthält spezifische Werte der Bodenbeschleunigung für jeden Intensitätsrang. (Dies gilt auch für die neueste japanische Skala.) Die neue Skala kann nicht in einer einzigen Laborübung unterrichtet werden, so wie die Mercalli-Skala in den USA unterrichtet wird. Aber diejenigen, die es beherrschen, werden die besten der Welt sein, wenn es darum geht, gute Daten aus den Trümmern und der Verwirrung nach den Folgen eines Erdbebens zu extrahieren.

 

Warum alte Forschungsmethoden immer noch wichtig sind

Die Untersuchung von Erdbeben wird von Jahr zu Jahr komplexer, und dank dieser Fortschritte funktionieren die ältesten Forschungsmethoden besser als je zuvor. Die schönen Maschinen und sauberen Daten sorgen für eine gute Grundlagenforschung.

Ein großer praktischer Vorteil ist jedoch, dass wir alle Arten von Erdbebenschäden gegen den Seismographen kalibrieren können. Jetzt können wir gute Daten aus menschlichen Aufzeichnungen extrahieren, wo und wann keine Seismometer vorhanden sind. Die Intensität von Erdbeben kann im Laufe der Geschichte anhand alter Aufzeichnungen wie Tagebücher und Zeitungen geschätzt werden.

Die Erde ist ein sich langsam bewegender Ort, und an vielen Orten dauert der typische Erdbebenzyklus Jahrhunderte. Wir müssen nicht Jahrhunderte warten, daher ist es eine wertvolle Aufgabe, verlässliche Informationen über die Vergangenheit abzuleiten. Alte menschliche Aufzeichnungen sind viel besser als nichts, und manchmal ist das, was wir über vergangene seismische Ereignisse erfahren, fast so gut wie Seismographen dort.

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