Modifizierte Mercalli-Intensitätsskala - Modified Mercalli intensity scale
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Die modifizierte Mercalli-Intensitätsskala ( MM oder MMI ), die aus der Mercalli - Intensitätsskala von Giuseppe Mercalli von 1902 entwickelt wurde, ist eine seismische Intensitätsskala, die zur Messung der Erschütterungsintensität durch ein Erdbeben verwendet wird . Es misst die Auswirkungen eines Erdbebens an einem bestimmten Ort, unterschieden von der inhärenten Kraft oder Stärke des Erdbebens, gemessen durch seismische Magnitudenskalen (wie die " M w "-Magnitude, die normalerweise für ein Erdbeben angegeben wird). Während Erschütterungen durch die seismische Energie verursacht werden, die bei einem Erdbeben freigesetzt wird, unterscheiden sich Erdbeben darin, wie viel ihrer Energie als seismische Wellen abgestrahlt wird. Tiefere Erdbeben haben auch weniger Wechselwirkung mit der Oberfläche und ihre Energie wird auf ein größeres Volumen verteilt. Die Erschütterungsintensität ist lokalisiert und nimmt im Allgemeinen mit der Entfernung vom Epizentrum des Erdbebens ab , kann jedoch in Sedimentbecken und bestimmten Arten von unverfestigten Böden verstärkt werden.
Intensitätsskalen kategorisieren empirisch die Intensität des Zitterns basierend auf den von ungeübten Beobachtern berichteten Effekten und werden an die Effekte angepasst, die in einer bestimmten Region beobachtet werden können. Da keine instrumentellen Messungen erforderlich sind, sind sie nützlich, um die Stärke und den Ort historischer (präinstrumentaler) Erdbeben abzuschätzen: Die größten Intensitäten entsprechen im Allgemeinen dem epizentralen Gebiet, und ihr Grad und ihre Ausdehnung (evtl. ergänzt durch die Kenntnis der lokalen geologischen Bedingungen) können verglichen werden mit anderen lokalen Erdbeben, um die Magnitude abzuschätzen.
Geschichte
Der italienische Vulkanologe Giuseppe Mercalli formulierte 1883 seine erste Intensitätsskala. Sie hatte sechs Grade oder Kategorien, wurde als "nur eine Anpassung" der damals üblichen Rossi-Forel-Skala von 10 Grad beschrieben und ist heute "mehr oder weniger vergessen". Die zweite Skala von Mercalli, die 1902 veröffentlicht wurde, war ebenfalls eine Anpassung der Rossi-Forel-Skala, wobei die 10 Grad beibehalten und die Beschreibungen der einzelnen Grade erweitert wurden. Diese Version fand "bei den Nutzern Anklang" und wurde vom italienischen Zentralamt für Meteorologie und Geodynamik übernommen.
1904 schlug Adolfo Cancani vor, zwei zusätzliche Grade für sehr starke Erdbeben hinzuzufügen, "Katastrophe" und "enorme Katastrophe", wodurch eine 12-Grad-Skala geschaffen wurde. Da seine Beschreibungen mangelhaft waren, erweiterte August Heinrich Sieberg sie 1912 und 1923 und gab für jedes Grad eine maximale Bodenbeschleunigung an. Dies wurde als "Mercalli-Canceni-Skala, formuliert von Sieberg" oder "Mercalli-Cancani-Sieberg-Skala" oder einfach "MCS" bekannt und wurde in Europa weitgehend verwendet.
Als Harry O. Wood und Frank Neumann dies 1931 ins Englische übersetzten (zusammen mit der Modifikation und Verdichtung der Beschreibungen und der Entfernung der Beschleunigungskriterien), nannten sie es die "modifizierte Mercalli-Intensitätsskala von 1931" (MM31). Einige Seismologen bezeichnen diese Version als "Wood-Neumann-Skala". Wood und Neumann hatten auch eine gekürzte Version mit weniger Kriterien zur Beurteilung des Intensitätsgrades.
Die Wood-Neumann-Skala wurde 1956 von Charles Francis Richter überarbeitet und in seinem einflussreichen Lehrbuch Elementary Seismology veröffentlicht . Da er diese Intensitätsskala nicht mit der von ihm entwickelten Richter-Magnitudenskala verwechseln wollte , schlug er vor, sie die "modifizierte Mercalli-Skala von 1956" (MM56) zu nennen.
In ihrem Kompendium der historischen Seismizität in den Vereinigten Staaten von 1993 ignorierten Carl Stover und Jerry Coffman Richters Revision und ordneten Intensitäten gemäß ihrer leicht modifizierten Interpretation der Skala von Wood und Neumann von 1931 zu, wodurch effektiv eine neue, aber weitgehend undokumentierte Version der Skala entstand.
Die Grundlage, nach der der US Geological Survey (und andere Agenturen) Intensitäten zuordnet, ist nominell Wood und Neumanns MM31. Dies wird jedoch im Allgemeinen mit den von Stover und Coffman zusammengefassten Modifikationen interpretiert, weil in den Jahrzehnten seit 1931 "einige Kriterien als Indikatoren für das Ausmaß der Bodenerschütterung zuverlässiger sind als andere". Außerdem haben sich Bauvorschriften und -methoden weiterentwickelt, die einen Großteil der gebauten Umwelt stärken; diese lassen eine gegebene Intensität des Bodenschüttelns schwächer erscheinen. Auch einige der ursprünglichen Kriterien der intensivsten Grade (X und höher), wie gebogene Schienen, Bodenrisse, Erdrutsche usw spektakuläres Scheitern".
Die von Cancani (XI und XII) hinzugefügten Kategorien "Katastrophe" und "enorme Katastrophe" werden so selten verwendet, dass sie in der aktuellen USGS-Praxis in einer einzigen Kategorie "Extreme" mit der Abkürzung "X+" zusammengefasst werden.
Modifizierte Mercalli-Intensitätsskala
Die unteren Grade der MMI-Skala beschreiben im Allgemeinen die Art und Weise, wie das Erdbeben von den Menschen empfunden wird. Die größeren Zahlen der Skala basieren auf beobachteten strukturellen Schäden.
Diese Tabelle gibt MMIs an, die typischerweise an Orten in der Nähe des Epizentrums des Erdbebens beobachtet werden.
Maßstabsebene | Bodenverhältnisse |
---|---|
I. Nicht gefühlt | Nicht zu spüren, außer von sehr wenigen unter besonders günstigen Bedingungen. |
II. Schwach | Nur von wenigen Personen in Ruhe gespürt, insbesondere in den oberen Stockwerken von Gebäuden. |
III. Schwach | Von Menschen in Innenräumen, vor allem in oberen Stockwerken von Gebäuden, deutlich spürbar: Viele Menschen erkennen es nicht als Erdbeben. Stehende Autos können leicht schaukeln. Vibrationen ähneln dem Vorbeifahren eines Lastwagens, wobei die Dauer geschätzt wird. |
NS. Hell | Von vielen drinnen gefühlt, tagsüber von wenigen draußen: Nachts werden manche geweckt. Geschirr, Fenster und Türen sind gestört; Wände machen knackende Geräusche. Empfindungen sind wie ein schwerer Lastwagen, der gegen ein Gebäude prallt. Stehende Autos werden merklich geschaukelt. |
V. Moderat | Von fast jedem gefühlt; Viele sind aufgewacht: Einiges Geschirr und Fenster sind zerbrochen. Instabile Gegenstände werden umgeworfen. Pendeluhren können stehen bleiben. |
VI. Stark | Von allen gefühlt, und viele haben Angst. Einige schwere Möbel werden bewegt; einige Fälle von herabgefallenem Gips treten auf. Der Schaden ist gering. |
VII. Sehr stark | Der Schaden ist bei Gebäuden von guter Planung und Konstruktion vernachlässigbar; aber leicht bis mäßig in gut gebauten gewöhnlichen Strukturen; bei schlecht gebauten oder schlecht konstruierten Bauwerken ist der Schaden beträchtlich; einige Schornsteine sind kaputt. |
VIII. Schwer | Leichter Schaden in speziell konstruierten Strukturen; erhebliche Schäden an gewöhnlichen, erheblichen Gebäuden mit teilweisem Einsturz. Schaden groß in schlecht gebauten Strukturen. Einsturz von Schornsteinen, Fabrikschacht, Säulen, Denkmälern, Mauern. Schwere Möbel umgestürzt. |
IX. Heftig | Bei speziell konstruierten Strukturen ist der Schaden beträchtlich; gut gestaltete Rahmenkonstruktionen werden aus dem Lot geworfen. Der Schaden ist in beträchtlichen Gebäuden groß, mit teilweisem Einsturz. Gebäude werden von Fundamenten abgelöst. Es kommt zur Verflüssigung. |
X. Extrem | Einige gut gebaute Holzkonstruktionen werden zerstört; die meisten Mauerwerks- und Rahmenkonstruktionen werden mit Fundamenten zerstört. Schienen sind verbogen. |
XI. Extrem | Wenige, wenn überhaupt, (Mauerwerk)-Strukturen bleiben stehen. Brücken werden zerstört. Im Boden brechen breite Risse aus. Unterirdische Rohrleitungen werden komplett außer Betrieb genommen. Erde sackt ab und Land rutscht in weichem Boden. Schienen sind stark verbogen. |
XII. Extrem | Der Schaden ist total. Wellen sind auf Bodenoberflächen zu sehen. Sichtlinien und Ebene sind verzerrt. Gegenstände werden nach oben in die Luft geschleudert. |
Korrelation mit Magnitude
Größe | Helligkeits- / Intensitätsvergleich |
---|---|
1,0–3,0 | ich |
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 und höher | VIII oder höher |
Helligkeits-/Intensitätsvergleich, USGS |
Die Korrelation zwischen Magnitude und Intensität ist bei weitem nicht vollständig und hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Tiefe des Hypozentrums , des Geländes und der Entfernung vom Epizentrum. Zum Beispiel hatte ein Beben der Stärke 4,5 in Salta , Argentinien, im Jahr 2011, das 164 km tief war, eine maximale Intensität von I, während ein Ereignis der Stärke 2,2 in Barrow in Furness , England, im Jahr 1865, etwa 1 km tief, hatte eine maximale Intensität von VIII.
Die kleine Tabelle gibt einen groben Anhaltspunkt für die Grade der MMI-Skala. Die hier gezeigten Farben und beschreibenden Namen unterscheiden sich von denen, die auf bestimmten Shake Maps in anderen Artikeln verwendet werden.
Abschätzung der Standortintensität und ihrer Verwendung bei der Bewertung der Erdbebengefährdung
Dutzende sogenannter Intensitätsvorhersagegleichungen wurden veröffentlicht, um die makroseismische Intensität an einem Ort unter Berücksichtigung der Größe, der Entfernung von Quelle zu Ort und möglicherweise anderer Parameter (zB lokale Standortbedingungen) abzuschätzen. Diese ähneln Bodenbewegungs-Vorhersage-Gleichungen für die Schätzung von instrumentellen starken Bewegungsparametern wie der Spitzenbodenbeschleunigung . Eine Zusammenfassung der Intensitätsvorhersagegleichungen ist verfügbar. Solche Gleichungen können verwendet werden, um die seismische Gefahr in Bezug auf die makroseismische Intensität abzuschätzen, was den Vorteil hat, dass sie enger mit dem seismischen Risiko verbunden ist als instrumentelle Parameter für starke Bewegungen.
Korrelation mit physikalischen Größen
Die MMI-Skala ist nicht in Bezug auf strengere, objektiv quantifizierbare Messungen wie z. B. Erschütterungsamplitude, Erschütterungsfrequenz, Spitzengeschwindigkeit oder Spitzenbeschleunigung definiert. Vom Menschen wahrgenommene Erschütterungen und Gebäudeschäden korrelieren am besten mit der Spitzenbeschleunigung bei Ereignissen mit geringerer Intensität und mit der Spitzengeschwindigkeit bei Ereignissen mit höherer Intensität.
Vergleich mit der Moment-Magnituden-Skala
Die Auswirkungen eines einzelnen Erdbebens können von Ort zu Ort stark variieren, so dass viele MMI-Werte für dasselbe Erdbeben gemessen werden können. Diese Werte lassen sich am besten mit einer konturierten Karte gleicher Intensität, der sogenannten isoseismalen Karte, darstellen . Jedes Erdbeben hat jedoch nur eine Magnitude.
Siehe auch
- Seismische Intensitätsskala der Japan Meteorological Agency
- Rohn Notfallwaage
- Seismische Intensitätsskalen
- Seismische Magnitudenskalen
- Spektrale Beschleunigung
- Starke Bodenbewegung
Verweise
Anmerkungen
Zitate
Quellen
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Externe Links
- Nationales Erdbeben-Informationszentrum (USA)
- Modifizierte Mercalli-Intensitätsskala – United States Geological Survey
- Die Schwere eines Erdbebens - United States Geological Survey
- US-Datenbank zur Erdbebenintensität – NOAA
- Erdbebenintensität – Was kontrolliert das Schütteln, das Sie fühlen? – IRIS-Konsortium