Aardbevingsintensiteiten meten met behulp van seismische schalen

Het eerste meetinstrument uitgevonden voor aardbevingen was de seismische intensiteitsschaal. Dit is een ruwe numerieke schaal om te beschrijven hoe ernstig een aardbeving is op de plaats waar je staat - hoe erg het is "op een schaal van 1 tot 10."

Het is niet moeilijk om een ​​reeks beschrijvingen te bedenken voor intensiteit 1 ("Ik kon het nauwelijks voelen") en 10 ("Alles om me heen viel!") En de gradaties daartussenin. Een dergelijke schaal, wanneer deze zorgvuldig is gemaakt en consistent wordt toegepast, is nuttig, hoewel deze volledig is gebaseerd op beschrijvingen, niet op metingen.

Schalen van aardbeving (de totale energie van een aardbeving) kwamen later, het resultaat van vele vooruitgang in seismometers en tientallen jaren van gegevensverzameling. Hoewel seismische omvang interessant is, is seismische intensiteit belangrijker: het gaat om de sterke bewegingen die daadwerkelijk mensen en gebouwen beïnvloeden. Intensiteitskaarten worden gewaardeerd voor praktische zaken als stadsplanning, bouwvoorschriften en noodhulp.

Naar Mercalli en verder

Tientallen seismische intensiteitsschalen zijn bedacht. De eerste die op grote schaal werd gebruikt, werd gemaakt door Michele de Rossi en Francois Forel in 1883, en voordat seismografen wijdverspreid waren, was de Rossi-Forel-schaal het beste wetenschappelijke hulpmiddel dat we hadden. Het gebruikte Romeinse cijfers, van intensiteit I tot X.

In Japan ontwikkelde Fusakichi Omori een schaal op basis van de soorten structuren daar, zoals stenen lantaarns en boeddhistische tempels. De zeven-punts Omori-schaal ligt nog steeds ten grondslag aan de officiële seismische intensiteitsschaal van het Japanse Meteorologische Agentschap. Andere schalen zijn in veel andere landen in gebruik genomen.

In Italië werd een 10-punts intensiteitsschaal, ontwikkeld in 1902 door Giuseppe Mercalli, aangepast door een opeenvolging van mensen. Toen H. O. Wood en Frank Neumann in 1931 één versie in het Engels vertaalden, noemden ze het de Modified Mercalli-schaal. Dat is sindsdien de Amerikaanse standaard.

De gemodificeerde Mercalli-schaal bestaat uit beschrijvingen die variëren van onschadelijk ("I. Niet gevoeld behalve een paar") tot de angstaanjagende ("XII. Totaal schade ... Voorwerpen in de lucht gegooid"). Het omvat het gedrag van mensen, de reacties van huizen en grotere gebouwen, en natuurlijke fenomenen.

De reacties van mensen variëren bijvoorbeeld van nauwelijks grondbeweging voelen met intensiteit I tot iedereen buiten rennen met intensiteit VII, dezelfde intensiteit waarmee schoorstenen beginnen te breken. Bij intensiteit VIII worden zand en modder uit de grond geslingerd en kantelen zware meubels.

Seismische intensiteit in kaart brengen

Het omzetten van menselijke rapporten in consistente kaarten gebeurt vandaag online, maar het was vroeger nogal bewerkelijk. Tijdens de nasleep van een aardbeving verzamelden wetenschappers zo snel mogelijk intensiteitsrapporten. Postmeesters in de Verenigde Staten stuurden de regering een rapport telkens wanneer een aardbeving toesloeg. Particulieren en lokale geologen deden hetzelfde.

Als je van aardbeving voorbereid bent, kun je meer leren over wat aardbevingonderzoekers doen door hun officiële veldhandleiding te downloaden. Met deze rapporten in de hand interviewden onderzoekers van de US Geological Survey vervolgens andere deskundige getuigen, zoals bouwingenieurs en inspecteurs, om hen te helpen zones van vergelijkbare intensiteit in kaart te brengen. Uiteindelijk werd een contourkaart met de intensiteitszones afgerond en gepubliceerd.

Een intensiteitskaart kan enkele nuttige dingen tonen. Het kan de fout afbakenen die de aardbeving heeft veroorzaakt. Het kan ook tonen van ongewoon sterke trillingen ver van de fout. Deze gebieden met 'slechte grond' zijn belangrijk als het gaat om bijvoorbeeld bestemmingsplannen, rampenplanning of het bepalen van de route naar snelwegen en andere infrastructuur.

vooruitgang

In 1992 heeft een Europese commissie de seismische intensiteitsschaal verfijnd in het licht van nieuwe kennis. In het bijzonder hebben we veel geleerd over hoe verschillende soorten gebouwen reageren op het in elkaar schudden, we kunnen ze behandelen als amateur-seismografen.

In 1995 werd de European Macroseismic Scale (EMS) algemeen aanvaard in heel Europa. Het heeft 12 punten, hetzelfde als de Mercalli-schaal, maar het is veel gedetailleerder en preciezer. Het bevat bijvoorbeeld veel foto's van beschadigde gebouwen.

Een andere vooruitgang was het kunnen toekennen van hardere getallen aan intensiteiten. Het EMS bevat specifieke waarden voor grondversnelling voor elke intensiteitsrang. (Dat geldt ook voor de nieuwste Japanse schaal.) De nieuwe schaal kan niet in één laboratoriumoefening worden onderwezen, zoals de Mercalli-schaal in de Verenigde Staten wordt onderwezen. Maar degenen die het beheersen, zullen de beste ter wereld zijn in het halen van goede gegevens uit het puin en de verwarring van de nasleep van een aardbeving.

Waarom oude onderzoeksmethoden nog steeds belangrijk zijn

De studie van aardbevingen wordt elk jaar geavanceerder en dankzij deze vorderingen werken de oudste onderzoeksmethoden beter dan ooit. De mooie machines en schone gegevens zorgen voor een goede fundamentele wetenschap.

Maar een groot praktisch voordeel is dat we allerlei aardbevingsschade kunnen kalibreren tegen de seismograaf. Nu kunnen we goede gegevens uit menselijke bestanden halen waar en wanneer er geen seismometers zijn. Intensiteiten kunnen worden geschat voor aardbevingen door de hele geschiedenis heen, met behulp van oude archieven zoals dagboeken en kranten.

De aarde is een langzaam bewegende plaats en op veel plaatsen duurt de typische aardbevingscyclus eeuwen. We hebben geen eeuwen om te wachten, dus het afleiden van betrouwbare informatie over het verleden is een waardevolle taak. Oude menselijke archieven zijn veel beter dan niets, en soms is wat we leren over seismische gebeurtenissen in het verleden bijna net zo goed als het hebben van seismografen daar.