escala de magnitude Richter -Richter magnitude scale

A escala de Richter / r ɪ k t ər / - também chamada de escala de magnitude de Richter , escala de magnitude de Richter e escala de Gutenberg-Richter - é uma medida da força dos terremotos , desenvolvida por Charles Francis Richter e apresentada em seu marco de 1935 papel, onde ele chamou de "escala de magnitude". Isso foi posteriormente revisado e renomeado como escala de magnitude local , denotada como ML ou ML  .

Devido a várias deficiências da   escala ML original, a maioria das autoridades sismológicas agora usa outras escalas semelhantes, como a escala de magnitude do momento (M w )  , para relatar magnitudes de terremotos, mas grande parte da mídia ainda se refere a elas como "Richter" magnitudes. Todas as escalas de magnitude mantêm o caráter logarítmico do original e são dimensionadas para ter valores numéricos aproximadamente comparáveis ​​(normalmente no meio da escala). Devido à variação nos terremotos, é essencial entender que a escala Richter usa logaritmos simplesmente para tornar as medições gerenciáveis ​​(ou seja, um terremoto de magnitude 3 fatora 10³ enquanto um terremoto de magnitude 5 é 100 vezes mais forte do que isso).

Desenvolvimento

Charles Francis Richter (cerca de 1970)

Antes do desenvolvimento da escala de magnitude, a única medida da força ou "tamanho" de um terremoto era uma avaliação subjetiva da intensidade do tremor observado perto do epicentro do terremoto, categorizado por várias escalas de intensidade sísmica , como a escala Rossi-Forel . ("Tamanho" é usado no sentido da quantidade de energia liberada, não do tamanho da área afetada pelo abalo, embora terremotos de alta energia tendam a afetar uma área mais ampla, dependendo da geologia local.) Em 1883, John Milne supôs que o tremor de grandes terremotos poderia gerar ondas detectáveis ​​ao redor do globo, e em 1899 E. Von Rehbur Paschvitz observou na Alemanha ondas sísmicas atribuíveis a um terremoto em Tóquio . Na década de 1920, Harry O. Wood e John A. Anderson desenvolveram o sismógrafo Wood-Anderson , um dos primeiros instrumentos práticos para registrar ondas sísmicas. Wood então construiu, sob os auspícios do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Instituto Carnegie , uma rede de sismógrafos que se estendia pelo sul da Califórnia . Ele também recrutou o jovem e desconhecido Charles Richter para medir os sismogramas e localizar os terremotos que geravam as ondas sísmicas.

Em 1931 , Kiyoo Wadati mostrou como havia medido, para vários terremotos fortes no Japão, a amplitude do tremor observado em várias distâncias do epicentro. Ele então traçou o logaritmo da amplitude em relação à distância e encontrou uma série de curvas que mostravam uma correlação aproximada com as magnitudes estimadas dos terremotos. Richter resolveu algumas dificuldades com esse método e então, usando dados coletados por seu colega Beno Gutenberg , produziu curvas semelhantes, confirmando que elas poderiam ser usadas para comparar as magnitudes relativas de diferentes terremotos.

Para produzir um método prático de atribuir uma medida absoluta de magnitude, foram necessários desenvolvimentos adicionais. Primeiro, para abranger a ampla gama de valores possíveis, Richter adotou a sugestão de Gutenberg de uma escala logarítmica , onde cada passo representa um aumento de dez vezes na magnitude, semelhante à escala de magnitude usada pelos astrônomos para o brilho das estrelas . Em segundo lugar, ele queria que uma magnitude de zero estivesse em torno do limite da percepção humana. Terceiro, ele especificou o sismógrafo Wood-Anderson como o instrumento padrão para produzir sismogramas. A magnitude foi então definida como "o logaritmo da amplitude máxima do traço, expressa em mícrons ", medida a uma distância de 100 km (62 mi). A escala foi calibrada definindo um choque de magnitude 0 como aquele que produz (a uma distância de 100 km (62 mi)) uma amplitude máxima de 1 mícron (1 µm, ou 0,001 milímetros) em um sismograma registrado por uma torção Wood-Anderson sismógrafo  [ pt ] . Por fim, Richter calculou uma tabela de correções de distância, em que para distâncias inferiores a 200 quilômetros a atenuação é fortemente afetada pela estrutura e propriedades da geologia regional.

Quando Richter apresentou a escala resultante em 1935, ele a chamou (por sugestão de Harry Wood) simplesmente uma escala de "magnitude". A "magnitude Richter" parece ter se originado quando Perry Byerly disse à imprensa que a escala era de Richter e "deveria ser referida como tal". Em 1956, Gutenberg e Richter, embora ainda se referissem à "escala de magnitude", rotularam-na de "magnitude local", com o símbolo M L  , para distingui-la de duas outras escalas que haviam desenvolvido, a magnitude da onda de superfície ( MS ) e a escala de corpo escalas de magnitude de onda (M B ).

Detalhes

A escala Richter foi definida em 1935 para circunstâncias e instrumentos particulares; as circunstâncias particulares referem-se a ele sendo definido para o sul da Califórnia e "incorpora implicitamente as propriedades atenuantes da crosta e do manto do sul da Califórnia". O instrumento específico usado ficaria saturado por fortes terremotos e incapaz de registrar valores altos. A escala foi substituída na década de 1970 pela escala de magnitude de momento (MMS, símbolo M w  ); para terremotos adequadamente medidos pela escala Richter, os valores numéricos são aproximadamente os mesmos. Embora os valores medidos para terremotos agora sejam M w  , eles são freqüentemente relatados pela imprensa como valores Richter, mesmo para terremotos de magnitude acima de 8, quando a escala Richter se torna sem sentido.

As escalas Richter e MMS medem a energia liberada por um terremoto; outra escala, a escala de intensidade de Mercalli , classifica os terremotos por seus efeitos , desde detectáveis ​​por instrumentos, mas não perceptíveis, até catastróficos. A energia e os efeitos não são necessariamente fortemente correlacionados; um terremoto raso em uma área povoada com solo de certos tipos pode ter efeitos muito mais intensos do que um terremoto profundo muito mais enérgico em uma área isolada.

Várias escalas têm sido historicamente descritas como a "escala de Richter", especialmente a magnitude local ML e   a escala de onda de superfície M s   . Além disso, a magnitude da onda corporal , mb , e a magnitude do momento , M w  , abreviado como MMS, têm sido amplamente utilizados por décadas. Algumas novas técnicas para medir a magnitude estão em fase de desenvolvimento pelos sismólogos.

Todas as escalas de magnitude foram projetadas para fornecer resultados numericamente semelhantes. Este objetivo foi bem alcançado para M L  , M s  e M w  . A escala mb fornece valores um pouco diferentes das outras escalas. A razão para tantas maneiras diferentes de medir a mesma coisa é que em diferentes distâncias, para diferentes profundidades hipocentrais e para diferentes tamanhos de terremotos, as amplitudes de diferentes tipos de ondas elásticas devem ser medidas.

ML   é a escala usada para a maioria dos terremotos relatados (dezenas de milhares) por observatórios sismológicos locais e regionais . Para grandes terremotos em todo o mundo, a escala de magnitude do momento (MMS) é mais comum, embora M s   também seja relatado com frequência.

O momento sísmico , M 0 , é proporcional à área da ruptura vezes o deslizamento médio ocorrido no terremoto, portanto mede o tamanho físico do evento. M w   é derivado dele empiricamente como uma quantidade sem unidades, apenas um número projetado para se adequar à   escala M s . Uma análise espectral é necessária para obter M 0  , enquanto as outras magnitudes são derivadas de uma simples medição da amplitude de uma onda especificamente definida.

Todas as escalas, exceto M w  , saturam para grandes terremotos, o que significa que são baseadas nas amplitudes das ondas que têm um comprimento de onda menor que o comprimento de ruptura dos terremotos. Essas ondas curtas (ondas de alta frequência) são um parâmetro muito curto para medir a extensão do evento. O limite superior efetivo resultante de medição para M L   é cerca de 7 e cerca de 8,5 para M s  .

Novas técnicas para evitar o problema de saturação e para medir magnitudes rapidamente para terremotos muito grandes estão sendo desenvolvidas. Uma delas é baseada na onda P de longo período; o outro é baseado em uma onda de canal recentemente descoberta.

A liberação de energia de um terremoto, que está intimamente relacionada ao seu poder destrutivo, aumenta com a potência de 32 da amplitude do tremor. Assim, uma diferença de magnitude de 1,0 equivale a um fator de 31,6 ( ) na energia liberada; uma diferença de magnitude de 2,0 equivale a um fator de 1000 ( ) na energia liberada. A energia elástica irradiada é melhor derivada de uma integração do espectro irradiado, mas uma estimativa pode ser baseada em mb porque a maior parte da energia é transportada pelas ondas de alta frequência.

magnitudes mais ricas

Severidade do terremoto.jpg

A magnitude Richter de um terremoto é determinada a partir do logaritmo da amplitude das ondas registradas pelos sismógrafos (ajustes são incluídos para compensar a variação da distância entre os vários sismógrafos e o epicentro do terremoto). A fórmula inicial é:

onde A é a excursão máxima do sismógrafo Wood-Anderson, a função empírica A 0 depende apenas da distância epicentral da estação, . Na prática, as leituras de todas as estações de observação são calculadas após o ajuste com correções específicas da estação para obter o   valor M L. Devido à base logarítmica da escala, cada aumento de número inteiro na magnitude representa um aumento de dez vezes na amplitude medida; em termos de energia, cada aumento de número inteiro corresponde a um aumento de cerca de 31,6 vezes a quantidade de energia liberada, e cada aumento de 0,2 corresponde aproximadamente a uma duplicação da energia liberada.

Eventos com magnitude superior a 4,5 são fortes o suficiente para serem registrados por um sismógrafo em qualquer lugar do mundo, desde que seus sensores não estejam localizados na sombra do terremoto .

O seguinte descreve os efeitos típicos de terremotos de várias magnitudes perto do epicentro. Os valores são apenas típicos. Eles devem ser tomados com extrema cautela, pois a intensidade e, portanto, os efeitos do solo dependem não apenas da magnitude, mas também da distância ao epicentro, da profundidade do foco do terremoto abaixo do epicentro, da localização do epicentro e das condições geológicas .

Magnitude Descrição Intensidade de Mercalli modificada máxima típica Efeitos médios do terremoto Frequência média de ocorrência globalmente (estimada)
1,0–1,9 micro EU Microterremotos não sentidos ou raramente sentidos. Registrado por sismógrafos. Contínuo/vários milhões por ano
2,0–2,9 Menor EU Sentido ligeiramente por algumas pessoas. Nenhum dano aos edifícios. Mais de um milhão por ano
3,0–3,9 II a III Frequentemente sentido pelas pessoas, mas muito raramente causa danos. A agitação de objetos internos pode ser perceptível. Mais de 100.000 por ano
4,0–4,9 Leve IV a V Tremor perceptível de objetos internos e ruídos de chocalho. Sentido pela maioria das pessoas na área afetada. Ligeiramente sentido do lado de fora. Geralmente causa dano zero a mínimo. Danos moderados a significativos muito improváveis. Alguns objetos podem cair das prateleiras ou ser derrubados. 10.000 a 15.000 por ano
5,0–5,9 Moderado VI a VII Pode causar danos de gravidade variável a edifícios mal construídos. Zero a danos leves a todos os outros edifícios. Sentido por todos. 1.000 a 1.500 por ano
6,0–6,9 Forte VII a IX Danos a um número moderado de estruturas bem construídas em áreas povoadas. Estruturas resistentes a terremotos sobrevivem com danos leves a moderados. Estruturas mal projetadas recebem danos moderados a graves. Sentido em áreas mais amplas; até centenas de quilômetros do epicentro. Agitação forte a violenta na área epicentral. 100 a 150 por ano
7,0–7,9 Formar-se VIII ou superior Causa danos à maioria dos edifícios, alguns desmoronam parcial ou completamente ou recebem danos graves. Estruturas bem projetadas provavelmente sofrerão danos. Sentido em grandes distâncias com grandes danos limitados principalmente a 250 km do epicentro. 10 a 20 por ano
8,0–8,9 Excelente Grandes danos a edifícios, estruturas susceptíveis de serem destruídas. Causará danos moderados a pesados ​​a edifícios resistentes ou resistentes a terremotos. Danos em grandes áreas. Sentido em regiões extremamente extensas. um por ano
9.0 e superior Na destruição total ou quase total - danos graves ou colapso de todos os edifícios. Danos pesados ​​e tremores se estendem a locais distantes. Mudanças permanentes na topografia do terreno. Um a cada 10 a 50 anos

( Baseado em documentos do US Geological Survey. )

A intensidade e o número de mortos dependem de vários fatores (profundidade do terremoto, localização do epicentro e densidade populacional, para citar alguns) e podem variar amplamente.

Milhões de terremotos menores ocorrem todos os anos em todo o mundo, equivalendo a centenas a cada hora, todos os dias. Por outro lado, terremotos de magnitude 9+ ocorrem cerca de uma vez por ano, em média. O maior terremoto registrado foi o Grande terremoto chileno de 22 de maio de 1960, que teve uma magnitude de 9,5 na escala de magnitude do momento .

A sismóloga Susan Hough sugeriu que um terremoto de magnitude 10 pode representar um limite superior muito aproximado para o que as zonas tectônicas da Terra são capazes, o que seria o resultado do maior cinturão contínuo conhecido de falhas se rompendo (ao longo da costa do Pacífico das Américas). ). Uma pesquisa da Universidade de Tohoku, no Japão, descobriu que um terremoto de magnitude 10 era teoricamente possível se um combinado de 3.000 quilômetros (1.900 milhas) de falhas da trincheira do Japão até a trincheira Kuril-Kamchatka se rompesse e se movesse 60 metros (200 pés) ( ou se uma ruptura semelhante em grande escala ocorreu em outro lugar). Tal terremoto causaria movimentos do solo por até uma hora, com tsunamis atingindo as costas enquanto o solo ainda está tremendo, e se esse tipo de terremoto ocorresse, provavelmente seria um evento de 1 em 10.000 anos.

Fórmulas empíricas de magnitude

Essas fórmulas para a magnitude Richter M L   são alternativas ao uso de tabelas de correlação Richter baseadas no evento sísmico padrão Richter ( , , ). Abaixo, está a distância epicentral (em quilômetros, a menos que especificado de outra forma).

  • A fórmula empírica de Lillie é:

onde é a amplitude (deslocamento máximo do solo) da onda P, em micrômetros, medida a 0,8 Hz.

  • A fórmula proposta por Lahr (1980) é:

Para distâncias inferiores a 200 km,

e para distâncias entre 200 km e 600 km,

onde é a amplitude do sinal do sismógrafo em mm e é em km.

  • A fórmula empírica de Bisztricsany (1958) para distâncias epicentrais entre 4˚ e 160˚ é:

onde é a duração da onda de superfície em segundos e é em graus. ML está   principalmente entre 5 e 8.

  • A fórmula empírica de Tsumura é:

onde é a duração total da oscilação em segundos. ML está   principalmente entre 3 e 5.

  • A fórmula empírica de Tsuboi, Universidade de Tóquio, é:

onde é a amplitude em micrômetros.

Veja também

Notas

Fontes

  • Gutemberg, B.; Richter, CF (1956b), "Magnitude, intensidade, energia e aceleração do terremoto (segundo artigo)", Boletim da Sociedade Sismológica da América , 46 (2): 105–145.

links externos