snsn
Magnitud
magnitud

Magnituden - är ett tal som brukar användas för att beskriva en jordbävnings storlek. Magnituden talar inte om hur mycket det skakar på en viss plats, eller hur stora skador jordbävningen gör (se Intensitet nedan), utan är en beskrivining av jordbävningskällan. Man räknar ut magnituden med hjälp av storleken på de markrörelser som de seismiska stationerna mätt upp runt jordbävningen, det blir för det mesta ett tal mellan 0 och 10.  Skalan man använder kallas ofta för Richterskalan eftersom den först utvecklades av Charles Richter på 1930-talet. Idag finns flera olika varianter på Richterskalan, anpassade för olika typer av jordbävningar eller olika sätt att mäta dem.

Magnitudskalan - har ingen övre eller nedre gräns. Den största jordbävning eller jordskalv (två ord för samma sak) man observerat hände i Chile 1960 och hade en magnitud på 9,5. Magnituden är inte direkt proportionell mot den totala energin i jordbävningen utan endast relaterad till den energi som strålar ut från centrum av skalvet som skakningar i marken. Resten av energin i skalvet försvinner som friktionsvärme. Magnitudskalan är logaritmisk och konstruerad så att för varje helt steg på skalan ökar den utstrålade energin i jordbävningen cirka 32 gånger. Det betyder att en jordbävning  som har magnitud 6 alstrar seismiska vågor som innehåller 32 gånger mer energi än ett skalv med magnitud 5. Jämfört med ett skalv på magnitud 4  ger magnitud 6 skalvet ifrån sig 1000 gånger mer energi. (Mer exakt formulerat är förhållandet mellan två skalvs energiutveckling lika med 10^(1,5*(M1 - M2)), där (M1 - M2) är skillnaden mellan de två skalvens momentmagnitud. Chileskalvet 2010, med M=8,8 var alltså 501 gånger så stort som Haitiskalvet 2010, M=7,0.)

Jordbävningar - är komplexa fenomen och magnituden har definieras på lite olika sätt beroende på vad i skalvet man varit intresserad av. Idag kan vi med moderna mätinstrument på en gång mäta största delen av alla de olika vågor som jordskalven alstrar. Vissa av de gamla magnitudskalorna har därför blivit omoderna men de lever fortfarande kvar i olika sammanhang och det är viktigt att förstå skillnaderna mellan dem eftersom de inte alltid kan direkt översättas till varandra. Den moderna skalan för större skalv kallas momentmagnitud (MW). För jordskalv uppmätta bara på stationer nära skalvet har man den så kallade lokala magnitudskalan (ML). Förr användes volymvågsmagnituden (mb) för djupa eller mindre skalv och ytvågsmagnituden (MS) för stora skalv nära jordytan. Här kommer en noggrannare beskrivning av de olika skalorna.

Momentmagnitud MW  -  är det mest fysikaliskt riktiga magnitudbegreppet. MW räknas ut från storleken på den yta som rört sig i berget (antalet kvadratmeter, A), rörelsens storlek (hur många meters rörelse det varit på sprickan, D) och bergets elastiska egenskaper (μ). Produkten M0 = μAD kallas för det skalära seismiska momentet och används för beräkningen av MW. Sprickytans storlek och rörelse beräknas från de uppmätta markrörelserna och detta var svårt före den kraftiga instrumentutveckling under 1980-talet. MW utvecklades för att stämma överens med den tidigare MS men till skillnad från MS (se nedan) kan även de största jordskalven få rätt magnitud med MW, skalan mättas inte. Momentmagnituden definieras som MW = (2/3) log10 (M0) – 6, där M0 har enheten Nm.

Lokal magnitud ML  – är i grund och botten samma skala som Richters ursprungliga magnitud och används för att beskriva storleken på relativt små lokala skalv som uppmätts på stationer närmare än cirka 600 km och på djup mindre än 70 km. Eftersom denna skala från början baserades på amplitudmätningar från ett visst instrument i södra Kalifornien brukar mätningar från moderna instrument kalibreras till originalskalan. Den lokala magnitudskala som används för SNSN är dock definierad utgående från det skalära seismiska momentet som ML = log10 (M0) – 10, men överensstämmer trots det med Richters skala. 

Ytvågsmagnitud MS  - används för skalv som ligger 2000 till 18000 km från mätstationen och där skalvet inte är mer än 50 km djupt. Ytvågor, som endast finns vid jordytan, inte inne i jorden,  med perioder på mellan 18 och 22 sekunder används för beräkningarna. Ytvågsmagnituden mättas vid cirka MS = 8, d.v.s oavsett hur mycket större än 8 skalvet är får det en MS på cirka 8. Chileskalvet 1960 hade t.ex. MS = 8,3 men MW = 9,5. Eftersom det ofta är ytvågorna som orsakar störst skada på byggnader och annan infrastuktur har MS länge varit den mest använda magnitudskalan för större skalv. Den har numera ersatts av momentmagnituden MW eftersom MW dels är mer fysikaliskt sund och dels inte mättas vid höga magnituder.

Volymvågsmagnitud mb - baserar sig på amplituden av de vågor som rör sig igenom jordens inre (volymvågor) med perioder på mellan 0.1 - 3 sekunder och där avståndet  mellan skalv och mätstation är mer än 550 km. Skalan mättas redan vid  cirka mb = 6, d.v.s oavsett hur mycket större än 6 skalvet är får det mb = 6. Volymvågsmagnituden användes tidigare mest för riktigt djupa skalv som inte har särskilt stora ytvågor.

Intensitet, ett annat mått på jordbävningars storlek
Intensitetsskalor, som t.ex. den Modifierade Mercallisskalan, beskriver inte i första hand jordskalvets storlek på sprickan där det hände utan i stället skalvets effekt där det observeras. Man tar hänsyn till saker som t.ex. hur mycket lamporna svänger i taket, hur porslinet skallrar i skåpet, sprickor i väggar och raserade broar. Mercalliskalan har 12 steg. Steg 1 är väldigt svagt och registreras bara av mätinstrument medan steg 12 innebär total förödelse med stora marksprickor, förstörda byggnader och förändringar i landskapet. En liten, men nära jordbävning kan ge en högre intensitet än en mer avlägsen större jordbävning.

Vill du veta mer om jordbävningars magnitud, läs på http://earthquake.usgs.gov/learning/ eller kontakta oss på det Svenska Nationella Seismiska Nätet (SNSN).

 

SNSN webmaster email: bjorn.lund at geo.uu.se