العلم خلف الأرض الصلاحية: فهم صومالات الثراء والحركة

Where A is the maximum amplitude of the seismic waves recorded on the seismogram, and ]A₀] is a standard amplitude calibration value for a reference stationism at a originally calibrated

حدود شركة ريكتر سكال

على الرغم من الدور الذي يقوم به في علم الازمات، فإن نطاق الريتشتر لديه عدة قيود تقيد من فائدته، خاصة للزلازل الكبيرة أو البعيدة، أحد القيود الرئيسية هو تأثير التشبع: بالنسبة للزلازل التي تتجاوز حجمها 7.5، غالبا ما تتفاوت إبرة السيزموغرافيا، دون أن تستوعب الحد الأقصى الحقيقي، وهذا الإلتواء يسبب التقليل من حجم الزلازل الكبيرة جدا.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن نطاق الأثرياء يعتمد على بُعد ويُعيَّن لظروف جيولوجية محددة - لا سيما الهيكل القشري لجنوب كاليفورنيا، ونتيجة لذلك، تتناقص دقة هذا الجدول بالنسبة للزلازل التي تحدث في مختلف البيئات التكتونية أو على مسافات كبيرة من محطات السيزموجا (بين حوالي 600 كيلومتر).

ومن أوجه القصور الهامة الأخرى أن حجم الأثرياء يستند فقط إلى اتساع نوع واحد من الموجات السيزمية، التي يمكن أن تتأثر بظروف التربة المحلية، والعمق، والميكانيكيات الخاطئة، ولا يقيس بصورة مباشرة مجموع الطاقة التي أطلقها الزلزال، مما يحد من فعاليته في مقارنة الأحداث على الصعيد العالمي أو في الزلازل الكبيرة جدا.

ولهذه الأسباب، يستخدم علماء السيزم الحديثون مقياس ريكتر أساسا للزلازل المحلية الصغيرة والمتوسطة، مع الاعتراف بحدودها بالنسبة للأحداث الأكبر أو البعيدة.

The Moment Magnitude Scale: A Modern Standard

وقد تم إدخاله في أواخر السبعينات وأوائل الثمانينات من خلال عمل هيرو كاناموري وآخرين، وُضع جدول زمني للحظات (M_{)(w) للتغلب على أوجه القصور في نطاق الأثرياء، وهو الآن الجدول المفضل والموثوق الذي تستخدمه وكالات من قبيل الدراسة الاستقصائية الجيولوجية للولايات المتحدة والشبكة العالمية لعلم الزلازل.}

كيف تم حساب حركة العزل

The moment magnitude scale is grounded in the physics ofزل rupture and measures the seismic moment (M₀]), which quantifies the total energy released by anزل. The seismic moment depends on three fundamental parameters:

• Fault area (A): ] The surface area of the fault plane that slipped during theزلزال, measured in square meters.
• Average slip (D): ] The average displacement or movement along the fault, measured in meters.
• Shear modulus (ميك): ] The rigidity or resistance to deformation of the rocks in the fault zone, typically around 3 × 10^]10 pascals for Earth's crustal rocks.

وتحسب اللحظة السيزمية على النحو التالي:

M_]0 = × A × D]

بمجرد معرفة اللحظة السيزمية، يتم حساب حجم اللحظة باستخدام صيغة لوغاريتميك:

M_w = (2/3) × لوج ₁₀(M_]0) – 10.7

وهذه الصيغة تكفل أن يكون حجم اللحظات متوافقا مع حجم ريتشتر بالنسبة للزلازل المعتدلة، ولكنها لا تشبع الأحداث الكبيرة، ونتيجة لذلك، يمكن أن تمثل بدقة الزلازل التي تصل إلى حجمها 10 وما بعدها من الناحية النظرية.

فعلى سبيل المثال، سجل الزلزال الذي ضرب فالديفيا في شيلي في عام 1960 أكبر زلزال في أي وقت مضى، حيث بلغ 9.5 في حجم اللحظات، وعلى النقيض من ذلك، شبع حجم ريتشتر بنحو 8.6 في هذا الحدث، مما قلل من حجمه الحقيقي.

لماذا هو المعيار الحديث

ومقياس حجم اللحظات هو المعيار الحديث لعدة أسباب، وهو يوفر تقديرا مجديا من الناحية المادية وقائما على الطاقة لحجم الزلازل، يكون متسقا على الصعيد العالمي وعلى نطاق جميع أحجام الزلازل، وهو مستقل عن نوع السايزموج المستخدم أو المسافة إلى المركز، شريطة أن تكون الموجات الزلزالية مسجَّلة بجودة كافية للتحليل.

ويرتبط حجم الحركة ارتباطا وثيقا بارامترات تؤثر على الأضرار الناجمة عن الزلازل، مثل الطاقة الإجمالية التي تم إطلاقها والحجم المكاني لتمزق العيوب، وهذا الترابط يجعل من ثمين بالنسبة للمستجيبين والمهندسين والعلماء في حالات الطوارئ عند تقييم مخاطر الزلازل.

فعلى سبيل المثال، فإن زلزال توهوكو لعام 2011 في اليابان، الذي بلغ حجمه زهاء 9.0 إلى 9.1 قدم طاقة تفوق طاقة زلزال كوبي الذي يبلغ 6.8 أضعاف، وهو فارق لم يكن من الممكن استيعابه على نحو كاف، كما أن حجم الوقت يتيح للعلماء تقدير حجم الزلازل السابقة للتاريخ باستخدام بيانات جيولوجية عن طول التعثر وطول التمزق، مما يؤدي إلى تحسين نماذج المخاطر الزلزالية.

مقارنة بين مقطورات الثراء والحركة

وعلى الرغم من أن كلا من مقياسي الأثرياء واللحظات يهدفان إلى قياس حجم الزلازل كميا، فإنهما يختلفان اختلافا جوهريا في المنهجية والتطبيق والدقة، ويلخص الجدول أدناه أوجه التمييز الرئيسية:

• Basis:] Richter scale measures seismic wave amplitude recorded by a specific seismograph; moment magnitude measures seismic moment, a physical parameter related to fault slip and rock rigidity.
• Scaling:] Richter scale is logarithmic with a 10 x amplitude increase per unit magnitude; moment magnitude is logarithmic based on energy release, with each 0.5 unit increase representing roughly a 31.6 increase in energy.
• Saturation:] Richter scale saturates above about magnitude 7; moment magnitude does not saturate and is reliable for very large ters.
• Range and applicability:] Richter scale is reliable primarily for local, small to moderate ters; moment magnitude is applicable worldwide across all ter sizes.
• Usage:] Richter scale was the historical standard (1935 to mid-1980s); moment magnitude is the modern standard used by all major seismological agencies.

وفي حين أن كلا الجدولين هما لوغاريتم، فإن حجم اللحظات يوفر تدبيرا أكثر اتساقا وقائما على الفيزياء يحسن الفهم العلمي وتقييم المخاطر، واليوم تشير أحجام الزلازل التي أبلغ عنها في وسائط الإعلام والأدب العلمية إلى حجم اللحظات تقريبا، ولا سيما بالنسبة للأحداث الهامة، ولا يزال حجم الأثرياء يجد استخداما محدودا للزلازل الصغيرة والمحلية حيث قد لا تكون حسابات حجم اللحظات عملية.

مقادير أخرى للمجالس المستخدمة في علم الاهتزازات

وفيما عدا مقياسي الأثرياء واللحظات، يستخدم علماء الزلازل عدة مستويات أخرى من الحجم تُفضَّل إلى أنواع محددة من الموجات السيزمية، وأعماق الزلازل، ونطاقات المسافات، وتشمل هذه المجالات ما يلي:

Surface-Wave Magnitude (M_]s)

ويقيِّم حجم الموجات السطحية حجم الموجات السطحية التي تُعدّها ريلي، عادةً لمدة 20 ثانية، وهي فعالة بالنسبة للزلازل الضحلة التي سُجلت على مسافات متوسطة (نحو 000 2 كيلومتر إلى 000 5 كيلومتر)، وقد استخدم الجدول على نطاق واسع قبل اعتماد جدول حجم اللحظات، ولا يزال مفيداً لإجراء تقييمات سريعة للزلازل وكميات الزلزال التاريخية.

Body-Wave Magnitude (m_]b)

ويستند حجم الموجات الجسدية إلى اتساع موجات الموجات الأولى من الموجات المتحركة، وهذا الحجم مفيد بصفة خاصة للزلازل العميقة التركيز والزلازل المسجلة في مسافات التلسيوم (أكثر من 000 1 كيلومتر من المركز)، غير أنه يميل إلى التقليل من حجم الزلازل الضحلة الكبيرة لأن الموجات البنفسجية لا تحمل سوى جزء من الطاقة السيزمية الكلية.

Duration Magnitude (M_]d)

ويقدر حجم الزلازل من إجمالي مدة الهزات المسجلة على الأشعة السيزمية، وهو يستخدم أساسا في الزلازل المحلية الصغيرة جدا حيث تكون كميات الإشارات ضعيفة جدا لقياسها بدقة، ومع أن هذا النشاط يساعد على حفز النشاط الميكروزي المؤثر في استكشاف الطاقة الحرارية الأرضية ورصد التعدين ودراسات المناطق المسببة للخطأ أقل دقة من الجداول الأخرى.

Local Magnitude (M_]L)

ويرادف حجم المنطقة المحلية أساساً حجم الأثرياء، ولكن كثيراً ما يستخدم في السياقات الحديثة للتمييز بينها وبين أنواع الحجم الأخرى، ولا يزال من المفيد الرصد الروتيني للزلازل الصغيرة في إطار شبكات الزلازل الكثيفة، مثل تلك المستخدمة في المناطق الحضرية أو لرصد الزلازل المستحث.

لماذا مهمات الصلاحية للتأهب

ويعد القياس الدقيق لحجم الزلازل أمرا بالغ الأهمية بالنسبة للسلامة العامة والهندسة وإدارة الطوارئ، ويؤثر الحجم المباشر على رموز البناء، وخرائط الخطر، ونظم الإنذار المبكر، وقرارات الإجلاء، ونظرا لأن حجمها هو لوغاريثومي، فإن كل زيادة في عدد الوحدات الواحدة تضاهي ما يناهز 32 مرة من الطاقة التي تُطلق، مما يؤدي إلى زيادة في حدة الهز.

فعلى سبيل المثال، تسبب زلزال شمالريدج في جنوب كاليفورنيا، الذي بلغ حجمه 6.7 بلايين دولار، في أضرار وفقدان كبير في الأرواح على الرغم من تصنيفه كزلزال متوسط، وعلى النقيض من ذلك، أطلق زلزال المحيط الهندي لعام 2004، الذي بلغ حجمه 9.1 دقيقة، الطاقة التي تعادل نحو 000 1 سنة من التجارب العالمية للأسلحة النووية، وأحدث تسوناميا هائلا دمرت المجتمعات الساحلية في مختلف البلدان.

ففهم الفرق بين حجم الحجم يساعد السلطات على الإبلاغ عن المخاطر بشكل أدق وعلى نحو ملائم، كما أن معرفة حجمها المبلّغ عنه تستند إلى حجم اللحظات وليس إلى حجم الأثرياء يمكن أن توفر صورة أوضح عن خطورة الزلزال الحقيقية.

The ]USGS Earthquake Hazards Program] provides real-time magnitude determinations primarily using moment magnitude for ters of magnitude 6 and above, while also offering local and body-wave magnitudes for smaller events. Similarly, the

واليوم، فإن جميع فهرس الزلازل الموثوقة تقريبا، بما في ذلك دليل زلزال (USGS Earthquake Catalog]) يعطي الأولوية لحجم اللحظات باعتباره القيمة الأساسية، وعلى الرغم من ذلك، يظل نطاق ريتشتر أداة تعليمية مفيدة بسبب البساطة والأهمية التاريخية، وهو يبرهن بفعالية على الطابع اللوغاريتمائي لحجم الزلازل ويساعد الجمهور على معرفة كيف تضاؤل الزيادات في حجم الطاقة.

وفي حين أن نطاق الأثرياء لا يزال يظهر أحيانا في سياقات غير تقنية أو في زلازل محلية صغيرة، فإن حجم اللحظات هو معيار الذهب للتصلب العلمي والسلامة العامة.

كيف تفسر تقارير الزلزال

وعند قراءة أو الاستماع إلى تحديثات الزلازل، من المهم ملاحظة حجم التقارير التي يجري الإبلاغ عنها، حيث تستخدم معظم التقارير الحديثة " حجم الحركة " أو تشير إليها على أنها " M_w. " ويمكن أحيانا الإبلاغ عن الأحداث المحلية الأصغر في " الحجم المحلي " أو " M_{](أ) " ، التي تتطابق مع الحالات التي تُذكر.}

ويمكن أن يوفر فهم الجدول نظرة ثاقبة عن الأثر المحتمل للزلزال، فعلى سبيل المثال، قد يشعر الناس بالزلزال الذي يصيبه زلزال قدره 4.0 (M_{) ولكن من غير المحتمل أن يتسبب في ضرر كبير، في حين أن حدوث حادث كبير من الحجم 7.0 أو أكثر يمكن أن يتسبب في تدمير واسع النطاق ويستلزم استجابة عاجلة لحالات الطوارئ.}

وبالإضافة إلى حجمها، فإن عوامل أخرى مثل عمق الزلازل، والبعد عن المناطق المأهولة بالسكان، والجيولوجيا المحلية، وبناء القدرة على التكيف تؤثر على الأضرار ونتائج الإصابات، ولذلك فإن الحجم هو عامل حيوي ولكنه ليس محددا فقط لتأثير الزلازل.

For the most accurate and up-to-date earthquake information, consult resources like the ]]USGS Earthquake Hazards Program] and the IRIS Consortium