黎克特制

黎克特制地震震級(Richter magnitude scale),亦稱近震規模(local magnitude,ML)、又譯里氏、芮氏震級,是表示地震規模大小的標度。它是由觀測點處地震儀所記錄到的地震波最大振幅的常用對數演算而來。由於地震儀的位置並不在震央,考慮到地震波在傳播過程中的衰減以及其它干擾因素,計算時需減去觀測點所在地規模0地震所應有的振幅之對數。黎克特制的單位是“級”。黎克特制最早是在1935年由兩位來自美國加州理工學院地震學家黎克特(Charles Francis Richter)和古騰堡(Beno Gutenberg)共同制定的。

發展歷史,缺點和改進,震級與發生頻率,

發展歷史

此標度原先僅是為了研究美國加州地區發生的地震而設計的,並用伍德-安德森扭力式地震儀(Wood-Anderson torsion seismometer)測量。黎克特設計此標度的目的是區分當時加州地區發生的大量小規模地震和少量大規模地震,而靈感則來自天文學中表示天體亮度的星等。
為了使結果不為負數,黎克特定義在距離震央100千米處之觀測點地震儀記錄到的最大水平位移為1微米(這也是伍德-安德森扭力式地震儀的最大精度)的地震作為規模0的地震。按照這個定義,如果距震央100千米處的伍德-安德森扭力式地震儀測得的地震波振幅為1毫米(103微米)的話,則震級為黎克特制3。黎克特制並沒有規定上限或下限。現代精密的地震儀經常記錄到規模為負數的地震。
由於當初設計黎克特制時所使用的伍德-安德森扭力式地震儀的限制,近震規模 ML 若大於約6.8或觀測點距離震央超過約600千米便不適用。後來研究人員提議了一些改進,其中面波震級(MS)和體波震級(Mb)最為常用。

缺點和改進

黎克特制的主要缺陷在於它與震源的物理特性沒有直接的聯繫,並且由於the scaling law of earthquake spectra的限制,在8.3-8.5左右會產生飽和效應,使得一些強度明顯不同的地震在用傳統方法計算後得出黎克特制(如(MS)數值卻一樣。到了21世紀初,地震學者普遍認為這些傳統的地震規模表示方法已經過時,轉而採用一種物理含義更為豐富,更能直接反應地震過程物理實質的表示方法即地震矩規模 (Moment magnitude scale,MW)。地震矩規模是由同屬加州理工學院的金森博雄(Hiroo Kanamori)教授於1977年提出的。該標度能更好的描述地震的物理特性,如地層錯動的大小和地震的能量等。
地震規模與地震烈度是不同的概念。地震烈度(例如麥加利地震烈度)是表示地震破壞程度的標度,與地震區域的各種條件有關,並非地震之絕對強度。

震級與發生頻率

下表列出的是不同黎克特制震級(ML)的年均發生次數和震央地區的影響:
程度 黎克特制規模 地震影響 發生頻率
極微 2.0以下 很小,沒感覺 約每天 8,000次
甚微 2.0-2.9 人一般沒感覺,設備可以記錄 約每天 1,000次
微小 3.0-3.9 經常有感覺,但是很少會造成損失 估計每年49,000次
弱 4.0-4.9 室內東西搖晃出聲,不太可能有大量損失。當地震強度超過4.5時,已足夠讓全球的地震儀監測得到。 估計每年6,200次
中 5.0-5.9 可在小區域內對設計/建造不佳的建築物造成大量破壞,但對設計/建造優良的建築物則只會有少量損害。 每年800次 強 6.0-6.9 可摧毀方圓100英里以內的居住區。 每年120次
甚強 7.0-7.9 可對更大的區域造成嚴重破壞。 每年18次 極強 8.0-8.9 可摧毀方圓數百英里的區域。 每年1次
超強 9.0及其以上 每20年1次
(數據來自美國地質調查局。需要注意的是由於地震影響還受當地地質條件等因素的影響,表中描述的是極端影響)
歷史紀錄中最強烈的地震是1960年5月22日的智利大地震,黎克特制8.9級(ML),地震矩規模(MW)9.5。
震級與能量由於黎克特制是常用對數,因此在估算能量的時候,黎克特制震級每增加一,釋放的能量大約增加31倍。
下表列出的是不同級別的地震釋放的能量相當於的TNT當量:
黎克特制震級 大致相應的TNT當量 實例
-1.5 6磅 手榴彈爆炸
1.0 30磅 建築爆破
1.5 320磅 二戰期間常規炸彈
2.0 1噸 二戰期間常規炸彈
2.5 4.6噸 二戰期間的"Cookie&;quot; 巨型炸彈
3.0 29噸 2003年大型燃料空氣炸彈(MOAB)
3.5 73噸 1957年前蘇聯車里雅賓斯克核事故
4.0 1千噸 小型核子彈
4.5 5.1千噸 常見的龍捲風
5.0 32千噸 美國投放在日本廣島、長崎的核子彈
5.5 80千噸 1992年美國內達華Little Skull Mtn.地震
6.0 10萬噸 1994年美國內達華Double Spring Flat地震
6.5 50萬噸 1994年Northridge地震
7.0 320萬噸 目前最大型的核子彈
7.5 1600萬噸 1992年美國加利福尼亞Landers地震
8.0 10億噸 1906年美國加利福尼亞舊金山地震
8.5 50億噸 1964年美國阿拉斯加安克雷奇耶穌受難日地震
9.0 320億噸 2004年印度洋大地震
10.0 1萬億噸 美國加利福尼亞聖安德烈斯斷層擠壓地面(circling Earth)

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