Европейская макросейсмическая шкала

Европейская макросейсмическая шкала (EMS-98, European Macroseismic Scale) — это шкала для оценки интенсивности землетрясений, основанная на наблюдаемых последствиях для зданий, предметов и людей. Она была разработана в 1998 году Европейским сейсмологическим обществом (ESC) как преемница более ранних шкал (например, шкалы Меркалли-Канкани-Зиберга, MSK-64) и адаптирована к современным строительным нормам и типам застройки. EMS-98 является стандартом для макросейсмических наблюдений в большинстве стран Европы, включая Россию, и используется для оценки сейсмической опасности, страхового дела и исторических исследований.

История создания

Разработка EMS-98 началась в 1980-х годах, когда стало очевидно, что существующие шкалы (особенно MSK-64) устарели и не учитывают изменения в строительных технологиях, произошедшие за XX век. В 1992 году была опубликована пробная версия (EMS-92), которая прошла полевые испытания во время землетрясений в Италии (1997, Умбрия и Марке) и Турции (1999, Измит). На основе полученных данных в 1998 году была утверждена финальная версия, которая затем была переведена на 20 языков, включая русский. В 2003 году вышло дополнение с уточнениями по оценке уязвимости зданий.

Структура и принципы

EMS-98, в отличие от магнитудных шкал (например, Рихтера), оценивает интенсивность землетрясения по 12-балльной шкале (от I до XII), где каждый балл соответствует определённому набору эффектов. Основные принципы:

• Макросейсмический подход: оценка основана на видимых последствиях, а не на инструментальных записях.
• Учёт уязвимости зданий: шкала вводит классификацию зданий по типам (A, B, C, D, E, F) в зависимости от материала и конструкции (например, неармированная кирпичная кладка — класс A, железобетонные каркасы сейсмостойкие — класс F).
• Количественная оценка: для каждого балла указаны доли повреждённых зданий (например, «немногие», «многие», «большинство»), что делает шкалу более объективной.

Классификация уязвимости зданий

Описание баллов EMS-98

I. Неощутимое

• Не ощущается людьми. Регистрируется только сейсмографами.

II. Едва ощутимое

• Ощущается только отдельными людьми в покое на верхних этажах зданий. Вибрации похожи на проезд грузовика.

III. Слабое

• Ощущается внутри зданий некоторыми людьми. Вибрации напоминают лёгкое дрожание. Подвешенные предметы могут слегка качаться.

IV. Заметное

• Ощущается большинством людей внутри зданий, на улице — немногими. Дребезжат окна и посуда. Скрежет стен.

V. Сильное

• Ощущается всеми людьми внутри зданий, на улице — многими. Спящие просыпаются. Небольшие предметы падают. Жидкость в сосудах колеблется.

VI. Лёгкие повреждения

• Многие люди пугаются, выбегают на улицу. Предметы падают с полок. Повреждения класса 1 (тонкие трещины в штукатурке) у зданий класса A и B. У зданий класса C — трещины в перегородках.

VII. Умеренные повреждения

• Большинство людей в панике. Тяжёлая мебель сдвигается. Повреждения класса 2 (трещины в стенах, обрушение дымоходов) у зданий класса A и B. У зданий класса C — трещины в несущих стенах.

VIII. Тяжёлые повреждения

• Многие люди теряют равновесие. Повреждения класса 3 (большие трещины в несущих стенах, частичное обрушение) у зданий класса A и B. У зданий класса C — обрушение перегородок. У зданий класса D — трещины в стенах.

IX. Разрушительное

• Всеобщая паника. Повреждения класса 4 (обрушение стен, провалы крыш) у зданий класса A и B. У зданий класса C — обрушение несущих стен. У зданий класса D — трещины в каркасе.

X. Очень разрушительное

• Повреждения класса 5 (полное обрушение) у зданий класса A, B и C. У зданий класса D — обрушение стен. У зданий класса E — трещины в каркасе.

XI. Катастрофическое

• Полное обрушение зданий классов A–D. У зданий класса E — обрушение стен. У зданий класса F — повреждения каркаса.

XII. Полное разрушение

• Все здания полностью разрушены. Ландшафт изменён: трещины в земле, оползни, цунами.

Применение

Сейсмическое районирование

EMS-98 используется для составления карт сейсмической опасности, где для каждого региона указывается ожидаемая интенсивность (например, «VII баллов»). В России такие карты разрабатываются Институтом физики Земли РАН и входят в строительные нормы (СП 14.13330.2018).

Исторические исследования

Шкала позволяет оценивать интенсивность землетрясений прошлого по описаниям в летописях, дневниках и архитектурных отчётах. Например, землетрясение в Москве 1445 года (по оценкам — VI–VII баллов) реконструировано по записям о падении колоколов и трещинах в стенах Кремля.

Страхование и инженерная оценка

Страховые компании используют EMS-98 для расчёта рисков: здания класса A в зоне IX баллов имеют вероятность полного разрушения 50–70%, что влияет на стоимость полиса. Инженеры применяют шкалу для оценки сейсмостойкости существующих построек.

Критика и ограничения

• Субъективность: несмотря на количественные критерии, оценка интенсивности зависит от опыта наблюдателя. Например, трещины в штукатурке могут быть ошибочно отнесены к классу 2 вместо 1.
• Неравномерность застройки: в сельской местности, где преобладают здания класса A, интенсивность может быть завышена по сравнению с городами, где больше зданий класса D.
• Неучёт грунтовых условий: EMS-98 не учитывает влияние типа грунта (например, песчаные почвы усиливают колебания), что требует дополнительных поправок.
• Ограниченная применимость: шкала плохо работает для подземных толчков (например, при землетрясениях в шахтах) и для цунами, где разрушения вызваны не вибрацией, а ударом волны.

Сравнение с другими шкалами

Интересные факты

• EMS-98 была впервые применена для оценки землетрясения в Измите (Турция, 1999), где интенсивность в эпицентре достигла X баллов.
• В России шкала официально рекомендована для использования в сейсмологических службах (например, Геофизической службой РАН) с 2005 года.
• Для оценки интенсивности в EMS-98 используется «метод трёх наблюдателей»: данные собираются от жителей, спасателей и инженеров, что снижает субъективность.

Источники

1. Grünthal, G. (ed.) (1998). European Macroseismic Scale 1998. Cahiers du Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie, Vol. 15. Luxembourg.
2. Институт физики Земли РАН. Методические рекомендации по применению Европейской макросейсмической шкалы EMS-98. Москва, 2005.
3. СП 14.13330.2018. Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*.
4. Musson, R. M. W. (2005). Intensity and Intensity Scales. In: Earthquake Engineering Handbook. CRC Press.