Шкала Меркалли

Шкала Меркалли — это шкала для оценки интенсивности землетрясения, основанная на его видимых последствиях для людей, объектов инфраструктуры и природной среды. В отличие от магнитудных шкал (например, шкалы Рихтера), которые измеряют энергию, выделившуюся в очаге землетрясения, шкала Меркалли описывает силу сотрясений в конкретной точке на поверхности Земли. Интенсивность по шкале Меркалли выражается в баллах (от I до XII) и зависит от расстояния до эпицентра, геологических условий, типа грунта и качества застройки.

История создания

Шкала была разработана итальянским вулканологом и сейсмологом Джузеппе Меркалли (1850–1914) в 1883–1902 годах. Первоначальный вариант, известный как шкала Меркалли (MCS), состоял из 10 степеней (от I до X) и базировался на наблюдениях за повреждениями зданий и реакцией людей. В 1902 году Меркалли опубликовал усовершенствованную версию, добавив две высшие степени (XI и XII), что позволило описывать катастрофические землетрясения.

В 1931 году американские сейсмологи Гарри Вуд и Фрэнк Нойман адаптировали шкалу для условий США, создав Модифицированную шкалу Меркалли (Modified Mercalli Intensity Scale, MM). Эта версия стала международным стандартом, хотя в разных странах существуют локальные модификации (например, шкала МСК-64 в России и странах СНГ, европейская макросейсмическая шкала EMS-98).

Отличие от шкалы Рихтера

Шкала Меркалли часто путается со шкалой Рихтера, но они измеряют разные параметры:

• Шкала Рихтера (магнитуда) — логарифмическая шкала, оценивающая энергию, выделившуюся в очаге землетрясения. Магнитуда — это объективная физическая величина, определяемая по сейсмограммам. Она не зависит от места наблюдения.
• Шкала Меркалли (интенсивность) — субъективная шкала, основанная на наблюдениях за последствиями. Интенсивность зависит от расстояния до эпицентра, глубины очага, типа грунта и качества построек. Одно и то же землетрясение может иметь разную интенсивность в разных точках.

Например, землетрясение магнитудой 6,0 может вызвать интенсивность VIII баллов в эпицентре на рыхлом грунте и всего V баллов в 50 км от эпицентра на скальном основании.

Описание баллов шкалы Меркалли (модифицированная версия)

Шкала включает 12 уровней интенсивности, каждый из которых описывается характерными признаками.

Применение

Шкала Меркалли используется в нескольких ключевых областях:

• Сейсмология — для оценки интенсивности исторических землетрясений, по которым нет инструментальных записей. По описаниям очевидцев и архивным данным можно восстановить балльность в разных точках.
• Инженерная сейсмология — для сейсмического районирования и проектирования зданий. Карты сейсмической опасности часто показывают ожидаемую интенсивность в баллах Меркалли (или её аналогов).
• Страхование — для расчёта ущерба от землетрясений. Страховые компании используют шкалу для классификации повреждений и определения выплат.
• Гражданская оборона — для планирования спасательных операций и оценки последствий.

Ограничения

Шкала Меркалли имеет ряд недостатков:

• Субъективность — оценка зависит от квалификации наблюдателя. Разные люди могут по-разному интерпретировать одни и те же повреждения.
• Зависимость от застройки — в районах с современными сейсмостойкими зданиями интенсивность может быть занижена, а в районах с ветхим жильём — завышена.
• Неприменимость для удалённых районов — в малонаселённых местностях (пустыни, тайга, океан) наблюдений может быть недостаточно для точной оценки.
• Не учитывает глубину очага — мелкофокусные землетрясения (до 10 км) вызывают более сильные сотрясения в эпицентре, чем глубокофокусные (свыше 100 км) при той же магнитуде.

Аналоги в разных странах

В разных регионах мира используются модификации шкалы Меркалли:

• Россия и страны СНГ — шкала МСК-64 (Медведева — Шпонхойера — Карника), разработанная в 1964 году. Она основана на трёх параметрах: поведение людей, повреждения зданий, деформации грунта. Шкала МСК-64 также 12-балльная, но её описания адаптированы к типовой застройке СССР.
• Европа — Европейская макросейсмическая шкала (EMS-98), принятая в 1998 году. Она более детально описывает типы зданий (от глинобитных до железобетонных) и степени повреждений (от 1 до 5).
• Япония — Японская метеорологическая шкала (JMA), 7-балльная (от 0 до 7). Учитывает особенности японской застройки и частоту землетрясений.

Примеры землетрясений по шкале Меркалли

• Землетрясение в Сан-Франциско (1906) — магнитуда 7,9; интенсивность в эпицентре — XI баллов (катастрофа). Разрушено более 80% зданий, погибло около 3000 человек.
• Землетрясение в Нефтегорске (1995) — магнитуда 7,6; интенсивность в эпицентре — IX–X баллов. Полностью разрушен посёлок, погибло более 2000 человек.
• Землетрясение в Китае (2008, Сычуань) — магнитуда 7,9; интенсивность в эпицентре — XI баллов. Погибло около 87 000 человек, разрушены миллионы зданий.
• Землетрясение в Москве (1945) — магнитуда 3,5; интенсивность в Москве — III–IV балла. Ощущалось как слабое дрожание, повреждений не было.

Интересные факты

• Шкала Меркалли была первой количественной шкалой для оценки землетрясений, получившей широкое распространение. До неё использовались описательные шкалы (например, шкала Росси — Фореля, 1883 год).
• В 1908 году Меркалли лично обследовал последствия Мессинского землетрясения (Италия), которое унесло жизни более 80 000 человек. Он оценил его интенсивность в XI баллов.
• Модифицированная шкала Меркалли (MM) была официально принята в США в 1931 году и до сих пор используется Геологической службой США (USGS) для оперативных отчётов.
• В некоторых странах (например, в Иране) шкала Меркалли адаптирована с учётом местных типов построек — глинобитных, кирпичных и железобетонных.

Источники

• Меркалли, Джузеппе. «О землетрясениях и их классификации» (1902).
• Вуд, Гарри; Нойман, Фрэнк. «Модифицированная шкала Меркалли для оценки интенсивности землетрясений» (1931).
• Медведев, С. В.; Шпонхойер, В.; Карник, В. «Шкала МСК-64 для оценки интенсивности землетрясений» (1964).
• Европейская макросейсмическая шкала EMS-98 (1998).
• Геологическая служба США (USGS). «Интенсивность землетрясений: шкала Меркалли» (официальный справочник).
• Болт, Брюс. «Землетрясения: введение в сейсмологию» (2004).