Шкала MSK-64

Шкала MSK-64 (шкала Медведева — Шпонхойера — Карника, от Medvedev — Sponheuer — Karnik) — это 12-балльная макросейсмическая шкала, предназначенная для оценки интенсивности землетрясения на поверхности Земли. Шкала была разработана в 1964 году советским сейсмологом Сергеем Медведевым, немецким учёным Вильгельмом Шпонхойером и чешским сейсмологом Витезславом Карником. MSK-64 является одной из наиболее распространённых макросейсмических шкал в мире, наряду с модифицированной шкалой Меркалли (MMI) и Европейской макросейсмической шкалой (EMS-98). В России и ряде стран постсоветского пространства она до сих пор используется в качестве основной шкалы для описания последствий землетрясений.

История создания

До середины XX века в разных странах существовали разрозненные шкалы для оценки интенсивности землетрясений, основанные на визуальных наблюдениях за повреждениями зданий, поведением людей и изменениями в природной среде. Наиболее известными были шкала Меркалли — Канкани — Зиберга (MCS, 1912 год) и модифицированная шкала Меркалли (MM, 1931 год). Однако эти шкалы не были унифицированы и имели значительные различия в описании баллов, что затрудняло международное сотрудничество в сейсмологии.

В 1964 году на заседании Европейской сейсмологической комиссии в Будапеште была представлена новая шкала, разработанная совместными усилиями трёх учёных. Сергей Медведев (СССР) предложил классификацию зданий по степени сейсмостойкости, Вильгельм Шпонхойер (ГДР) разработал критерии оценки поведения людей и предметов, а Витезслав Карник (Чехословакия) систематизировал данные о повреждениях. Шкала была утверждена в 1964 году и получила название MSK-64.

В 1981 году шкала была уточнена и дополнена (MSK-81), однако основные принципы и балльная система остались неизменными. В 1990-х годах на основе MSK-64 была разработана Европейская макросейсмическая шкала (EMS-98), которая постепенно вытесняет MSK-64 в странах Европейского союза. В России MSK-64 остаётся действующим нормативным документом, используемым в сейсмическом районировании и строительных нормах.

Структура и принципы шкалы

Шкала MSK-64 основана на трёх основных группах критериев:

1. Реакция людей (ощущения, поведение, паника).
2. Поведение предметов (падение, смещение, колебания).
3. Повреждения зданий и сооружений (трещины, обрушения, деформации).

Интенсивность землетрясения оценивается в баллах от 1 до 12. Каждый балл соответствует определённому набору признаков, которые наблюдаются в данной точке земной поверхности. Важно, что шкала MSK-64 измеряет именно интенсивность (эффект на поверхности), а не магнитуду (энергию в очаге). Магнитуда определяется по шкале Рихтера или моментной магнитуде, и эти две характеристики не всегда прямо коррелируют: сильное землетрясение с глубоким очагом может иметь меньшую интенсивность на поверхности, чем слабое, но неглубокое.

Классификация зданий

Для оценки повреждений в шкале MSK-64 здания делятся на три типа по степени сейсмостойкости:

• Тип A — здания из сырцового кирпича, самана, глины, неармированного камня (наиболее уязвимые).
• Тип B — здания из обожжённого кирпича, бетонных блоков, тесаного камня, с деревянными перекрытиями (средняя сейсмостойкость).
• Тип C — железобетонные каркасные здания, здания с металлическим каркасом, деревянные дома хорошей постройки (наиболее сейсмостойкие).

Степени повреждения зданий также классифицируются по пяти уровням (от 1 — лёгкие трещины до 5 — полное обрушение). Для каждого балла интенсивности указывается, какая доля зданий каждого типа получает ту или иную степень повреждения.

Балльная система MSK-64

Ниже приведено описание каждого балла шкалы MSK-64.

1 балл — Неощутимое

Колебания почвы регистрируются только сейсмографами. Люди не ощущают землетрясения.

2 балла — Едва ощутимое

Ощущается лишь отдельными людьми, находящимися в состоянии покоя на верхних этажах зданий. Визуально — лёгкое раскачивание висячих предметов (люстры, лампы).

3 балла — Слабое

Ощущается частью людей в помещениях. На открытом воздухе не замечается. Возможно лёгкое колебание посуды, оконных стёкол. Двери и окна могут слегка дребезжать.

4 балла — Заметное

Ощущается большинством людей в помещениях, на открытом воздухе — немногими. Спящие просыпаются. Наблюдаются колебания висячих предметов, дребезжание посуды, скрип полов и стен. Жидкость в сосудах слегка колеблется. Возможны лёгкие трещины в штукатурке.

5 баллов — Довольно сильное

Ощущается всеми людьми в помещениях, на открытом воздухе — многими. Спящие просыпаются. Наблюдается общее колебание зданий, мебель сдвигается с места. Жидкость в сосудах выплёскивается. В зданиях типа A возможны повреждения 1-й степени (тонкие трещины в штукатурке, отпадение мелких кусков штукатурки).

6 баллов — Сильное

Ощущается всеми людьми. Многие пугаются и выбегают на улицу. Тяжёлая мебель сдвигается с места. Падают книги с полок. В зданиях типа A — повреждения 2-й степени (трещины в стенах, обрушение отдельных участков штукатурки), в зданиях типа B — повреждения 1-й степени.

7 баллов — Очень сильное

Люди с трудом удерживаются на ногах. Водители автомобилей замечают колебания. Наблюдается обрушение дымовых труб, падение карнизов. В зданиях типа A — повреждения 3-й степени (большие трещины в стенах, обрушение части стен), в зданиях типа B — повреждения 2-й степени, в зданиях типа C — повреждения 1-й степени. На поверхности почвы появляются трещины.

8 баллов — Разрушительное

Общая паника. Люди с трудом передвигаются. Падают ветки деревьев, ломаются мебель. В зданиях типа A — повреждения 4-й степени (сквозные трещины, проломы стен, частичное обрушение), в зданиях типа B — повреждения 3-й степени, в зданиях типа C — повреждения 2-й степени. В почве образуются трещины шириной до нескольких сантиметров.

9 баллов — Опустошительное

Всеобщая паника. Люди сбиваются с ног. Сильные повреждения зданий: в зданиях типа A — повреждения 5-й степени (полное обрушение), в зданиях типа B — повреждения 4-й степени, в зданиях типа C — повреждения 3-й степени. На поверхности земли — трещины шириной до 10 см, оползни, обвалы.

10 баллов — Уничтожающее

Большинство зданий разрушается. В зданиях типа B — повреждения 5-й степени, в зданиях типа C — повреждения 4-й степени. В почве — трещины шириной до 50 см, значительные оползни и обвалы. Искривление железнодорожных рельсов.

11 баллов — Катастрофа

Почти все здания разрушены. В зданиях типа C — повреждения 5-й степени. Широкие трещины в земле (до 1 м и более), многочисленные оползни и обвалы. Изменение рельефа местности.

12 баллов — Сильная катастрофа

Полное разрушение всех зданий и сооружений. Радикальное изменение рельефа: образование водопадов, озёр, смещение русел рек. Поверхность земли покрывается трещинами, наблюдаются значительные вертикальные и горизонтальные смещения грунта.

Применение в России и СНГ

В России шкала MSK-64 является официальной шкалой для оценки интенсивности землетрясений. Она используется при:

• сейсмическом районировании (составление карт сейсмической опасности);
• проектировании и строительстве зданий и сооружений в сейсмоопасных районах (СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах»);
• оперативной оценке последствий землетрясений службами МЧС России;
• научных исследованиях в области сейсмологии.

На картах общего сейсмического районирования (ОСР-97, ОСР-2015) территория России делится на зоны с различной интенсивностью возможных землетрясений (от 5 до 10 баллов по MSK-64). Наиболее сейсмоопасными регионами являются Камчатка, Курильские острова, Сахалин, Прибайкалье, Алтай, Кавказ.

Критика и ограничения

Шкала MSK-64, как и любая макросейсмическая шкала, имеет ряд ограничений:

1. Субъективность оценок. Разные наблюдатели могут по-разному интерпретировать степень повреждений, особенно при отсутствии чётких критериев.
2. Зависимость от типа застройки. В районах с преобладанием сейсмостойких зданий (тип C) интенсивность может быть недооценена, а в районах с ветхим жильём — переоценена.
3. Неприменимость для удалённых или ненаселённых территорий. Если в зоне землетрясения нет зданий и людей, оценка по MSK-64 становится невозможной.
4. Устаревание классификации зданий. Современные строительные технологии (монолитный железобетон, сейсмоизоляция) не вписываются в трёхтипную классификацию MSK-64.

В связи с этими недостатками в Европе MSK-64 была заменена на Европейскую макросейсмическую шкалу (EMS-98), которая использует более детальную классификацию зданий (6 типов) и более точные критерии оценки. Однако в России и ряде стран СНГ MSK-64 продолжает применяться как национальный стандарт.

Сравнение с другими шкалами

Приблизительное соответствие между магнитудой и интенсивностью (для землетрясений с глубиной очага 10–15 км):

• Магнитуда 5 — интенсивность 6–7 баллов MSK-64
• Магнитуда 6 — интенсивность 7–8 баллов MSK-64
• Магнитуда 7 — интенсивность 8–9 баллов MSK-64
• Магнитуда 8 — интенсивность 9–11 баллов MSK-64

Источники

• Медведев С. В., Шпонхойер В., Карник В. Шкала сейсмической интенсивности MSK-64. — М.: Наука, 1965.
• СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах». — М.: Госстрой России, 2000.
• Сейсмическое районирование территории Российской Федерации (ОСР-2015). — М.: РАН, 2015.
• Аптикаев Ф. Ф. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. — М.: Наука, 2005.
• Grünthal G. (ed.) European Macroseismic Scale 1998 (EMS-98). — Luxembourg: Centre Européen de Géodynamique et de Séismologie, 1998.