2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 21 Maanjäristyksen voimakkuus Intensiteetti, tai täydellisemmin makroseisminen intensiteetti, kuvaa maanjäristyksen vaikutusten voimakkuutta. Se on kokonaisluku, joka tiivistää maanjäristyksen seurausten suuruuden tietyssä paikassa. Intensiteettiä ilmaistaan 12-portaisella asteikolla, jonka asteita merkitään perinteisesti roomalaisin numeroin. Pienin ihmisen havaittavissa oleva intensiteetti on II ja korkein aste XII vastaa täydellistä tuhoa. Isoseismi (isoseisti!): Intensiteetin tasa-arvokäyrä kartalla. Intensiteettiä II vastaavan tasa-arvokäyrän sisäpuolelle jäävää aluetta sanotaan tuntuvuusalueeksi. Magnitudi: Maanjäristyksen voimakkuutta kuvaava suure, joka tavallisesti ilmaistaan ns. Richterin avoimella asteikolla. Sen kehittivät 1930-luvulla Kaliforniassa Charles Richter ja Beno Gutenberg. Magnitudi määritetään seismografihavainnoista. Magnitudiasteikko on logaritminen; sillä ei ole ylä- eikä alarajaa. Magnitudi kasvaa vain yhden yksikön verran kun maan liike kasvaa noin kymmenkertaiseksi. Purkautuvan seismisen energian määrä kasvaa tällöin noin 30-kertaiseksi. Seisminen momentti: Suure, joka riippuu manjäristyksen siirrosalueen laajuudesta ja maanjäristyksessä tapahtuneen siirtymän suuruudesta ja liittyy siten maanjäristyksessä vapautuvan energian määrään. Seismistä momenttia voidaan arvioida seismogrammeista (tai gravimetrisistä mittauksista), joiden avulla mitataan maan liikettä. Seisminen momentti on muunnettavissa kaavan avulla muita magnitudeja vastaavaksi luvuksi, momenttimagnitudiksi W). Momenttimagnitudi W) on luotettavin tapa arvioida suurten maanjäristysten voimakkuutta. Seismiseen momenttin perustuvan momenttimagnitudin kehitti japanilainen Hiroo Kanamori yhdessä amerikkalaisen Tom Hanksin kanssa vuonna 1979. Momenttimagnitudi määritetään tyypillisisti yli 3,5 magnitudin paikallisille maanjäristyksille ja yli 5,5 magnitudin teleseismisille maanjäristyksille. Tätä pienemmissä maanjäristyksissä ei yleensä vapaudu riittävästi energiaa tuottamaan tarpeeksi voimakasta signaalia momenttimagnitudin määrittämiseen. Ennen instrumenttiaikaa tapahtuneiden maanjäristysten momenttimagnitudia voidaan arvioida esim. maanpinnan repeämien ja murtumien avulla. (http://www.seismo.helsinki.fi/fi/maanjtietoa/perustietoa/sanasto.html) 24
Maanjäristyksen voimakkuus Modifioitu Mercallin asteikko I - II Pääosin vain laittein havaittavissa III - IV Jotkut ihmiset havaitsevat V - Useimmat havaitsevat järistyksen alueella - I Kaikki havaitsevat I Lieviä rakennusvahinkoja 5.5-6) II - IX Huomattavia rakennusvahinkoja 6-7) X Tuhot vakavia 7.0-7.3) XI Tuhot suuria 7.4 -> ) XI - XII Tuhot lähes totaalisia 8 ->) 2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 2-3.4) 3.5-4.2) 5) 25 Isoseistikartta 2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 26
Maanjäristyksen magnitudi M L Richter, 1935 Et. Kalifornia Wood - Anderson torsioseismografi V = 2.800 T o = 0.8 s h = 0.8 nollamagnitudi L = 0): dz = 1 m = 100 km M L = log 10 A( ) - log 10 A o ( ) Pinta-aaltomagnitudi (T - 20 s): M = log 10 B( ) + f( h) Perusaaltomagnitudi (P, S, PP; T = 1 tai 5 s): V = staattinen suurennus; T 0 = seismometrin ominaisperiodi; h = vaimennusvakio; dz = maan liike nollajäristyksessä W-A:n horisontaalisella torsioseismografilla mitattuna; = episentiretäisyys A( ) = etäisyydellä mitattu amplitudi (maan liike) A 0 ( ) = nollajäristyksen amplitudi B( ) = pinta-aaltojen aiheuttama liike etäisyydellä f(, h) = etäisyydestä ja hyposentrin syvyydestä riippuva korjaustermi A = käytetyn faasin (P, PP, S) maksimikohtaa vastaava maan liike T = vastaava periodi (, h) = etäisyydestä ja hyposentrin syvyydestä riippuva korjausermi M = termi lisäkorjauksille (yleensä nolla) M 0 = u S (liukukerroin x siirtymä x siirrostason pinta-ala) (= seisminen momentti) m = log 10 (A/T) + ( h) + M Momenttimagnitudi: M w = 0.69 * log 10 M o [Nm] - 6.4 Muunnosyhtälö (esim.): m = 0.56 * M + 2.9 27 Maanjäristyksen energia ja lukuisuus MAANJÄRISTYKSEN ENERGIA log E [J] = 4.8 + 1.5 M S [Gutenberg & Richter] M S = 0 E = 6.3*10 4 J [m = 1000 kg h = 6.3 m] Suurin maanjäristys : E = 6*10 17 J [...10 19 J] Hiroshima: E = 8*10 13 J MAANJÄRISTYSTEN LUKUISUUS M S N [1/a] E [J] [USGS -98] [Gutenberg-Richter] 8.0 1 > 6.3*1016 7.0-7.9 18 2.0*1015-4.5*1016 6.0-6.9 120 6.3*1013-1.4*1015 5.0-5.9 800 2.0*1012-4.5*1013 4.0-4.9 6 200 6.3*1010-1.4*1012 3.0-3.9 49 000 2.0 *109-4.5*1010 2.0-2.9 365 000 6.3*107-1.4*109 1.0-1.9 2 920 000 2.0*105-4.5*107 ENERGIAN JAKAUTUMINEN M S % E(tot) 8 50 7 75 6 90 2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 28
30
31 Suurten maanjäristysten lukuisuus 1969-1997 [NEIC / USGS] 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 N ( 7) Number of Earthquakes 1969-1997 [USGS / NEIC /www] N ( 7) Ave (7) 2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 34
Maanjäristyksistä 1 Historian tuhoisimpia maanjäristyksiä [K = Kakkuri, 1991; PS = Press & Siever, 1994; TL = Tarbuch & Lutgens, 1996 - alunperin US NOAA] Vuosi Paikka Maa kuolonuhreja M lähde [nyk] [arvioita] 1556 Shen-Shu Kiina 830.000 K; PS; TL 1737 Calcutta Intia 300.000 K; PS; TL 1976 T'ang-shan Kiina 250./500.000 7.6 K; PS 1920 Kansu Kiina 180.000 K; PS; TL 1908 Messina Italia 120./160.000 K; PS; TL 1290 Chicli (Hopei) Kiina 100.000 K; PS; TL 1731 Peking Kiina 100.000 K; PS 1923 Tokyo Japani 99./143.000 7.9 K; PS; TL 1693 Napoli Italia 93.000 K; PS 1667 Kaukasia 80.000 K; PS 1932 Kansu Kiina 70.000 K; PS 1755 Lissabon Portugali 30. - 70.000 K; PS; TL 1935 Quetta Pakistan 60.000 K; PS 35 Largest Earthquakes in the World Since 1900 36
Largest Earthquakes in the World Since 1900 37 Largest Earthquakes in the World Since 1900 38
Deadliest Earthquakes on Record 39 http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/?source=sitenav 40
41 42
2010 Haiti Earthquake 43 Maanjäristyksistä 2: kuuluisia maanjäristyksiä Aika Paikka M kuolonuhreja huomautuksia viite [arvioita] 1290 1556 Chicli (Hopei) Shen-Shu 100.000 830.000 tuhoisin tunnettu K;PS;TL K;PS;TL 1755 Lissabon 70.000 suuri tsunami TL 1906 San Fransisco 8.1-8.2 1.500 tulipalot TL 1923 Tokyo 7.9 99.000 tulipalot K;PS;TL 1960 1964 S Chile Alaska 8.5-8.6 8.3-8.4 5.700 131 suurin tunnettu tsunami/hawaii TL TL 1970 Peru 7.8 66.000 maavyöryt TL 1975 Liaoning maak 7.5 muutama 1. ennustettu TL 1976 Tangshan 7.6 250.-500.000 laatan sisäinen K;PS;TL 1985 Mexico City 8.1 (9.5) 10.-30.000 max tuhot 400 km päässä episentristä K;PS;TL 1988 1989 Armenia Loma Prieta 6.9 7.1 25.000 62 rakennusten sort tuhot > 6 mrd USD TL TL 1990 NW Iran 7.3 30. - 50.000 maavyöryt & 1994 Northridge 6.7 61 rakennustekn. K;PS;TL tuhot > 15 mrd USD TL 1995 Kobe 6.9 5.472 tuhot >100 mrd USD TL [K = Kakkuri, 91; PS = Press & Siever, 94; TL = Tarbuch & Lutgens, 96/US NOAA] 2004 India Ocean 9.1 225000 suuri tsunami 2010 Haiti 7.0 222570 2011 East Japan 9.0 16000 suuri tsunami, tuhot >300 mrd USD 44
2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 46 Maanjäristyksistä 3: Suomalaisia maanjäristyksiä [> 4.0 ennen 1960; viite: Kakkuri, 1991] Aika Magnitudi Intensiteetti Paikkakunta 1626-06-22 4.3 V Paltamo 1758-12-31 1857-12-12 4.3 4.2 V Pohjois-Lappi Pyhäjärvi 1882-06-15 1882-06-23 4.3 4.5 Perämeri Perämeri 1898-11-04 1902-04-10 4.4 4.4 Karunki Paltamo 1909-03-09 4.3 Pohjanlahti 1926-08-18 1931-11-16 4.3 4.2 Kuusamo Laukaa 1960-02-20 4.0 V Salla 1963-08-01 3.7 Leppävirta 1973-10-12 3.6 V Rovaniemi 1979-02-17 3.8 Lappajärvi Suomessa sattuu vuosittain noin 15-30 magnitudin 1-4 maanjäristystä. Määrä voi vaihdella suurestikin. Vuoden 1965 jälkeen voimakkain rekisteröity maanjäristys sattui Alajärvellä 17. helmikuuta 1979. Sen magnitudiksi määritettiin noin 3.8. Vuosina 1977-2001 lähes puolet kaikista Suomessa havaituista maanjäristyksistä sattui Kuusamon alueella. Suomesta tunnetaan maanjäristyshavaintoja lähes 400 vuoden ajalta. Tapaukset jaetaan historiallisiin ja instrumentein havaittuihin maanjäristyksiin. Suomessa laitehavainnointi alkoi 1950-luvun jälkipuolella vaiheittain. Myös jotkin tätä varhaisemmista maanjäristyksistä on havaittu jollakin instrumentilla, mutta laiteaikaa edeltävistä maanjäristyksistä on saatavilla pääosin ns. makroseismistä tietoa. Sitä ovat Suomen oloissa etenkin ihmisten tuntemukset maanjäristyksen aiheuttamasta tärinästä ja äänestä, järistyksen vaikutukset irtaimistoon ja joskus myös lievät rakennusvauriot kuten särkyneet ikkunat. Tietoja varhaisista maanjäristyksistä on saatu esimerkiksi paikallishistorioista, kirkonkirjoista ja sanomalehdistä. Kiinnostus Suomen maanjäristyksiin kasvoi 1800-luvun aikana. Systemaattisia maanjäristyshavaintoja alettiin kerätä 48 1800- luvun lopulla lähettämällä erityisiä kyselylomakkeita järistyksen tuntuvuusalueen asukkaille. Myös nykyään kiinnostavien maanjäristysten yhteydessä tehdään makroseisminen tutkimus.
SUURISTA JÄRISTYKSISTÄ ja vähän pienemmistäkin Magnitudivertailuja [Bullen & Bolt, 1985] pvm paikka M s M w M o [1027 dyne-cm] 1906-01-31 Equador 8.6 8.8 204 1906-04-18 California 8 1/4 7.9 10 1938-02-01 Banda Sea 8.2 8.5 70 1950-08-15 Assam 8.6 8.6 100 1952-11-04 Kamchatka 8 1/4 9.0 350 1957-03-09 1960-05-22 Aleutit Chile 8 1/4 8.3 9.1 9.5 585 2000 1964-03-28 Alaska 8.4 9.2 820 1965-02-04 Aleutit 7 3/4 8.7 125 49 Earthquake prediction (joke) 2003-09 JGYG KM-maanjär S-E Hjelt 50