การศึกษาแผ่นดินไหวเชิงสังเกตการณ์และเชิงวิศวกรรม

เครื่องวัดแผ่นดินไหวบันทึกการเคลื่อนที่ของพื้นดิน ซึ่งถูกวัดปริมาณด้วยมาตราขนาดและความรุนแรง และนำมาวิเคราะห์เพื่อหาการสั่นสะเทือนที่รุนแรง เพื่อสนับสนุนการระบุตำแหน่งแผ่นดินไหว การเตือนภัยล่วงหน้า และการประมาณการอันตรายจากแผ่นดินไหวที่เป็นแนวทางในการออกแบบอาคาร

Definition

การศึกษาแผ่นดินไหวเชิงสังเกตการณ์และเชิงวิศวกรรมเป็นสาขาที่เกี่ยวข้องกับการบันทึกและวัดปริมาณการเคลื่อนที่ของพื้นดิน และการประยุกต์ใช้การสังเกตการณ์เหล่านั้นในการระบุตำแหน่งแผ่นดินไหว การกำหนดขนาดแผ่นดินไหว การพยากรณ์การเคลื่อนที่ของพื้นดิน และการประเมินอันตรายและความเสี่ยงจากแผ่นดินไหว

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมด้านการวัดและการประยุกต์ใช้ในการศึกษาแผ่นดินไหว: การออกแบบและการตอบสนองของเครื่องวัดแผ่นดินไหวและเครื่องวัดความเร่ง การระบุตำแหน่งแผ่นดินไหว มาตราขนาดและความรุนแรง และความสัมพันธ์ความถี่-ขนาดของกูเทนเบิร์ก-ริกเตอร์ ครอบคลุมการศึกษาแผ่นดินไหวจากการสั่นสะเทือนรุนแรงและการพยากรณ์การเคลื่อนที่ของพื้นดิน ผลกระทบเฉพาะที่ การเตือนภัยแผ่นดินไหวล่วงหน้า และการวิเคราะห์อันตรายจากแผ่นดินไหวเชิงความน่าจะเป็นและเชิงกำหนด เน้นการเปลี่ยนการเคลื่อนที่ของพื้นดินที่บันทึกได้ให้เป็นการจำแนกลักษณะของแผ่นดินไหวและการประมาณการอันตรายที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรม

Core questions

• เครื่องวัดแผ่นดินไหวและเครื่องวัดความเร่งบันทึกการเคลื่อนที่ของพื้นดินในช่วงความถี่ต่างๆ ได้อย่างไร?
• แผ่นดินไหวถูกระบุตำแหน่งและกำหนดขนาดจากบันทึกได้อย่างไร?
• ความสัมพันธ์กูเทนเบิร์ก-ริกเตอร์กล่าวถึงความถี่ของการเกิดแผ่นดินไหวแต่ละขนาดอย่างไร?
• การเคลื่อนที่ของพื้นดินที่บันทึกและพยากรณ์ได้ถูกนำไปแปลเป็นอันตรายจากแผ่นดินไหวได้อย่างไร?

Key concepts

• การตอบสนองของเครื่องวัดแผ่นดินไหวและเครื่องวัดความเร่ง
• การระบุตำแหน่งแผ่นดินไหวและมาตราขนาด
• ความสัมพันธ์ความถี่-ขนาดของกูเทนเบิร์ก-ริกเตอร์
• การเคลื่อนที่ของพื้นดินอย่างรุนแรง ผลกระทบเฉพาะที่ และสมการการพยากรณ์
• การวิเคราะห์อันตรายจากแผ่นดินไหวเชิงความน่าจะเป็นและการเตือนภัยล่วงหน้า

Key theories

ความสัมพันธ์ความถี่-ขนาดของกูเทนเบิร์ก-ริกเตอร์

จำนวนแผ่นดินไหวในภูมิภาคลดลงตามลอการิทึมเมื่อขนาดเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นการปรับขนาดแบบกำลังที่แสดงด้วยค่า b-value ของกูเทนเบิร์ก-ริกเตอร์ ซึ่งเป็นพื้นฐานของการประมาณการการเกิดซ้ำและการพยากรณ์อันตราย

การวิเคราะห์อันตรายจากแผ่นดินไหวเชิงความน่าจะเป็น

กรอบการทำงานของคอร์เนลล์รวมการเกิดซ้ำของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว การพยากรณ์การเคลื่อนที่ของพื้นดิน และการรวมเหตุการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมด เพื่อประมาณความน่าจะเป็นที่การสั่นสะเทือนของพื้นดินจะเกินระดับที่กำหนด ณ ตำแหน่งหนึ่ง ซึ่งเป็นพื้นฐานของประมวลกฎหมายอาคารสมัยใหม่

Mechanisms

เครื่องวัดแผ่นดินไหวตรวจจับการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างมวลเฉื่อยกับพื้นดินที่เคลื่อนที่ โดยการตอบสนองความถี่ของเครื่องจะกำหนดรูปร่างของคลื่นที่บันทึกได้; แอมพลิจูดและเวลาที่คลื่นมาถึงที่บันทึกได้จะนำไปสู่การประมาณการตำแหน่งและขนาดแผ่นดินไหว ในขณะที่บันทึกการสั่นสะเทือนรุนแรง ซึ่งถูกปรับเปลี่ยนโดยการขยายสัญญาณเฉพาะที่ใกล้พื้นผิว จะใช้กำหนดแบบจำลองการเคลื่อนที่ของพื้นดินที่รวมอยู่ในการวิเคราะห์อันตราย

Clinical relevance

สาขานี้ให้บริการแก่สังคมโดยตรงผ่านระบบเตือนภัยแผ่นดินไหวล่วงหน้า ข้อกำหนดด้านแผ่นดินไหวในประมวลกฎหมายอาคาร แบบจำลองความเสี่ยงสำหรับการประกันภัยและการวางแผนฉุกเฉิน และเครือข่ายการเฝ้าระวังที่ตรวจสอบการปฏิบัติตามสนธิสัญญาห้ามทดลองนิวเคลียร์

History

ริกเตอร์ได้นำเสนอมาตราขนาดแผ่นดินไหวเชิงเครื่องมือเป็นครั้งแรกในปี 1935 และร่วมกับกูเทนเบิร์ก ได้กำหนดกฎความสัมพันธ์ความถี่-ขนาด; การขยายตัวของเครือข่ายมาตรฐานระดับโลกและเครือข่ายการสั่นสะเทือนรุนแรงหลังปี 1960 และกรอบการทำงานด้านอันตรายของคอร์เนลล์ในปี 1968 ได้สร้างแนวปฏิบัติเชิงสังเกตการณ์และเชิงวิศวกรรมที่ทันสมัยขึ้น

Key figures

• Charles Richter
• Beno Gutenberg
• C. Allin Cornell

Seminal works

• gutenberg1944
• cornell1968
• lay1995

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างขนาดและความรุนแรงคืออะไร?

ขนาดคือตัวเลขเดียวที่วัดพลังงานที่ปล่อยออกมา ณ แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว ซึ่งได้มาจากบันทึกของเครื่องมือ; ความรุนแรงอธิบายความแรงของการสั่นสะเทือนและความเสียหายที่เกิดขึ้น ณ สถานที่ใดสถานที่หนึ่ง ดังนั้นแผ่นดินไหวหนึ่งครั้งจึงมีขนาดเดียว แต่มีความรุนแรงหลายระดับที่ลดลงตามระยะทาง

การเตือนภัยแผ่นดินไหวล่วงหน้าสามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าได้หลายวินาทีก่อนการสั่นสะเทือนได้อย่างไร?

เครือข่ายตรวจจับคลื่น P ที่เร็วกว่าและสร้างความเสียหายน้อยกว่าก่อน และประเมินตำแหน่งและขนาดของแผ่นดินไหวอย่างรวดเร็ว จากนั้นส่งการแจ้งเตือนที่สามารถเดินทางเร็วกว่าคลื่น S และคลื่นพื้นผิวที่ช้ากว่าและสร้างความเสียหายมากกว่า ไปยังสถานที่ที่อยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว