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地震的烈度和震級有什麼區别

生活 更新时间:2024-10-16 14:59:02

實施地震易發區房屋設施加固工程,是全面提升北京市地震災害風險防治能力的必然行動。根據北京市印發的《房屋設施加固工程工作方案》要求:對地震易發區内居民小區、大中小學校、醫院、農村民居,以及重要交通生命線、電力和電信網絡、水庫大壩、危化品廠庫、重要軍事設施進行抗震鑒定、評估和加固,科學規劃并高标準建設應急避難場所。

而在抗震設防入戶調查中,老百姓經常會問“我家房子能抗幾級地震啊?”“如果發生6級地震,最大烈度可能達到Ⅷ度,滿足抗震設防标準的房屋基本完好。”老百姓聽完籲了口氣,說“我知道了,我家房子抗震烈度是8度,8級地震來了都不用怕!”

其實,這就把震級和烈度兩個概念給混淆了。今天我們就來區分一下地震震級和地震烈度。

ONE

什麼是地震的震級?

地震的震級是衡量地震本身強度的一把尺子,一般用字母M表示,可以由地震波的振幅或地震矩的大小來表征。

美國的裡克特和古登堡在1935年提出以地震波最大振幅的常用對數來計算震級标度,國際上稱為裡氏震級。地震波按傳播方式的不同分為體波(P波、S 波)和面波。

相應地,由體波振幅計算得到的震級叫體波震級,由面波振幅計算得到的叫面波震級,二者反映的是地震釋放能量大小與震級的統計關系。

地震越大,震級的數值也越大。我國常用的震級标度包括面波震級、體波震級和近震震級。

地震的烈度和震級有什麼區别(地震烈度和地震震級)1

圖丨中國地震台網中心科普宣傳片截圖

嚴格來說,一次地震隻有一個震級,但不同計算方式給出的震級數值可能略有差異。比如下圖的2014年雲南魯甸6.5級地震,面波震級是6.5級,矩震級是6.1級。由于面波震級和矩震級計算原理不一樣,不能做簡單的類比和換算。

震級之間的比較僅限于同類型的震級,比如,面波震級和面波震級相比較,矩震級和矩震級相比較,面波震級和矩震級不能比較,體波震級和矩震級也不能打破次元壁。

地震的烈度和震級有什麼區别(地震烈度和地震震級)2

圖丨2014年雲南魯甸6.5級地震烈度分布圖

TWO

為什麼要引入“烈度”?

一般情況下,地震震級越大,造成的破壞和傷亡也越嚴重。此外,同等強度的地震,發生在地質構造環境、人口密度、房屋抗震能力不一樣的地區,造成的破壞和傷亡情況也不一樣。同一次地震中,距離震中遠近不同的地區受到的破壞程度也不一樣。這就需要引入一種直觀表征地震破壞分布情況的标度——烈度。

烈度不僅與震級有關,同時還與震源深度、距離震中的遠近、地震波通過的岩層性質以及建築物的抗震性能等多種因素有關。

一般而言,地震震源深度越深,震中烈度越小;距離震中越遠,建築物抗震性能越好,烈度也越小。然而也有例外,比如1985年墨西哥海域發生8.0級地震,距震中400多公裡外的墨西哥城震害比震中附近還要嚴重。2008年汶川8.0級地震中,地處四川盆地邊緣的漢源縣烈度也高于它周邊地區,這些都與盆地造成的地震動放大效應有關。

1564年意大利地圖繪制者提出第一個地震烈度表,17世紀和18世紀曾采用四度烈度,19世紀出現十度劃分的麥卡利烈度表,1904年德國人在麥卡利烈度表基礎上編制成當時最完備的十二度烈度表。此後,除日本外,世界各國多以此為藍本,結合本國的具體情況編制烈度表。

THREE

我國地震烈度編制情況

我國亦沿用歐洲的十二度烈度表,以房屋震害、人的感覺、器物反應、生命線工程震害、其他震害現象和儀器地震烈度作為評定指标,編制《中國地震烈度表》。烈度表并非一成不變,而是随着建築物形式和質量的變化,地震經驗的積累,以及人們對地震認知的提升而不斷修改。一般用羅馬數字Ⅰ至Ⅻ表示烈度值大小。

2020年發布的國家标準《中國地震烈度表》中,烈度Ⅰ至Ⅴ度主要由人的感覺和器物反應,結合儀器烈度來評定。

從烈度Ⅵ開始,主要依據房屋的平均震害指數、人和器物反應、生命線工程和其他震害現象,結合儀器地震烈度來評定。

以上對烈度的描述均為宏觀現象,在烈度調查評估工作中,還需結合儀器測定的地震烈度來綜合評定實際烈度值。

目前,中國地震台網中心牽頭建設國家地震烈度速報與預警工程項目,未來将實現全國分鐘級地震烈度速報能力。烈度速報基于強震動觀測台網提供的數據,給出的值為儀器地震烈度,與儀器設備、數據傳輸、台站場地條件、環境噪聲水平和烈度計算公式等有關。

FOUR

"地震"和 "烈度"的區别

常有人把8級地震和Ⅷ度烈度搞混,其實二者差别巨大。一方面,震級是定量的,烈度是定性的,二者性質不同。

2008年汶川5·12大地震,面波震級為8.0級,而破壞最嚴重的汶川縣映秀鎮和北川縣縣城烈度達到Ⅺ度,也就是說8級地震的最高烈度遠超過Ⅷ度。

另一方面,一次地震隻有一個震級,但不同的地區災害程度不一樣,烈度值也不一樣。對于中強地震,政府和百姓更加關注破壞和傷亡,所以中國地震局發布的地震烈度圖一般是Ⅵ度及以上烈度分布,直觀地表示一次地震的破壞分布情況。

通過烈度圖,我們能進一步評估地震造成的經濟損失,為抗震救災工作提供參考,同時為災區的恢複重建工作提供科學依據。對于中小地震,部分省地震局可能繪制并發布Ⅲ度、Ⅳ度,或Ⅴ度及以上烈度圖,表征地震的有感範圍,也就是受到地震影響但不一定造成破壞的範圍。

地震的烈度和震級有什麼區别(地震烈度和地震震級)3

圖丨災後重建

地震烈度圖中的烈度為震災區實際遭遇烈度,與開篇所說的抗震設防烈度(或稱區劃烈度)又不一樣。按照《中華人民共和國防震減災法》要求,一般工程結構的抗震設計必須滿足地震區劃圖的要求。第一代地震烈度區劃圖于1957年完成,到現在已出版第五代。

前三版用地震烈度表述,從2001版(第四版)起采用地震動參數區劃圖,給出工程設計所需的地震反應譜相關參數,為國家抗震設防提供強制性的标準。

如果實際遭遇烈度小于或等于這個标準值,建築物基本完好,而高于這個标準值就會産生破壞。最新的區劃圖中,唐山市位于Ⅷ度設防區,那麼實際烈度為Ⅷ度時房屋基本完好,Ⅸ度房屋壞了可修好,Ⅹ度房屋不會塌。

簡而言之,震級8級是地震本身的強度;烈度Ⅷ度是地震造成震區某一特定地點的破壞程度;抗震設防烈度是一般工程結構必須滿足的抗震設防标準。

地震發生後,指揮決策者可以通過地震烈度圖明确地震災害分布情況,及時有效地指導應急救援;災後重建時,政府和施工單位可根據區劃烈度圖進行抗震設防規劃建設,實現“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目标;科學研究中,學者可以通過對曆史地震烈度圖進行規律總結,有針對性地開展地震烈度衰減關系研究。

可以說,地震烈度與震級形影不離,是地震研究和防震減災工作中的重要角色。

圖文:徐志雙(中國地震台網中心)

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