JMA-Magnituden-Skala

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Die JMA-Magnituden-Skala (jap. 気象庁マグニチュード, Kishō-chō magunichūdo), kurz Mj oder Mjma oder auch mit großgeschriebenem Index, ist die in Japan von der Japan Meteorological Agency (JMA, Kishō-chō) verwendete Methode zur Messung von Erdbeben-Magnituden.

Die Methode wurde zum 25. September 2003 geändert[1] und besteht aus 5 Metriken die in folgender Priorität verwendet werden: MjJ, MjD, MjV, Mjd und Mjv.[2] Sie kombiniert damit Bodenamplituden für große Erdbeben mit Boden-Geschwindigkeitsamplituden für kleine Erdbeben und ist geeignet für Erdbeben beliebiger Tiefe.

Alte Methode bis 24. September 2003[Bearbeiten]

Die Berechnungsvorschrift wurde ursprünglich 1954 von Chūji Tsuboi als dimensionslose Kennzahl wie folgt definiert:

M_\mathrm{j} = \log_{10}\underbrace{\left(A_N^2 + A_E^2\right)^{1/2}}_A + 1{,}73 \log_{10}\left(\Delta\right) - 0{,}83

wobei A die Bewegung der Oberfläche als maximale Bodenamplitude bezeichnet, gemessen mittels der horizontalen Nord-Süd- A_N bzw. Ost-West-Komponenten A_E in Mikrometern bei einer Periode von weniger als 5 Sekunden (in der Praxis etwa 3 Sekunden) und \Delta die Entfernung zum Epizentrum in Kilometer.[3][4]

Sie entspricht im Prinzip linear der Oberflächenwellen-Magnituden-Skala MS (die jedoch bei einer Periode von 20 Sekunden gemessen wird). So beträgt die Abweichung Mj−MS bei Beben von MS > 6,5 lediglich -0,14. Für MS < 5,0 wächst dies jedoch auf +0,55 an und die JMA-Magnituden-Skala entspricht dann eher der Kurzperiodischen Raumwellen-Magnituden-Skala mb.[3]

Für kleinere Erdbeben (M ≤ 5,5) werden weiterhin die Geschwindigkeitsamplituden hinzugezogen und gemäß Kanbayashi und Ichikawa (1977) bzw. Takeuchi (1983) verwendet:

M_\mathrm{j} = \log_{10}\left(A_Z\right) + 1{,}64 \log_{10}\left(\Delta\right) + \alpha

wobei A_Z die maximale Geschwindigkeitsamplitude in cm-3/s ist und \alpha ein Seismometer-spezifischer Korrekturwert.[4]

Beide Formeln werden nur für oberflächennahe Erdbeben, d. h. jene mit einer Herdtiefe H ≤ 60 km, verwendet. Für größere Herdtiefen wird stattdessen folgende Formel nach Katsumata (1964) benutzt:

M_\mathrm{j} = \log_{10}\left(A\right) + K\left(\Delta, H\right)

wobei der Koeffizient K\left(\Delta, H\right) aus einer Liste entnommen wird.[4]

Es wird versucht möglichst viele Messstationen heranzuziehen aus deren einzelnen Magnituden dann der Mittelwert berechnet wird.[4]

Neue Methode ab 25. September 2003[Bearbeiten]

Die neue Methode verwendet die fünf Metriken M_\mathrm{jJ}, M_\mathrm{jD}, M_\mathrm{jV}, M_\mathrm{jd} und M_\mathrm{jv}, die in absteigender Priorität verwendet werden.

M_\mathrm{jJ} wird wie bei der alten Methode für große und oberflächennahe Erdbeben (H < 60 km) verwendet und entspricht Tsubois Formel, basierend auf den Beschleunigungsdaten der lokalen meteorologischen Observatorien.[2]

Sollte die JMA nicht die Unabhängigkeit eines Seismometer-spezifischen Korrekturwertes C_D (= 0,2 für D93-Seisometer) auf die Magnitude (üblicherweise M_\mathrm{j} >= 7) bestätigen können, wird folgende Formel von Katsumata (2004) verwendet:

M_\mathrm{jD} = \frac{1}{2} \log_{10}\left(A_N^2 + A_E^2\right) + \beta_D\left(\Delta, H\right) + C_D

wobei \beta_D\left(\Delta, H\right) die Abhängigkeit beider Parameter voneinander beschreibt.[2]

Für die Messstation muss dabei H > 30 km und \Delta < 700 km gelten. Wenn weniger als drei Stationen diese Bedingung erfüllen werden weitere bis \Delta < 2000 km hinzugezogen, wobei die Skala dann als M_\mathrm{jd} bezeichnet wird.[2]

Für Stationen die H > 5 km und \Delta < 400 km erfüllen wird eine Skala basierend auf Geschwindigkeitsmagnitude nach Funasaki (2004) verwendet:

M_\mathrm{jV} = \alpha \log_{10}\left(A_Z\right) + \beta_V\left(\Delta, H\right) + C_V

\alpha ist eine Konstante mit dem Wert 1/0,85, A_Z ist die maximale Geschwindigkeitsamplitude der vertikalen Komponenten eines EMT-, EMT76- oder E93-Seismometers in 10-5m/s und \beta_D\left(\Delta, H\right) und C_V analog wie bei M_\mathrm{jD}. Wenn weniger als 4 Stationen diese Bedingung erfüllen werden weitere bis \Delta < 1000 km hinzugezogen, wobei die Skala dann als M_\mathrm{jv} bezeichnet wird.[2]

Alle diese Magnituden werden für die in Frage kommenden Messstationen einzeln berechnet und gemittelt, anschließend die jeweiligen Stationsmagnituden die um mehr als 0,5 vom jeweiligen Mittelwert abweichen entfernt, und erneut gemittelt. M_\mathrm{jJ}, M_\mathrm{jD}, M_\mathrm{jV}, M_\mathrm{jd} oder M_\mathrm{jv} mit einer Standardabweichung ≥ 0,35 bleiben unberücksichtigt.[2]

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. 気象庁マグニチュード算出方法の改訂について. Japan Meteorological Agency, 17. September 2003, abgerufen am 14. August 2011 (PDF; 233 kB, japanisch).
  2. a b c d e f What is Mj? Broadband Seismic Network Laboratory, Earthquake and Volcano Data Center, National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention, abgerufen am 14. August 2011 (englisch).
  3. a b  Shin’ichi Noguchi: On the Relation between Surface-Wave Magnitude and JMA magnitude. In: Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University. Series 7, Geophysics. Volume 6, Nr. 1, 1979, S. 213–224 (http://hdl.handle.net/2115/8716).
  4. a b c d マグニチュード(M)と震度について. Abgerufen am 14. August 2011 (japanisch).