Depremlerin Ölçülmesi
Depremölçerler
İnsanlar yılda yaklaşık 1 milyon depremi, genellikle kaynağa yakın olduklarında ve deprem en az 2.5 moment büyüklüğünde olduğunda hissederler. Moment büyüklüğü 7.0 ve daha yüksek olan büyük depremler son derece nadirdir. ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu (USGS) Deprem Tehlikeleri Programı gerçek zamanlı haritası, dünya çapında son zamanlarda meydana gelen depremlerin yerini ve büyüklüğünü göstermektedir.
Sismik dalgaları doğru bir şekilde incelemek için jeologlar, en ufak yer titreşimlerini bile ölçebilen sismograflar kullanırlar. Erken 20. yüzyıl sismogramlarında, yere sabitlenmiş bir kayıt cihazının üzerinde uzun bir yayla asılı duran ağırlıklı bir kalem (sarkaç) kullanılır. Kayıt cihazı, sürekli bir kağıt şeridi ile monte edilmiş dönen bir tamburdur. Deprem sırasında asılı kalem hareketsiz kalır ve yer hareketini kağıt şerit üzerine kaydeder. Ortaya çıkan grafik bir sismogramdır. Dijital versiyonlarda mekanik kalemler, yaylar, tamburlar ve kağıt yerine mıknatıslar, tel bobinler, elektrik sensörleri ve dijital sinyaller kullanılır. Bir sismograf dizisi, titreşimleri üç yönde ölçmek üzere yapılandırılmış birden fazla sismograftır: kuzey-güney (x ekseni), doğu-batı (y ekseni) ve yukarı-aşağı (z ekseni).
Bir depremin merkez üssünün yerini belirlemek için sismologlar P, S ve yüzey dalgalarının varış sürelerindeki farklılıkları kullanırlar. Bir depremden sonra sismogramda ilk olarak P dalgaları, ardından S dalgaları ve son olarak da en büyük genliğe sahip olan yüzey dalgaları görünür. Yüzey dalgalarının hızlı bir şekilde enerji kaybettiğine dikkat etmek önemlidir, bu nedenle merkez üssünden uzak mesafelerde ölçülebilir değildirler. Bu zaman farkları merkez üssün yönünü değil, uzaklığını belirler. Sismologlar, birden fazla istasyondaki sismograflarda kaydedilen dalga varış sürelerini kullanarak, bir depremin merkez üssünün yerini belirlemek için nirengi uygulayabilirler. Üçgenleme için en az üç sismograf istasyonuna ihtiyaç vardır. Her istasyondan merkez üssüne olan mesafe bir dairenin yarıçapı olarak çizilmiştir. Merkez üssü dairelerin kesiştiği yerde işaretlenir. Bu yöntem, odağın yeraltı derinliğini hesaplamak için çok eksenli sismograflar ve küre yarıçapları kullanarak 3 boyutlu olarak da çalışır.
Sismograf Ağı
Uluslararası Sismograf İstasyonları Sicili, gezegendeki 20.000'den fazla sismografı listelemektedir. Bilim insanları birden fazla sismograftan gelen verileri karşılaştırarak Dünya'nın iç kısmının özelliklerini haritalayabilir, büyük patlayıcı cihazların patlamalarını tespit edebilir ve tsunamileri öngörebilir. Gerçek zamanlı verileri elektronik olarak dağıtan dünya çapında bir dizi bağlantılı sismograftan oluşan Küresel Sismik Ağ, belirli tasarım ve hassasiyet standartlarını karşılayan 150'den fazla istasyon içermektedir. USArray, Amerika Birleşik Devletleri'nde depremlerin yeraltı aktivitesini haritalamak için kullanılan yüzlerce kalıcı ve taşınabilir sismograftan oluşan bir ağdır (bkz. video).
Depremlerin ve ilgili tehlikelerin izlenmesinin yanı sıra Küresel Sismograf Ağı, Kapsamlı Nükleer Test Yasağı Anlaşması Örgütü tarafından izlenen nükleer silah denemelerinin tespit edilmesine yardımcı olmaktadır. Son zamanlarda sismograflar Kuzey Kore'nin nükleer silah denemelerini tespit etmek için kullanılmıştır.
Sismik Tomografi
CT (Bilgisayarlı Tomografi) taramasının bir vücudun içini görüntülemek için farklı açılardan X-ışınlarını kullanmasına çok benzer şekilde, sismik tomografi de Dünya'nın iç yapılarının görüntülerini oluşturmak için her yıl meydana gelen binlerce depremden gelen ve kaya kütlelerinin içinden her açıdan geçen sismik ışınları kullanır.
Jeologlar, dünyanın homojen katmanlardan oluştuğu varsayımını kullanarak, PREM (Ön Referans Dünya Modeli) adı verilen, dünyanın her derinliğindeki toprak malzemelerinin beklenen özelliklerini gösteren bir model geliştirdiler. Bu özellikler, kaya yoğunluğu ve elastikiyetine bağlı olan sismik dalga iletim hızını içerir. Mantoda, sıcaklık farklılıkları kaya yoğunluğunu etkiler. Daha soğuk kayalar daha yüksek yoğunluğa sahiptir ve bu nedenle sismik dalgaları daha hızlı iletir. Daha sıcak kayalar daha düşük yoğunluğa sahiptir ve deprem dalgalarını daha yavaş iletirler. Bireysel sismik istasyonlardaki sismik ışınların varış zamanları PREM tarafından tahmin edilen varış zamanlarıyla karşılaştırıldığında, farklılıklar sismik anomaliler olarak adlandırılır ve sismik ağın istasyonlarında içlerinden geçen sismik ışınlardan yeryüzündeki kaya kütleleri için ölçülebilir. Sismik ışınlar birçok depremden her açıda hareket ettiğinden ve vücudun CT taramaları gibi sismik ağın birçok istasyonuna ulaştığından, kaya kütlelerinin özelliklerindeki değişimler, ışınların geçtiği kaya kütlelerinin 3D görüntülerinin oluşturulmasına izin verir. Sismologlar böylece Dünya'nın iç kısmının 3 boyutlu görüntülerini oluşturabiliyorlar.
Örneğin, sismologlar son birkaç milyon yılda Kuzey Amerika'nın altına dalmış olan tektonik bir plaka olan Farallon Plakasını ve Kuzey Amerika kıtasının altındaki Yellowstone sıcak noktasının bir ürünü olan Yellowstone magma odasını haritalandırmışlardır. Farallon Plakası dalmasının özelliklerinin, Rocky Dağları da dahil olmak üzere Batı Kuzey Amerika'nın birçok özelliğinden sorumlu olduğu düşünülmektedir.
Deprem Büyüklüğü ve Şiddeti
Richter Ölçeği
Büyüklük, bir depremin açığa çıkardığı enerjinin ölçüsüdür. İlk ve en iyi bilinen büyüklük ölçeği olan Richter ölçeği (ML), Charles F. Richter (1900-1985) tarafından Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde geliştirilmiştir. Bu, tarihsel olarak ilk sismologlar tarafından kullanılan büyüklük ölçeğiydi. İlk sismologlar tarafından kullanılan Richter büyüklüğü (ML), sismogram kaydı üzerindeki kalem izinin maksimum genliğinden belirlenir. Sismograftan merkez üssü uzaklığı için ayarlamalar, S ve P dalgalarının varış zamanı farkları kullanılarak yapılır.
Richter Ölçeği logaritmiktir, 10'un kuvvetlerine dayanır. Bu, bir Richter birimlik artışın sismik dalga genliğinde 10 katlık bir artışı temsil ettiği ya da başka bir deyişle 6 büyüklüğündeki bir depremin yeri 5 büyüklüğünden 10 kat daha fazla salladığı anlamına gelmektedir. Bununla birlikte, her bir büyüklük birimi için açığa çıkan gerçek enerji 32 kat daha fazladır, yani 6 büyüklüğündeki bir deprem 5 büyüklüğündeki bir depremden 32 kat daha fazla enerji açığa çıkarır.
Richter Ölçeği, yerel sismograflar kullanılarak Güney Kaliforniya'daki depremler için geliştirilmiştir. Daha uzak mesafeler ve çok büyük depremler için sınırlı uygulamaları vardır. Bu nedenle çoğu kurum artık Richter Ölçeğini kullanmamaktadır. Sismik diziler kullanılarak ölçülen ve Richter Ölçeği ile karşılaştırılabilir değerler üreten Moment büyüklüğü (MW), hesaplanması daha fazla zaman gerektirmesine rağmen, büyük depremler de dahil olmak üzere Dünya genelindeki depremleri ölçmek için daha doğrudur. Bilimsel hesaplamalar artık moment büyüklüklerini kullansa da haber medyası genellikle bir deprem meydana geldikten hemen sonra Richter büyüklüklerini bildirmektedir.
Moment Büyüklük Ölçeği
Moment büyüklüğü ölçeği, birden fazla konumdan gelen bilgileri karşılaştırarak ve kopmanın kesit alanı, kayma miktarı ve kayaların sertliğinden hesaplanan gerçek enerji ölçümünü kullanarak depremlerin mutlak büyüklüğünü gösterir. Her deprem kendine özgü bir jeolojik ortamda meydana geldiğinden ve yırtılma alanının ölçülmesi genellikle zor olduğundan, moment büyüklüğünün hesaplanması günler hatta aylar sürebilir.
Richter Ölçeği gibi moment büyüklük ölçeği de logaritmiktir. Çok büyük depremler dışında iki ölçeğin büyüklük değerleri yaklaşık olarak eşittir. Her iki ölçek de depremin büyüklüğünü bildirmek için kullanılır. Richter Ölçeği depremin hemen ardından hızlı bir büyüklük tahmini sağlar ve bu nedenle genellikle haberlerde rapor edilir. Moment büyüklüğü hesaplamaları çok daha uzun sürer ancak daha doğrudur ve dolayısıyla bilimsel analiz için daha kullanışlıdır.
Modifiye Mercalli Yoğunluk Ölçeği
Modifiye Mercalli Şiddet Ölçeği (MMI), gözlemlenebilir yapısal hasara ve insanların algılarına dayanan nitel bir yer sarsıntısı şiddeti derecelendirmesidir. Bu ölçek en düşük yoğunluk için I (Romen rakamı bir) ve en yüksek yoğunluk için X (on) derecelendirmesini kullanır (tabloya bakınız) ve kentsel ve kırsal ortamlar gibi merkez üssü konumuna ve nüfus yoğunluğuna bağlı olarak değişebilir. Tarihsel olarak bilim insanları, niceliksel büyüklük ölçümlerini geliştirmeden önce depremleri kategorize etmek için MMI Ölçeğini kullanmışlardır. Şiddet haritaları, konut anketlerine, yerel haber makalelerine ve yerinde değerlendirme raporlarına dayanarak en ciddi hasarın yerlerini göstermektedir.
| Yoğunuk | Sallama | Açıklama/hasar |
|---|---|---|
| I | Hissedilmiyor | Özellikle elverişli koşullar altında çok az kişi dışında hissedilmez. |
| II | Cılız | Sadece dinlenme halindeki birkaç kişi tarafından, özellikle binaların üst katlarında hissedilir. |
| III | Cılız | Özellikle binaların üst katlarında, içerideki kişiler tarafından oldukça belirgin bir şekilde hissedilir. Birçok kişi bunu bir deprem olarak algılamaz. Duran otomobiller hafifçe sallanabilir. Bir kamyonun geçişine benzer titreşimler. Tahmini süre. |
| IV | Hafif | Gün boyunca birçok kişi tarafından içeride, çok az kişi tarafından dışarıda hissedildi. Gece, bazıları uyandı. Bulaşıklar, pencereler, kapılar rahatsız edildi; duvarlar çatırdıyor. Ağır bir kamyonun binaya çarpması gibi bir his. Duran motorlu arabalar belirgin şekilde sallandı. |
| V | Orta | Neredeyse herkes tarafından hissedildi; birçok kişi uyandı. Bazı tabaklar, camlar kırıldı. Sabit olmayan nesneler devrilir. Sarkaçlı saatler durabilir. |
| VI | Güçlü | Herkes tarafından hissedildi, çoğu korktu. Bazı ağır mobilyalar yerinden oynadı; birkaç sıva düşmesi vakası yaşandı. Hafif hasar. |
| VII | Çok güçlü | İyi tasarım ve inşa edilmiş binalarda hasar önemsiz; iyi inşa edilmiş sıradan yapılarda hafif ila orta; kötü inşa edilmiş veya kötü tasarlanmış yapılarda önemli hasar; bazı bacalar kırıldı. |
| VIII | Sert | Özel olarak tasarlanmış yapılarda hafif hasar; kısmi çökme ile sıradan önemli binalarda önemli hasar. Kötü inşa edilmiş yapılarda büyük hasar. Bacaların, fabrika bacalarının, sütunların, anıtların, duvarların düşmesi. Devrilen ağır mobilyalar. |
| IX | Şiddetli | Özel olarak tasarlanmış yapılarda önemli hasar; iyi tasarlanmış çerçeve yapılar şakülden çıkar. Önemli binalarda büyük hasar, kısmi çökme. Binalar temellerinden kaymıştır. |
| X | Aşırı | Bazı iyi inşa edilmiş ahşap yapılar yıkılmış; çoğu kagir ve çerçeve yapı temelleriyle birlikte yıkılmıştır. Raylar bükülmüş. |
USGS tarafından ShakeMaps olarak yazılan sarsıntı haritaları, yoğun sarsıntı alanlarını göstermek için sismograf ağlarından alınan yüksek kaliteli, bilgisayarla enterpole edilmiş verileri kullanır. Sarsıntı haritaları, depremden sonraki kritik dakikalarda, acil durum personeline en büyük hasarın nerede meydana geldiğini göstermesi ve hasar görmüş gaz hatlarının ve diğer kamu hizmeti tesislerinin yerini tespit etmelerine yardımcı olması açısından faydalıdır.
Yorumlar
Yorum Gönder