Magnitud e Intensidad Sísmica

Magnitud e Intensidad Sísmica

La Tierra es un planeta en movimiento, y se ha comprobado no solamente por los eventos sísmicos de su corteza, que suceden de manera puntual, sino también por estudios científicos que han comprobado que ha sido un proceso acumulativo durante millones de años, la cual han transformado la forma de nuestro planeta hasta su configuración actual. Los especialistas han creado formas para poder estimar el potencial destructivo de un sismo, con la creación de escalas de magnitud e intensidad sísmica. A lo largo de este artículo se van a desarrollar a detalle estos dos conceptos.

1. Magnitud Sísmica

La magnitud sísmica es una medida del tamaño de un sismo, se determina a partir de un sismograma o un acelerograma obtenido en las distintas estaciones sísmicas que registran las ondas producidas por el mismo.

El cálculo de la magnitud es un proceso iterativo que se obtiene por algoritmos computacionales de forma automática para una estimación de manera expedita, en general, los valores finales de magnitud que reportan las instituciones encargadas en recabar esta información coinciden, sin embargo pueden existir pequeñas diferencias debido al método que utilicen, por lo cual existen varios tipos de magnitudes tales como:

1.1. Magnitud local (Ml)

Es la que normalmente se conoce como Magnitud Richter, esta escala ha sido calibrada para poder ser usada en diferentes partes del mundo utilizando registros de otros instrumentos. Sin embargo por limitaciones y por el tipo de datos sismológicos que emplea, esta escala ya no es usada. Ha sido remplazada por otras escalas de magnitud más sólidas y generales como la de Magnitud de Momento.

La definición propuesta por Charles F. Richter expuso una escala de magnitud basada en sismos locales, propuso que la magnitud es el logaritmo en base diez de la máxima amplitud de las ondas sísmicas registradas con un sismógrafo standard tipo Wood-Anderson, a una distancia de 100 km del epicentro del temblor, y a esto le restaba el logaritmo de una amplitud base. Esta definición es aplicada únicamente para temblores registrados al sur de California.

Richter en el año 1935, del Instituto de Tecnología de California, desarrollo la primera escala de magnitud utilizando utilizando los registros sísmicos para calcular las dimensiones relativas de los terremotos. Como se muestra en la Figura 1, la escala de Richter se basa en la amplitud de la mayor onda sísmica (P, S u onda superficial) registrada por el sismógrafo.

Con el método gráfico permite estimar la escala de Magnitud Richter de un sismo. En este ejemplo, la información fue obtenida a través de un sismógrafo Wood-Anderson
Fig. 1. Ilustración que muestra cómo puede determinarse gráficamente la Magnitud Richter.

El método de registro sismográfico procede de un instrumento Wood-Anderson. En primer lugar, se mide la altura (amplitud) de la mayor onda en el sismograma (23 mm) y luego la distancia hasta el foco mediante el intervalo de tiempo entre las ondas S y P (24 segundos). A continuación, se dibuja una línea entre la escala de distancia (izquierda) y la escala de amplitud de onda (derecha). Así, deberíamos obtener la magnitud Richter (Ml) de 5.

Dado que las ondas sísmicas se debilitan a medida que la distancia entre el foco sísmico y el sismógrafo aumenta (de una manera parecida a la luz), Richter desarrolló un método que considera la disminución de la amplitud de onda con el incremento de la distancia. En teoría, siempre que se utilizaran los mismos instrumentos, o unos equivalentes, todas las estaciones de control obtendrían la misma magnitud de Richter para cada terremoto registrado. (Richter seleccionó el sismógrafo Wood-Anderson como dispositivo de registro normalizado).

No obstante en la práctica, las diferentes estaciones de registro obtenían magnitudes de Richter ligeramente diferentes para el mismo terremoto, como consecuencia de las variaciones en los tipos de roca a través de los cuales se desplazaban las ondas.

Aunque la escala de Richter no tiene un límite superior, la mayor magnitud registrada en un sismógrafo Wood-Anderson fue de 8,9. Estos eventos liberaron aproximadamente 10²⁶ ergios de energía: equivalentes a la detonación de 1.000 millones de toneladas de TNT.

A la inversa, los seres humanos no sentimos terremotos con una magnitud Richter inferior a 2,0. Con el desarrollo de instrumentos más sensibles, se han registrado temblores de magnitud menores de 2. La fuerza de los terremotos varía enormemente; los grandes terremotos producen amplitudes de onda miles de veces superiores a las generadas por temblores débiles. Para acomodar esta gran variación, Richter utilizó una escala logarítmica para expresar la magnitud.

En esta escala, un aumento de diez veces en la amplitud de onda corresponde a un incremento de 1 en la escala de magnitud. Por tanto, la cantidad de vibración del suelo para un terremoto de magnitud 5 es 10 veces mayor que para un terremoto que tenga una magnitud Richter de 4.

Además, cada unidad de magnitud Richter corresponde aproximadamente a u aumento de la energía de 32 veces. Por tanto, un terremoto con magnitud de 6,5 libera 32 veces más energía que uno con una magnitud de 5,5 veces, y aproximadamente 1.000 veces más energía que uno de magnitud de 4,5. Un terremoto grande, con una magnitud de 8,5 libera millones de veces más energía que los terremotos más pequeños sentidos por los seres humanos. En la Figura 2, podemos observar una representación gráfica de la Magnitud Richter, la energía liberada y la ocurrencia calculada por año.


La Magnitud de Richter cuantifica la energía liberada por un sismo en millones de ergios. En este gráfico también se puede observar cualitativamente la intensidad de los sismos con respecto a los daños y la ocurrencia anual
Fig. 2. Magnitud Local o Magnitud Richter.

1.2. Magnitud de coda (Mc)

Esta magnitud se obtiene a partir de la duración del registro sísmico. La coda de un sismograma corresponde a la parte tardía de la señal que decrece conforme pasa el tiempo hasta alcanzar su nivel original previo al sismo, la duración de la coda es proporcional al tamaño del sismo.

1.3. Magnitud de ondas de cuerpo (Mb)

Su valor se obtiene a partir de la amplitud máxima observada en los sismogramas, de las ondas de cuerpo P con períodos de oscilación de 1 segundo.

1.4. Magnitud de ondas superficiales (Ms)

Se obtiene a partir de la amplitud máxima observada en los sismogramas de las ondas superficiales, por lo general con las ondas Rayleigh con períodos de oscilación entre 18 y 22 segundos.

1.5. Magnitud de momento (Mw)

Esta magnitud se determina a partir del momento sísmico, que es una cantidad proporcional al área de ruptura y al deslizamiento que ocurra en la falla, su estimación es compleja y puede llevarse a cabo empleando diversos métodos y tipos de datos.

En general, su cálculo requiere por lo menos, de los 15 minutos después de ocurrido el evento sísmico en el caso de que se empleen datos locales y hasta 30 minutos si se emplean datos de estaciones lejanas.

1.6. Magnitud de energía (Me)

Es proporcional a la energía que irradió el sismo en forma de ondas, para un sismo dado, este valor puede ser diferente al determinado para Mw, pues Me cuantifica un aspecto diferente del sismo. Su cálculo es laborioso por lo que generalmente esta magnitud no es reportada por las instituciones durante los primeros días de sucedido el sismo.

2. Intensidad Sísmica - Escala Mercalli

La Intensidad sísmica es una medida de los efectos causados por un sismo en un lugar determinado de la superficie terrestre, un sismo pequeño pero muy cercano puede causar grandes daños en cuyo caso se dice que su intensidad es grande; en cambio un sismo muy grande pero muy lejano puede apenas ser sentido, su intensidad es baja.

La escala de intensidad fue propuesta por primera vez en Italia por el científico Giuseppe Mercalli, la escala original constaba de diez grados y la que se usa actualmente se llama escala de Mercalli Modificada que consta de doce grados. A diferencia de la magnitud la intensidad se relaciona con los efectos sobre las personas y el nivel de daño de las estructuras.

Los valores bajos por lo general están asociados con la forma como las personas sintieron el sismo, mientras que valores mayores con la forma como fue afectado el paisaje o las construcciones hechas por el hombre. La Tabla 1 define los grados de la escala de intensidad de Mercalli.


Tabla 1. Escala de Mercalli Modificada.
La intensidad sísmica está asociada con la forma como las personas sintieron el sismo, los daños sobre las estructuras hechas por el hombre y afectación sobre la naturaleza

3. Diferencias entre en Magnitud e Intensidad Sísmica

De acuerdo a las dos definiciones planteadas anteriormente, la Magnitud Sísmica es una medida cuantitativa del tamaño de un sismo, utilizando instrumentos y técnicas de medición que estiman la cantidad de energía liberada en durante la ruptura de una falla. Por otro lado, las escala de Intensidad Sísmica describe cualitativamente la sensación percibida por la población, los daños a estructuras hechas por el hombre y costos económicos asociados al evento.


Extractos:
  • Tarbuck, E. y Lutgens, F. (2005). Ciencias de la Tierra. 8va. Edición. Pearson.
  • Lagos, S. (2014). La Instrumentación Sísmica en México. UNAM. 
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