Magnitude

Lexikon der Geowissenschaften: Magnitude

Magnitude, in der Geophysik ein logarithmisches Maß (zur Basis 10) für die Stärke eines Erdbebens (Erdbebenmagnitude). Sie ergibt sich aus Messungen der Maximalamplitude seismischer Phasen, die an einer Erdbebenstation aufgezeichnet werden. Es gibt verschiedene Definitionen für die Magnitude. Die bekannteste ist die Richter-Magnitude M_L, die allerdings nur für Flachbeben der Tiefe h ≤ 20 km und im Entfernungsbereich bis 1000 km anwendbar ist. Gutenberg hat die Raumwellenmagnitude m_b eingeführt, die auch in größeren Entfernungen und für tiefere Erdbeben berechnet werden kann:

m_b = log(A/T)+q(Δ,h).

Hier ist A die maximale Raumwellenamplitude in μm, T ist die Periode der Raumwelle in s und q(Δ,h) ist ein von Entfernung Δ und Herdtiefe h abhängiger Korrekturfaktor, der die Dämpfung der seismischen Welle für den Laufweg vom Erdbebenherd zur seismischen Station berücksichtigt. Meistens werden für die Bestimmung von m_b kurzperiodische P-Wellen benutzt, deren Periode etwa 1 s beträgt. Das Maximum von A wird in der Auswertepraxis in den ersten fünf Sekunden nach dem P-Wellen-Einsatz bestimmt. Die Oberflächenwellen-Magnitude M_S wird aus langperiodischen Oberflächenwellen im Entfernungsbereich 20º ≤ Δ ≤ 160º und Periodenbereich 18 ≤ T≤22 s nach folgender Beziehung abgeleitet:

M_S = log(A/T)_max+1,66·log(Δ)+3,3.

Hier ist A die maximale Oberflächenwellenamplitude auf der Vertikal- oder Horizontalkomponente (gemessen in Mikrometer). M_S kann nur für Flachbeben berechnet werden, da Tiefherdbeben keine starken Oberflächenwellen erzeugen.

Ein Nachteil der Magnitudenskalen M_L, m_b und M_S ist die Tatsache, daß sie nur in einem sehr engen Periodenbereich definiert sind. Die Magnitudenwerte nähern sich einer Sättigungsgrenze, die von der Eckfrequenz der Herdspektren abhängig ist, so daß für sehr starke Erdbeben keine sinnvollen Angaben mehr zu machen sind. In diesem Fall ist die Momentenmagnitude Mw den anderen Magnitudenskalen überlegen. Sie wird aus dem seismischen Moment M₀, gemessen in dyn-cm, abgeleitet:

Mw = (2/3)·logM₀-10,7.

Das Chile-Erdbeben von 1960 und das San-Francisco-Erdbeben von 1906 hatten die gleichen Werte M_S = 8,3, jedoch betrug für das Chilebeben Mw = 9,5 und für das Beben in San Francisco Mw = 7,9. [GüBo]

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