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地震規模

描述地震大小的度量單位。地震規模是沒有單位的實數,代表地震釋放能量的多寡,小於3稱為微小地震,3-5稱為小地震,5-7稱為中地震,大於7者稱為大地震。
地震規模數值不同於震度,並非指特定地點的震動幅度大小,亦不隨地點不同而有變化,但可能會因為使用地震儀器種類不同,用來計算規模的頻率範圍有所差別,導致得到的規模大小有些微的差異。
世界常用的地震規模有下列4種:
(一)芮氏規模(Richter magnitude scale)或稱區域規模:適用範圍為震央距離小於600公里的地震。美國地震學家芮希特(Charles Richter)和古登堡(Beno Gutenberg)於1935年研究南加州地震時所制定。定義為標準扭力式伍德-德森地震儀(Wood-Anderson torsion seismometer)在距離震央100公里處所記錄到的最大振幅,求其對數值。芮氏規模每增加1,地震所釋放的能量約增為32倍。由於標準扭力式伍德-安德遜地震儀的基本設計限制,造成較大地震之芮氏規模會有「飽和」的現象,導致計算所得規模都趨近相同數值。另外,震央距超過600公里以上時,芮氏規模的計算會產生較大誤差而不適用。基於上述考量,地震學家發展出表面波規模與體波規模來描述遠距離地震之釋放能量程度。
(二)表面波規模:適用範圍為震央距大於600公里的地震。芮希特與古登堡兩人研究發現,震央距大於600公里的地震,以表面波推求規模較為適合。定義中並不指定儀器,僅選擇用週期20秒左右的最大水平地動合成振幅,並考慮震波週期以及距離係數來決定表面波規模。
(三)體波規模:1945年古登堡針對已知的淺層地震,研究其實體波之振幅衰減曲線,根據震波週期以及振幅定義遠地地震實體波規模。表面波規模與體波規模兩者之間仍存在系統性差異,於地震規模6.75最為接近。
(四)震矩規模:地震矩為量測地震大小的基本參數,1973年美國地震學家研究南加州地震時,發現芮氏規模與地震矩之間存在關係。因芮氏規模飽和問題無法正確描述地震大小,故發展由地震矩計算規模的方法,稱為震矩規模。利用計算所得地震矩可推算相對應的震矩規模,如此即可適當地描述地震大小,而不會有「飽和」的現象。
中央氣象局地震測報中心採用芮氏規模,但因所使用的地震儀器並非標準扭力式伍德-安德遜地震儀,而是數位式強震儀,所以要先參考儀器本身反應曲線修正觀測紀錄,再利用模擬方式推算仿標準扭力式伍德-安德森地震儀之相對振幅大小,進而得到對應的芮氏規模。


撰稿者:張建興
最後修訂日期:98年10月28日
參考資料:
1 交通部中央氣象局。2003。《地震百問》。臺北:中央氣象局。
2 徐明同。1979。《地震學》。「大學用書」。臺北:黎明文化。
3 Shearer, Peter M. 1999. Introduction to Seismology. Cambridge, New York: Cambridge University Press.
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6 Aki, Keiiti andPaul G. Richards, eds. 1980. Quantitative Seismology. San Francisco: W.H. Freeman.
7 Bolt, Bruce A. 1993. Earthquakes. New York: W. H. Freeman.