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Lexikon der Geowissenschaften: makroseismische Intensität

makroseismische Intensität, Intensität, aus Beobachtungen abgeleitetes Maß für die Wirkung eines Erdbebens in einem begrenzten Gebiet auf den Menschen, Gebäude und Veränderungen der Form der Erdoberfläche. Die Erdbebenintensität ist oft (aber nicht immer) am stärksten im Epizentralgebiet und nimmt meistens mit wachsender Epizentralentfernung ab. Intensitätsskalen mit unterschiedlichen Abstufungen wurden seit Beginn des 20. Jahrhundert in verschiedenen Ländern entwickelt, die nach vorgegebenen Merkmalen die Effekte eines Erdbebens erfassen. Die in Japan benutzte, von Omori entwickelte Intensitätsskala kommt mit sieben Stärkegraden aus, während die in Nordamerika benutzte Mercalli-Skala und die in Europa entwickelte MSK-Skala zwölf Stärkegrade definieren. Die neueste makroseismische Intensitätsskala, die Europäische Makroseismische Skala EMS-98, ist ebenfalls zwölfstufig. Die Intensitäten in den verschiedenen zwölfstufigen Intensitätsskalen sind weitgehend kompatibel; die Unterschiede ergeben sich aus der Art und Weise, wie die Bausubstanz berücksichtigt wird. Die Intensitäten werden meistens in römischen Zahlen von I bis XII angegeben, um die Intensität von der Magnitude abzugrenzen. In letzter Zeit werden aber auch vermehrt arabische Ziffern zur Intensitätsangabe benutzt, da sich diese besser als römische Ziffern im Computern verarbeiten lassen. Die Verteilung der Intensitäten an der Erdoberfläche wird durch Linien gleicher Intensität (Isoseiste) in Karten dargestellt. Das Epizentrum liegt meistens im Zentrum der höchsten beobachteten Intensität, der Maximalintensität. Das Schüttergebiet ist die Fläche der gespürten Bebenwirkungen. Die mittlere Entfernung, bis zu der das Beben gespürt wurde, wird als Schütterradius bezeichnet. Der Schütterradius ist bei gleicher Maximalintensität und gleichen Bedingungen der Wellenausbreitung für tiefe Erdbebenherde größer als für flache Herde.

Es wurde versucht, quantitative Beziehungen zwischen Maximalintensitäten und maximalen horizontalen Bodenbeschleunigungen herzustellen. Ohne eine instrumentelle Datenbasis von herdnahen Beobachtungen der Bodenbeschleunigungen durch Beschleunigungsaufnehmer ist dies allerdings schwierig, da die Intensität in komplexer Weise auch von anderen Faktoren abhängt (z.B. lokale Geologie, Signalperiode, räumliche Ausdehnung des Erdbebenherdes, Herdmechanismus, Abstrahlcharakeristik usw.). Trotzdem sind makroseismische Beobachtungen für die seismische Risikoanalyse enorm wichtig, da instrumentelle Beobachtungen bestenfalls einen Zeitraum von 100 Jahren umfassen und man auf historische Überlieferungen angewiesen ist, um einen Überblick über das stärkste bisher beobachtete Beben einer bestimmten Region zu erhalten. Es ist daher notwendig, historische Erdbebendaten zu nutzen und die abgeleiteten Maximalintensitäten I0 unter plausiblen Annahmen mit maximalen horizontalen Bodenbeschleunigungen A0 (Einheit: cm/s2) zu korrelieren. Eine oft benutzte Beziehung zwischen A0 und I0 nach der modifizierten Mercalli-Skala wurde für die westlichen USA abgeleitet:

log10A0 = 0,01+0,3·I0 für IV ≤ I0 ≤ X.

Diese Beziehung allein ist aber nicht ausreichend für planende Bauingenieure, da sie große Streuungen nach unten und oben aufweist und außerdem keinerlei Angaben über die spektralen Bodenbeschleunigungen macht. In den meisten Fällen werden für ein bestimmtes Gebiet keine Messungen vorliegen. Es ist dann sinnvoller, die vorhandenen Beobachtungen makroseismischer Intensitäten mit einer Intensitätsskala, wie z.B. EMS-98, auszuwerten, die die Bausubstanz in vielfältiger und wohldefinierter Weise berücksichtigt, und das seismische Risiko in Abhängigkeit von der räumlichen Verteilung der Intensitätswerte anzugeben. [GüBo]

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