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Intensidade sísmica (ou macrossísmica)
Intensidade sísmica (ou macrossísmica)
A intensidade sísmica ou macrossísmica é uma medida da severidade dos efeitos provocados por um sismo num determinado local, devido à passagem das ondas sísmicas. O movimento do solo é avaliado através dos efeitos que o sismo tem sobre as pessoas, os animais e as construções. A classificação dos danos nos edifícios tem em consideração o material de construção e a sua resistência estrutural. Sendo uma classificação e não uma medida quantitativa (como a magnitude), exprime-se através de uma escala de números inteiros (ou meias unidades como se aceita hoje correntemente). Tradicionalmente os números inteiros são representados em numeração romana, mas a numeração árabe é atualmente aceite, tornando mais fácil o seu processamento automático em computador.
A intensidade macrossímica é um indicador simples e de fácil avaliação sobre os efeitos de um sismo, nomeadamente sobre as construções, feita por observação, sem necessidade de aparelhos. Atualmente, apesar da observação instrumental, mantém a sua importância, dada a facilidade com que pode ser estimada e aplicada. As suas principais aplicações são: 1) estudo de sismos históricos (permite ligar os efeitos dos sismos atuais com os efeitos dos sismos históricos; a avaliação da intensidade de sismos históricos, possibilita o estudo das propriedades desses sismos como a sua localização e magnitude, que de outra forma seria impossível de obter); 2) estudos de Perigosidade Sísmica e de Risco Sísmico; 3) estudos de atenuação.
É no epicentro do sismo que normalmente a intensidade sísmica é mais elevada e os seus efeitos vão diminuindo com o afastamento a essa área. Apesar desta correlação empírica, não existe correlação direta entre a magnitude e a intensidade de um sismo. Um sismo forte pode produzir uma intensidade baixa ou vice-versa. A intensidade de um sismo depende de vários fatores como, por exemplo, a profundidade a que se situa o hipocentro, a quantidade de energia libertada, o tipo de rochas atravessadas pelas ondas sísmicas e a qualidade das construções.
Para uma dada localização, existem três fatores que contribuem para influenciar a intensidade nesse local: a magnitude do sismo, a proximidade do foco e o grau de agregação ou consistência do solo. Os solos arenosos pouco consolidados tendem a amplificar os movimentos do solo, aumentando assim o grau de destruição. Se os sedimentos tiverem um elevado conteúdo em água, pode ocorrer a liquefação do solo.
A primeira classificação simples da intensidade de um sismo foi elaborada por Domenico Pignataro na década de 1780. No entanto, a primeira escala de Intensidades a ser usada internacionalmente foi a escala de Rossi-Forel, definida em 1883 (uma escala de 10 graus). Em 1902, o sismólogo italiano Giuseppe Mercalli, criou a Escala Mercalli, uma escala de 12 graus adaptada a partir da escala de Rossi-Forel. A Escala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) teve origem em alterações introduzidas em 1903 pelo geofísico italiano Adolfo Cancani na escala original de Mercalli. A partir do trabalho de Cancani, nos anos de 1930, o geofísico alemão August Heinrich Sieberg produziu uma nova versão, que aumentou e melhorou a descrição dos efeitos dos sismos. A "escala Mercalli-Wood-Neumann" (MWN), por vezes referida apenas por "escala Wood-Neuman", apresentada em 1931 pelos sismólogos norte-americanos Harry Wood e Frank Neumann, foi desenvolvida a partir da escala de Mercalli-Sieberg, da qual pouco difere.
Atualmente existe uma variedade de escalas macrossísmicas que têm normalmente 12 graus de intensidade e que são usadas em diferentes partes do mundo. A maior parte dessas escalas encontra os seus fundamentos na escala de Sieberg com 12 graus. As mais conhecidas são a escala de Mercalli Modificada (MM) e a escala Medvedev-Sponheuer-Karnik (conhecida como escala MSK ou MSK-64), mas a Escala Macrossísmica Europeia (EMS) está a impor-se como a mais extensivamente utilizada. No Japão é usada a escala de intensidades desenvolvida pela JMA (Japanese Meteorological Agency, Agência Meteorológica do Japão), a Escala Shindo. Esta escala classifica os sismos entre o grau 0 e o grau 7, mas desde 1996 (após o sismo de Kobe), os graus 5 e 6 foram divididos em dois, resultando numa escala com 10 graus, mais próxima das escalas desenvolvidas na Europa e adotados no resto do mundo.
A intensidade macrossímica é um indicador simples e de fácil avaliação sobre os efeitos de um sismo, nomeadamente sobre as construções, feita por observação, sem necessidade de aparelhos. Atualmente, apesar da observação instrumental, mantém a sua importância, dada a facilidade com que pode ser estimada e aplicada. As suas principais aplicações são: 1) estudo de sismos históricos (permite ligar os efeitos dos sismos atuais com os efeitos dos sismos históricos; a avaliação da intensidade de sismos históricos, possibilita o estudo das propriedades desses sismos como a sua localização e magnitude, que de outra forma seria impossível de obter); 2) estudos de Perigosidade Sísmica e de Risco Sísmico; 3) estudos de atenuação.
É no epicentro do sismo que normalmente a intensidade sísmica é mais elevada e os seus efeitos vão diminuindo com o afastamento a essa área. Apesar desta correlação empírica, não existe correlação direta entre a magnitude e a intensidade de um sismo. Um sismo forte pode produzir uma intensidade baixa ou vice-versa. A intensidade de um sismo depende de vários fatores como, por exemplo, a profundidade a que se situa o hipocentro, a quantidade de energia libertada, o tipo de rochas atravessadas pelas ondas sísmicas e a qualidade das construções.
Para uma dada localização, existem três fatores que contribuem para influenciar a intensidade nesse local: a magnitude do sismo, a proximidade do foco e o grau de agregação ou consistência do solo. Os solos arenosos pouco consolidados tendem a amplificar os movimentos do solo, aumentando assim o grau de destruição. Se os sedimentos tiverem um elevado conteúdo em água, pode ocorrer a liquefação do solo.
A primeira classificação simples da intensidade de um sismo foi elaborada por Domenico Pignataro na década de 1780. No entanto, a primeira escala de Intensidades a ser usada internacionalmente foi a escala de Rossi-Forel, definida em 1883 (uma escala de 10 graus). Em 1902, o sismólogo italiano Giuseppe Mercalli, criou a Escala Mercalli, uma escala de 12 graus adaptada a partir da escala de Rossi-Forel. A Escala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) teve origem em alterações introduzidas em 1903 pelo geofísico italiano Adolfo Cancani na escala original de Mercalli. A partir do trabalho de Cancani, nos anos de 1930, o geofísico alemão August Heinrich Sieberg produziu uma nova versão, que aumentou e melhorou a descrição dos efeitos dos sismos. A "escala Mercalli-Wood-Neumann" (MWN), por vezes referida apenas por "escala Wood-Neuman", apresentada em 1931 pelos sismólogos norte-americanos Harry Wood e Frank Neumann, foi desenvolvida a partir da escala de Mercalli-Sieberg, da qual pouco difere.
Atualmente existe uma variedade de escalas macrossísmicas que têm normalmente 12 graus de intensidade e que são usadas em diferentes partes do mundo. A maior parte dessas escalas encontra os seus fundamentos na escala de Sieberg com 12 graus. As mais conhecidas são a escala de Mercalli Modificada (MM) e a escala Medvedev-Sponheuer-Karnik (conhecida como escala MSK ou MSK-64), mas a Escala Macrossísmica Europeia (EMS) está a impor-se como a mais extensivamente utilizada. No Japão é usada a escala de intensidades desenvolvida pela JMA (Japanese Meteorological Agency, Agência Meteorológica do Japão), a Escala Shindo. Esta escala classifica os sismos entre o grau 0 e o grau 7, mas desde 1996 (após o sismo de Kobe), os graus 5 e 6 foram divididos em dois, resultando numa escala com 10 graus, mais próxima das escalas desenvolvidas na Europa e adotados no resto do mundo.
Escalas de intensidade microssísmica usadas em diferentes países ou regiões do mundo.
(Fonte: Wikipédia)
Exemplo de correlação empírica entre a intensidade macrossísmica e a distância à fonte, para sismos de diferentes magnitudes.Em geral, a intensidade diminui com a distância, embora a forma como tal ocorre dependa de fatores como a profundidade do foco ou o tipo de rochas atravessadas pelas ondas sísmicas.
Escala de Mercalli Modificada (MM)
Escala de Mercalli Modificada (MM)
Gravura em cobre mostrando os efeitos do Terramoto de 1755 em Lisboa (graus X-XI na escala de Mercalli).
(Fonte: Wikipédia)
A Escala de Mercalli Modificada (MM ou MMI) tem por base a escala proposta por G. Mercalli em 1902, posteriormente alterada em 1931. É a escala de intensidade macrosísmica mais utilizada no Mundo, tendo versões oficiais em múltiplas línguas. A versão corrente da escala data de 1956 e resultou dos melhoramentos introduzidos por Charles Richter, o criador da escala de Richter, na "escala Mercalli-Wood-Neumann" (MWN) publicada em 1931. Esta escala também é identificada como a escala de Mercalli Modificada de 1956, ou escala MM56
A escala possui 12 graus de intensidade sísmica, indicados por algarismos romanos de I até XII, com o grau I a corresponder a um sismo não sentido pelas pessoas e o grau XII à alteração cataclísmica do relevo da região afetada. Existe uma versão simplificada, utilizada na comunicação social e para comunicação com o público em geral, e uma versão técnica utilizada pelos técnicos de sismologia e de engenharia e pelos serviços de proteção civil para avaliação da intensidade sísmica.
Dos 12 graus da escala, o primeiro não é usado atualmente e o grau II apenas raramente. O grau XII nunca foi observado. Também não é fácil a distinção entre os graus X e XI, pelo que este último também não tem sido usado. Assim, na prática, a escala de 12 graus comporta apenas 8 níveis úteis.
A escala possui 12 graus de intensidade sísmica, indicados por algarismos romanos de I até XII, com o grau I a corresponder a um sismo não sentido pelas pessoas e o grau XII à alteração cataclísmica do relevo da região afetada. Existe uma versão simplificada, utilizada na comunicação social e para comunicação com o público em geral, e uma versão técnica utilizada pelos técnicos de sismologia e de engenharia e pelos serviços de proteção civil para avaliação da intensidade sísmica.
Dos 12 graus da escala, o primeiro não é usado atualmente e o grau II apenas raramente. O grau XII nunca foi observado. Também não é fácil a distinção entre os graus X e XI, pelo que este último também não tem sido usado. Assim, na prática, a escala de 12 graus comporta apenas 8 níveis úteis.
Escala de Mercalli Modificada (1956) - versão completa
Escala de Mercalli Modificada (1956) - versão completa
Escala Medvedev-Sponheuer-Karnik (MSK)
Escala Medvedev-Sponheuer-Karnik (MSK)
A Escala Medvedev-Sponheuer-Karnik, também conhecida como MSK or MSK-64, é uma escala de intensidade macrossísmica criada em 1964 por Sergéi Medvédev, Wilhelm Sponheuer e Vít Kárník.
Com pequenas modificações em meados dos anos 1970 e início dos anos 1980, a escala MSK tornou-se amplamente usada na Europa e na então URSS. A MSK-64 continua a ser utilizada em muitos países do mundo, como a Índia, Israel, Rússia e nos vários países que ganharam independência após a dissolução da União Soviética em 1991.
A MSK é semelhante à escala de Mercalli Modificada (MM), com 12 graus de intensidade expressos em algarismos romanos.
Com pequenas modificações em meados dos anos 1970 e início dos anos 1980, a escala MSK tornou-se amplamente usada na Europa e na então URSS. A MSK-64 continua a ser utilizada em muitos países do mundo, como a Índia, Israel, Rússia e nos vários países que ganharam independência após a dissolução da União Soviética em 1991.
A MSK é semelhante à escala de Mercalli Modificada (MM), com 12 graus de intensidade expressos em algarismos romanos.
Escala Macrossísmica Europeia (EMS)
Escala Macrossísmica Europeia (EMS)
Tabela de vulnerabilidades na escala EMS-98. Existem 6 classes de vulnerabilidade decrescentes de A a F.
(Fonte: Curso Formadores IPMA. Cap. 10)
Imagem ilustrativa da EMS-98. Edifício construído em alvenaria não reforçada, com chão de betão reforçado. As grandes rachas diagonais nas paredes e a perda parcial de ligação entre as paredes externas indicam danos estruturais graves. Este é um dano de grau 4.
(Fonte: EMS-98)
A história da Escala Macrossísmica Europeia (EMS) começou em 1988 quando a Comissão Sismológica Europeia (CSE) decidiu rever e actualizar a Escala Medvedev-Sponheuer-Karnik (MSK-64), que era utilizada na Europa há mais de um quarto de século sem qualquer revisão.
A EMS, cuja revisão mais recente data de 1998 (EMS-98) destina-se a avaliar os efeitos de um sismo sobre as construções. Pretende ser um padrão europeu de uso generalizado para a avaliação da intensidade sísmica, substituindo a Escala de Mercalli e outras escalas similares. Mantendo a estrutura clássica de graus herdada da Escala de Mercalli, a Escala Macrossísmica Europeia tem 12 divisões. É a primeira escala de intensidade concebida com o objetivo de encorajar a cooperação entre engenheiros e sismólogos, em vez de ser concebida como um mero instrumento para uso sismológico.
Esta escala está organizada de modo a apresentar a descrição dos efeitos da vibração do solo gerada pelos sismos sobre pessoas e animais, objetos vulgares (livros, louça, etc.) e edifícios de diferentes tipologias, e reconhece de forma explícita a natureza estatística da intensidade: a avaliação do nível de vibração do solo faz-se em termos da percentagem de casos em que um dado efeito é observado. É também a primeira escala de intensidades ilustrada. As ilustrações podem ser usadas diretamente no campo para comparação com casos reais de danos em edifícios, de modo a aperfeiçoar o padrão do uso da escala entre os profissionais. Inclui ainda um guia interpretativo (guidelines) destinado a reduzir as ambiguidades na interpretação dos termos da escala.
A principal diferença entre a escala EMS98 e as outras escalas de intensidade está no detalhe com que os diferentes termos utilizados são definidos, em particular, os tipos de edifícios, os graus de danos e quantidades, que são considerados individualmente. Faz a diferenciação simples da resistência dos edifícios às vibrações provocadas pelos sismos, através do conceito de vulnerabilidade. Na escala EMS98 existem 6 classes de vulnerabilidade decrescentes (A-F), onde as três primeiras representam a resistência de uma casa típica de adobe, edifícios de tijolo e estruturas de betão reforçado. As classes D e E representam de forma aproximada decréscimos lineares da vulnerabilidade como resultado do melhoramento do nível da construção anti-sísmica. A classe F representa a vulnerabilidade de uma estrutura com elevado nível de construção anti-sísmica, ou seja, estruturas de elevada resistência sísmica. Os danos são classificados em graus, de 1 a 5, e devem representar um aumento linear da resistência à vibração.
A EMS, cuja revisão mais recente data de 1998 (EMS-98) destina-se a avaliar os efeitos de um sismo sobre as construções. Pretende ser um padrão europeu de uso generalizado para a avaliação da intensidade sísmica, substituindo a Escala de Mercalli e outras escalas similares. Mantendo a estrutura clássica de graus herdada da Escala de Mercalli, a Escala Macrossísmica Europeia tem 12 divisões. É a primeira escala de intensidade concebida com o objetivo de encorajar a cooperação entre engenheiros e sismólogos, em vez de ser concebida como um mero instrumento para uso sismológico.
Esta escala está organizada de modo a apresentar a descrição dos efeitos da vibração do solo gerada pelos sismos sobre pessoas e animais, objetos vulgares (livros, louça, etc.) e edifícios de diferentes tipologias, e reconhece de forma explícita a natureza estatística da intensidade: a avaliação do nível de vibração do solo faz-se em termos da percentagem de casos em que um dado efeito é observado. É também a primeira escala de intensidades ilustrada. As ilustrações podem ser usadas diretamente no campo para comparação com casos reais de danos em edifícios, de modo a aperfeiçoar o padrão do uso da escala entre os profissionais. Inclui ainda um guia interpretativo (guidelines) destinado a reduzir as ambiguidades na interpretação dos termos da escala.
A principal diferença entre a escala EMS98 e as outras escalas de intensidade está no detalhe com que os diferentes termos utilizados são definidos, em particular, os tipos de edifícios, os graus de danos e quantidades, que são considerados individualmente. Faz a diferenciação simples da resistência dos edifícios às vibrações provocadas pelos sismos, através do conceito de vulnerabilidade. Na escala EMS98 existem 6 classes de vulnerabilidade decrescentes (A-F), onde as três primeiras representam a resistência de uma casa típica de adobe, edifícios de tijolo e estruturas de betão reforçado. As classes D e E representam de forma aproximada decréscimos lineares da vulnerabilidade como resultado do melhoramento do nível da construção anti-sísmica. A classe F representa a vulnerabilidade de uma estrutura com elevado nível de construção anti-sísmica, ou seja, estruturas de elevada resistência sísmica. Os danos são classificados em graus, de 1 a 5, e devem representar um aumento linear da resistência à vibração.
Graus de intensidade da EMS e respetiva descrição:
Graus de intensidade da EMS e respetiva descrição:
Versão simplificada e generalizada da Escala Macrossísmica Europeia de 1998 (EMS-98), utilizada, por exemplo, com propósitos educacionais e para efeitos de divulgação. Esta descrição simplificada não é utilizada para efeitos de avaliação de intensidade macrossísmica.
A versão integral da Escala Macrossísmica Europeia de 1998 (em inglês) pode ser consultada aqui.
Informação macrossísmica
Informação macrossísmica
A recolha de informação macrossísmica, após a ocorrência de um sismo, pode ser realizada de diferentes formas. Para intensidades menores, entre 2 e 6, poderá ser suficiente o uso de um questionário macrossísmico adequado. Atualmente estes questionários podem ser respondidos online. Agências como o IPMA ou o CIVISA, nos Açores, têm inquéritos macrossísmicos disponíveis online. Para sismos de intensidades mais elevadas, é necessário fazer a avaliação do campo macrossísmico no terreno por técnicos qualificados. Quando se faz a apreciação da intensidade sísmica por questionário, há várias considerações que devem ser tidas em conta na distribuição dos inquéritos: uma vez que o valor de intensidade atribuído a um determinado local resulta de uma apreciação estatística dos efeitos observados nesse local, uma distribuição irregular de inquéritos anónimos pode levar a uma avaliação distorcida do campo macrossísmico.
Depois de recolhida a informação relevante, sob a forma de questionários ou avaliações no terreno, é feita a atribuição de valores de intensidades. Esta informação é habitualmente representada sob a forma gráfica. Como se espera que o valor da intensidade observada decresça com a distância ao epicentro, é habitual representar o campo macrossísmico de um sismo através de isossistas. Uma vez que a intensidade macrossísmica tem apenas valores inteiros, uma isossista é uma linha que separa regiões de igual intensidade. Assim, uma isossista identificada apenas com um número (ex. 5 ou V), significa que ela envolve todos os pontos com intensidade maior ou igual a esse valor. Para evitar ambiguidades, essa isossista pode ser identificada pelos dois domínios que separa. Embora geralmente centradas na região epicentral, as isossistas não são, em geral, circunferências concêntricas, uma vez que as diversas rochas atravessadas pelas ondas sísmicas se podem comportar de modo diferente, de acordo com a sua constituição. Também as construções edificadas pelo Homem se comportam de modo distinto, conforme a sua tipologia construtiva e o local onde se encontram implantadas.
Na prática, verifica-se que o traçado de isossistas é muito incerto, sendo frequentemente determinado pela opinião do técnico relativamente à localização da fonte sísmica e à atenuação esperada das ondas sísmicas. O uso de isossistas tem interesse na divulgação ao grande público mas atualmente já não tem aplicação científica. Para representar as intensidades macrossísmicas num mapa há várias opções, como o uso de numeração romana, numeração árabe ou uso de símbolos (a preto e branco ou a cores).
A estimativa da magnitude de um sismo a partir do campo macrossísmico observado permite a extensão dos catálogos sísmicos ao período histórico, contribuindo de forma decisiva para a melhor compreensão da perigosidade sísmica numa dada região. Após o terramoto de 1 de novembro de 1755, o Marquês de Pombal mandou um inquérito a todas as paróquias do Reino, cujo conteúdo é hoje considerado o primeiro inquérito macrossísmico realizado na Europa Ocidental. As respostas ao inquérito serviram de base a inúmeros estudos que permitiram a avaliação do grau de intensidade em todo o território de Portugal e contribuíram para estimar a magnitude do mesmo. Também em Espanha o monarca Fernando VI incumbiu a Real Academia de la Historia de realizar um inquérito de âmbito nacional para “prevenir cuidadosamente que não ficasse confundido ou disperso um acontecimento tão memorável como o do dia 1.º de Novembro de 1755”.
Depois de recolhida a informação relevante, sob a forma de questionários ou avaliações no terreno, é feita a atribuição de valores de intensidades. Esta informação é habitualmente representada sob a forma gráfica. Como se espera que o valor da intensidade observada decresça com a distância ao epicentro, é habitual representar o campo macrossísmico de um sismo através de isossistas. Uma vez que a intensidade macrossísmica tem apenas valores inteiros, uma isossista é uma linha que separa regiões de igual intensidade. Assim, uma isossista identificada apenas com um número (ex. 5 ou V), significa que ela envolve todos os pontos com intensidade maior ou igual a esse valor. Para evitar ambiguidades, essa isossista pode ser identificada pelos dois domínios que separa. Embora geralmente centradas na região epicentral, as isossistas não são, em geral, circunferências concêntricas, uma vez que as diversas rochas atravessadas pelas ondas sísmicas se podem comportar de modo diferente, de acordo com a sua constituição. Também as construções edificadas pelo Homem se comportam de modo distinto, conforme a sua tipologia construtiva e o local onde se encontram implantadas.
Na prática, verifica-se que o traçado de isossistas é muito incerto, sendo frequentemente determinado pela opinião do técnico relativamente à localização da fonte sísmica e à atenuação esperada das ondas sísmicas. O uso de isossistas tem interesse na divulgação ao grande público mas atualmente já não tem aplicação científica. Para representar as intensidades macrossísmicas num mapa há várias opções, como o uso de numeração romana, numeração árabe ou uso de símbolos (a preto e branco ou a cores).
A estimativa da magnitude de um sismo a partir do campo macrossísmico observado permite a extensão dos catálogos sísmicos ao período histórico, contribuindo de forma decisiva para a melhor compreensão da perigosidade sísmica numa dada região. Após o terramoto de 1 de novembro de 1755, o Marquês de Pombal mandou um inquérito a todas as paróquias do Reino, cujo conteúdo é hoje considerado o primeiro inquérito macrossísmico realizado na Europa Ocidental. As respostas ao inquérito serviram de base a inúmeros estudos que permitiram a avaliação do grau de intensidade em todo o território de Portugal e contribuíram para estimar a magnitude do mesmo. Também em Espanha o monarca Fernando VI incumbiu a Real Academia de la Historia de realizar um inquérito de âmbito nacional para “prevenir cuidadosamente que não ficasse confundido ou disperso um acontecimento tão memorável como o do dia 1.º de Novembro de 1755”.
Carta de isossistas do terramoto de 28 de fevereiro de 1969, com epicentro no Banco de Gorringe, a cerca de 180 km a SW de Sagres.
(Fonte: RTP)
Carta de isossistas do terramoto de 23 de abril de 1909, com epicentro próximo de Benavente.
(Fonte: blacksmoker.wordpress.com)
Fontes:J M Miranda, P T Costa, J F Luís, L Matias, F M Santos (2020). Fundamentos de Geologia. Cap. 2 - SismologiaL.M. Matias, P.T. Costa (2011). Curso Formadores IPMA. Cap. 10- Observações Macrossísmicas e Engenharia SísmicaA. Udías, E. Buforn (2018). Principles of Seismology, 2nd Ed. Cambridge University Presshttps://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_intensity_scaleshttps://www.ipma.pt/pt/educativa/faq/geofisica/sismologia/index.htmlhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Mercallihttps://www.ipma.pt/pt/enciclopedia/geofisica/escalas.macro/index.htmlhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Escala_Macross%C3%ADsmica_Europeia
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