La première échelle de magnitude a été mise au point en 1935 par le physicien et sismologue Charles Richter. Aujourd’hui encore, la taille d’un séisme est communément donnée en « échelle de Richter » (magnitude locale). Au cours du temps, il a été constaté que l'échelle de Richter n'était adaptée qu'à des tremblements de terre dans une certaine plage de magnitude et de distance. Pour les séismes très importants ou très éloignés, elle ne peut traduire correctement l'énergie libérée. Pour cette raison, d'autres échelles de magnitude ont été élaborées.
| Domaine d'utilisation | La magnitude locale ML (le Service Sismologique Suisse utilise souvent l'abréviation MLh) est calculée pour des séismes se produisant à proximité des stations sismologiques c’est-à-dire à moins de quelques centaines de kilomètres. |
| Paramètres caractéristiques | La magnitude locale dépend de l'amplitude maximale d'un tremblement de terre, enregistrée avec un sismomètre Wood-Anderson (voir la question « Que signifie amplitude ? »). Les sismomètres de ce type n'étant pratiquement plus utilisés au-jourd'hui, les secousses enregistrées par les appareils modernes sont traitées pour restituer un sismogramme Wood-Anderson. |
| Avantages | La magnitude locale peut être calculée très simplement et rapidement. Par ailleurs, les sismomètres Wood-Anderson sont sensibles dans une plage de fréquence similaire à celle de nombreux bâtiments, notamment les plus petits (voir la question « Que signifie la fréquence ? »). La magnitude locale évaluée est donc une bonne mesure pour prévoir les dommages potentiels aux bâtiments. |
| Désavantages | Un tremblement de terre de magnitude supérieure à 6 environ sature la magnitude locale. Cela signifie que même si le séisme était plus important, ML n'augmenterait plus de manière significative. Par ailleurs, ML perd en pertinence lorsque la magnitude d'un séisme est inférieure à 2 environ, ou lorsqu'il est éloigné de plus de 600 km de la station de mesure. |
| Domaine d'utilisation | En 2020, le SED a révisé la magnitude des séismes locaux précédemment utilisée et l'a fait passer de «MLh» à «MLhc». Le «c» signifie «corrigé». Depuis la dernière modification de la magnitude des séismes locaux, le réseau sismique en Suisse s’est fortement densifié. La magnitude locale des séismes «MLhc», qui a été calibrée et révisée pour la Suisse, peut désormais tenir compte de ce changement. Pour les séismes les plus faibles, MLhc permet d'estimer la magnitude avec précision car elle est correctement calibrée pour les stations sismiques très proches du séisme (dans un rayon de 15 à 20 km). De plus, le SED peut désormais utiliser toutes les stations sismiques du pays pour déterminer la magnitude des séismes locaux, y compris celles des zones urbaines, car MLhc inclut les facteurs d'amplification des sites. |
| Paramètres caractéristiques | La magnitude locale d'un tremblement de terre est déterminée en prenant la valeur moyenne des magnitudes locales telles que déterminées à chaque station sismique. La magnitude locale de chaque station dépend de l'amplitude maximale enregistrée par un sismomètre Wood-Anderson (voir la question « Que signifie amplitude ? »), de la distance de cette station au séisme et d'un facteur d'amplification spécifique au site. Le sismomètre original de Wood-Anderson a été remplacé il y a plusieurs décennies par des sismomètres modernes à large bande qui ont des plages d’amplitude et de fréquence beaucoup plus grandes. Afin d'être cohérent avec l'échelle de magnitude originale, les vibrations mesurées par les équipements modernes sont d'abord converties en sismogrammes artificiels Wood-Anderson. |
| Avantages | Le calcul de MLhc est basé sur un ensemble de données plus important que celui utilisé pour le calcul de la magnitude locale utilisée précédemment, car tous les séismes enregistrés jusqu'en 2000 sont maintenant pris en compte. Les enregistrements de presque toutes les stations peuvent maintenant être utilisés, même ceux de stations situées à moins de 15 à 20 kilomètres du foyer du séisme (hypocentre). La procédure de calcul du MLhc prend en compte les corrections de site basées sur la physique qui sont régulièrement calculées et mises à jour par le SED. |
| Désavantages | Comme toute variante de magnitude locale, MLhc souffre d’une saturation pour les événements de magnitude moyenne à élevée. Cela devient apparent pour les événements de magnitude supérieure à 6. |
| Domaine d'utilisation | La magnitude d’ondes de volume mb est typiquement calculée pour des séismes se produisant à plus de 2000 kilomètres des stations sismologiques. |
| Avantages et paramètres caractéristiques | La détermination de mb pour les « séismes lointains » peut être calculée relativement rapidement, car elle repose sur l’amplitude de l’arrivée de l’onde dite « P ». Les ondes P sont des ondes de compression qui traversent l'intérieur de la Terre et sont le premier signal à atteindre une station sismique (voir question « Que sont les ondes P, S, de Love et de Rayleigh ? »). |
| Désavantages | La magnitude d'ondes de volume sature à partir d'une magnitude de 6 environ. Cela signifie que mb à elle seule ne permet pas de faire la distinction entre un séisme de magnitude 6 ou 7.5. |
| Domaine d'utilisation | La magnitude d'ondes de surface MS est adaptée à l'évaluation de l'énergie de séismes éloignés importants. |
| Paramètres caractéristiques et désavantages | La magnitude de surface MS est mesurée à partir des ondes de surface (ondes S). Ces ondes se propagent le long de la surface de la Terre avec une vitesse bien plus faible que celle des ondes P qui se propagent à l’intérieur de la Terre (voir question « Que sont les ondes P, S, de Love et de Rayleigh ? »). La faible vitesse des ondes de surface est la raison pour laquelle les sismologues ne peuvent pas distinguer rapidement un fort séisme d’un très fort séisme. Par ailleurs, il peut arriver que pour des séismes très profonds, il n'y ait pas ou que très peu d'ondes de surface. |
| Avantages | MS n'est saturée qu'à partir de très grands séismes avec une magnitude dépassant 8 environ. Les séismes qui se produisent à proximité de la surface terrestre (environ dans les 30 premiers kilomètres) engendrent des ondes de surface plus importantes que des séismes plus profonds de même force. Une valeur de MS importante par rapport à mb indique donc que le séisme s'est produit à proximité de la surface. Il faut ainsi s'attendre à des dommages importants si l'épicentre se trouve à proximité d'une région densément peuplée. Le rapport entre les magnitudes MS et mb permet aussi de distinguer un séisme d’une explosion (nucléaire par exemple). Les explosions ont un volume de source plus petit que les séismes de même taille. Elles engendrent généralement moins de mouvements de cisaillement (et donc moins d’ondes de sur-face) que les séismes. Les valeurs de MS pour des explosions sont donc souvent plus faibles que pour des séismes de même taille. Pour des séismes de faible profondeur, le rapport mb/MS permet donc de distinguer une explosion d’un séisme : plus ce rapport est grand, plus on a de chance de se trouver en présence d’une explosion. |
| Domaine d'utilisation | La magnitude de moment (Mw) est la magnitude la plus pertinente. C'est le seul type de magnitude qui ne sature pas, même pour les plus grands séismes. La détermination classique de Mw était basée sur les composantes à longue période (basse fréquence) des sismogrammes de stations situées à une certaine distance de l’épicentre, ce qui signifiait que la détermination n'était possible de manière fiable que pour les séismes de magnitude 4 et plus. Aujourd’hui, Mw peut également être déterminé pour des séismes plus faibles et même pour des micro-séismes avec des magnitudes négatives, si le nombre et la qualité des stations de mesure sont suffisants (voir la question «Que signifient les magnitudes négatives?»). |
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Paramètres caractéristiques |
La magnitude de moment Mw («w» pour work – travail en anglais) est le seul type de magnitude qui a une signification physique directe. Mw est déduite (par des considérations théoriques) du moment sismique M0, produit de l’aire de la faille par le déplacement moyen sur la faille et la rigidité de la roche. Il existe différentes manières de déterminer Mw. Le plus souvent, Mw est obtenue en modélisant et en ajustant les formes d’ondes ou les amplitudes de spectres générés sur des sismogrammes synthétiques pour qu’ils correspondent aux sismogrammes observés. La taille de la rupture, le rejet moyen et l'orientation du plan de faille sont progressivement modifiés jusqu'à ce que les sismogrammes reconstitués concordent suffisamment avec les sismogrammes observés. On utilise souvent le spectre d'amplitude du sismogramme, dont la valeur de plateau à longue période est une mesure du moment sismique M0. Afin de diminuer l'influence du sous-sol de la station, de la géométrie du foyer sismique et des signaux perturbateurs, il est nécessaire de déterminer M0 à un nombre suffisant de stations, à partir duquel une valeur moyenne est ensuite déterminée. Pour la détermination de Mw des micro-séismes, il est particulièrement important que les stations de mesure enregistrent les signaux avec un échantillonnage suffisamment élevé pour que la valeur de plateau du spectre puisse être déterminée. |
| Avantages | Mw reflète directement l'énergie libérée par un séisme, et ne sature pas même lorsqu'il est très important. En outre, Mw est comparable au niveau mondial. |
| Désavantages | Les moyens nécessaires à l'évaluation de Mw sont plus importants que pour le calcul d'autres types de magnitude. Pour les séismes importants, il peut se passer quelques heures avant que la première évaluation soit disponible. |
Lorsqu’un type de magnitude apparaissant sur l’une de nos listes est nommé « M», cela signifie que l’observatoire sismologique qui a reporté cette magnitude n’a pas spécifié comment celle-ci avait été calculée. Le plus souvent, ces valeurs de magnitude proviennent du NEIC (National Earthquake Information Center) de l’USGS (United States Geological Survey). Ces magnitudes représentent leur meilleure estimation. De manière générale, pour les séismes de forte magnitude, les magnitudes sont de type Mw.