Existen al menos siete formas de estimar la magnitud de un temblor, no todos los organismos de monitoreo sísmico utilizan la misma e incluso pueden ocupar más de una. El uso de estas diversas fórmulas para realizar el cálculo explica las décimas de diferencia en los resultados que entregan los distintos organismos.
Estas diversas formas de medir la magnitud se determinan utilizando las diferentes ondas que se registran, ya que para establecer las magnitudes se realizan procesos que pueden implicar filtrar las señales sísmicas. No hay un tipo de magnitud más correcta que la otra, son distintos tipos de medición que cumplen distintos objetivos científicos y reflejan diferentes aspectos del proceso de ruptura de un sismo determinado.
- Magnitud local (ML, originalmente Magnitud Richter): Se determina utilizando las ondas internas (ondas primarias P y secundarias S) captadas por los sismógrafos que simulan un instrumento de torsión Wood-Anderson con un período libre de 0.8 s. En este instrumento, un sismo de magnitud 0 es aquel que genera un registro de 0.001 mm ubicado a 100 km de distancia. Para esta medición se consideran los sismogramas entregados por las estaciones más cercanas al lugar en que se generó el temblor, aquellas ubicadas a menos de 600 km de distancia, se selecciona la amplitud mayor dentro del grupo de ondas P y S de cada sismograma, luego estas amplitudes se promedian, y ese resultado se toma como representativo del tamaño del sismo.
Esta es la magnitud que más rápidamente se puede estimar, ya que se basa en las ondas que primero arriban a cada estación local. Es la fórmula utilizada por el Centro Sismológico Nacional para obtener el cálculo preliminar de un sismo. Una dificultad al utilizar este método es la saturación en amplitud a partir de una magnitud del orden de 6, lo que significa es que esta estimación no refleja el tamaño real del sismo a partir de este valor. El CSN luego corrige esta primera medición utilizando la magnitud del momento (Mw).
- Magnitud de ondas internas (mb): Este cálculo es similar a la ML pero también considera las estaciones sismológicas lejanas al sismo, tomando el mayor número de estaciones posible. De igual forma se seleccionan las ondas P y S de mayor amplitud y se promedian corrigiendo estos valores por distancia entre el epicentro y la estación. La posibilidad de considerar una mayor cantidad de mediciones, al contar con un número mayor de estaciones sismológicas, permite obtener un cálculo un poco más exacto. Esta fórmula es utilizada por el Centro Nacional de Información Sísmica (NEIC) del Servicio Geológico de EE.UU. (USGS), para entregar su medición preliminar.
Esto es posible debido a que las ondas sísmicas recorren una gran extensión de la tierra, por ejemplo, un sismo 4,6 puede ser percibido por instrumentos instalados a 10 mil kilómetros de distancia del lugar donde se generó el sismo. Por ello, para calcular la magnitud de un movimiento telúrico ocurrido en Chile el USGS además de considerar los datos de algunas de las estaciones del CSN, que actúa en colaboración con la institución norteamericana, incluye en su cálculo los resultados de otras estaciones alrededor del mundo que también alcanzan a captar el sismo, pues la entidad tiene convenios de cooperación con muchos países. También esta magnitud sufre una saturación en amplitud, a partir de una magnitud del orden de 7.
- Magnitud de ondas superficiales (Ms): Esta magnitud se calcula utilizando las ondas superficiales de los sismos, las que son filtradas dejando pasar solo las con períodos entre 15 y 25 segundos, de ellas se seleccionan las que poseen mayor amplitud. Uno de los problemas que genera este método es que las ondas de períodos entre 15 a 20 segundos se saturan para un sismo de magnitud cercana a 8 grados o superior, por lo que este método no permite calcular adecuadamente la magnitud de sismos mayores, lo que en estos casos obliga a utilizar otro tipo de medición.
- Magnitud de momento (Mw): Otra fórmula para medir un sismo es calcular el tamaño de la falla (el producto del largo por su ancho) y el desplazamiento promedio que se produjo en la ruptura. El producto de ambas cantidades se multiplica por el módulo de rigidez, lo que entrega el momento sísmico; el logaritmo de esta cantidad, escalado por algunas constantes seleccionadas de tal manera que Ms continúa con la misma pendiente para sismos de magnitud inferior a 8. A modo de ejemplo, el sismo de mayo de 1960 ocurrido en el centro-sur de Chile por mucho tiempo se consideró como un sismo de magnitud Ms=8.3; luego del trabajo de Kanamori y Cipar, a principios de los 70’, se le asignó a este sismo una magnitud Mw=9.5, que refleja el terremoto de mayor magnitud ocurrido en el mundo desde que existe registro instrumental.
Por otra parte, los modernos sismógrafos de banda ancha se encuentran en condiciones de captar fielmente el movimiento del suelo en un gran rango de frecuencias de modo que es posible estimar Mw a través del cálculo del espectro de la señal o bien a través del método de la fase W que también entrega las características de la geometría de la falla que origina el sismo. Para terremotos de magnitud significativa, es necesario utilizar estaciones a distancias un tanto alejadas del epicentro, ya que algunas ondas también saturan el máximo rango dinámico de estos instrumentos.
Bosquejo que muestra los rangos de representación adecuada de diferentes magnitudes en relación a la Magnitud de Momento (Mw).
También existe la magnitud de energía (ME), que mide la cantidad de energía irradiada por un sismo y, para sismos locales, la magnitud de duración (MD), calculada en base a la duración del registro de la señal sísmica como también la magnitud coda (Mc) que se basa en la duración del registro de la señal a partir del punto de amplitud máxima.
