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有關「地震」到底該教什麼?走入災害情境,認識過去的震災

震識:那些你想知道的震事_96
・2018/03/19 ・3940字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

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  • 文/單信瑜 │ 國立交通大學土木工程學系副教授

首先我先簡單聲明,我只是經常在各級政府機關和學校進行防災演講的講師,並非研究地震科學或地震工程的專家學者,同時,我對於目前國民中、小學的教育內容並不熟悉。我僅是利用自己對地震的基本認識、歷年蒐集的地震災害文獻與照片和科學和工程研究成果,做出演講的材料對政府機關人員和學校師長進行地震防災的風險溝通講師。

而這些年來我在全國各國中小校園的防災演講,總數應該有一百多場了,其中大概有一半的場次是以地震災害防救為主題,讓我有充分的機會透過和在場學員的互動,了解在國中小裡面老師們對於地震的基本認識和對防災的態度。而從上述經驗,我進一步整理了自己過去的防災教育策略,並以此文分享對防災教育的看法。

國小防災演練。 圖/教育部

很少人答對的問題:「台灣歷史上死亡人數最多的地震是哪一場地震?」

一直以來,我在各級學校對教師進行地震災害防救的相關研習,都會問學員幾個問題,例如:「台灣歷史上死亡人數最多的地震是哪一場地震?發生在哪一年?有多少人死亡?」、「台灣有多少活動斷層?」、「距離本校最近的活動斷層是哪一條?」、「本校所在縣市或區域過去曾經發生造成重大災害的地震是哪一場地震?發生在哪一年?災情有多嚴重?」、「九二一地震有多少人死亡?」等問題,幾乎都沒有在場的學員答對過

對於「台灣歷史上死亡人數最多的地震是哪一場地震?」我聽過的答案大多數是1999年的九二一地震,也有人提到過1903年的梅山地震、1964年的白河地震,但其實答案是1935年的「關刀山地震」,在這三、四年以來現場只有一位學員正確回答。

關刀山地震後關刀山頂的變化,圖中可見清楚的地表破裂(黑色陰影處)。關刀山地震,正式紀載為「1935 年新竹─台中地震」,為臺灣有紀錄以來,單次地震死亡人數最多的地震,這場規模 7.1  的大地震,造成 3276 人死亡,遠遠多於九二一地震的 2415 人。 圖/總督府殖產局〈大安溪地震調查報告〉,大江二郎編。《臺灣舊照片資料庫

甚至於在新竹縣獅潭鄉、台中市后里區、台中市神岡區這些 1935 年新竹─台中地震重災區的學校,更是沒有任何一位老師知道這重要的地震。而我自己也是在今年初造訪獅潭國小時,校長告知有來自日本的師生到公墓亂草中找到紀念碑,拓下上面的文字,並帶領著我去看這個慰靈碑才知道。至於在后里、神岡的紀念碑則是其他場合偶然才得知的。

回顧我自己的教育過程,即使自認為是一個土木工程的專業人士,但在九二一地震之前的我,即使已經在大學任教,我也像是前述的演講對象一樣,對於台灣的地震災害歷史一無所知。前述的問題,我一個也回答不出來。

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對我來說,這些年在演講現場的互動所累積的經驗,讓我對照到這些年在推動校園防災和縣市政府與鄉鎮市區公所防災工作面臨的困難。其中,最關鍵的就是在風險溝通上的困難,而呈現出來的就是學校師長與家長和各級政府災害防救相關業務人員對災害風險認知極度偏低。

多年前,當我剛開始接觸校園防災推動的相關工作和基層地方政府防災工作的時候,我有極強烈的感受,就是學校教職員和基層公務員都不重視防災。我可以想出很多形容詞來描述他們,例如:「沒有風險意識、不懂災害的可怕、不重視學生或民眾的安全、不願意負起應負的責任……..」甚至於更難聽的描述,像是「不見棺材不掉淚」,而我認識的許多人還繼續在用這樣的話語來形容他們所接觸過的學校教職員和基層政府公務人員。

不是不重視,而是沒人教我們正視

可是最近以來,當我和一些伙伴們深入校園去演講,到各級政府去講習,不斷地經過訪視、訪談和他們接觸,並且聽其言、觀其行之後,讓我對很多自己過去的印象改觀。實際上,有許多人已經在他們的能力範圍之內,為防災工作付出了許多。上至縣市首長、局處長,一直到鄉鎮市區長,下至公所災防辦約聘僱的職員,或是學校的校長、主任、組長一直到代課老師。

那麼問題在哪?我可以明確地說,過去我們和基層的教職員和公務員的「溝通方法」不對,「溝通內容」也不對。當彼此間沒有很快地有效建立起基本的共同價值來延續之後的溝通(包括態度、知識、技能的傳達或訓練),那麼無論是研習、演講、座談、訪視,不僅都將是無效的,甚至於有可能造成負面的效果。

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溝通與知識傳達的障礙是防災教育幕後工作亟待克服的癥結。 圖/www_slon_pics @Pixabay

問題也不在態度是嚴肅還是輕鬆,我們可以詼諧、也可以不苟言笑,這些需因地、因人制宜,交互運用。關鍵在於需秉持一個信念:所有在場的人,都可能因為這一場演講或訪視而改變態度;進而影響更多人,更願意投入防救災的工作,透過有效的減災、整備、應變、復原,讓很多人可以保護生命財產的安全或者快速恢復安和樂利的生活。

沒有哪個人是我們無法改變或影響的,只有我們努力不夠、方法不對。要改變別人之前,我們要先改變自己。當我們要他人「易位思考」之前,我們自己必須先「易位思考」。就像是看到某些自詡為防災專家的人且曾經為高權重的人,不斷指責社會不重視防救災,開始批判起社會大眾和政府體系時,我也只能說他們看不到自己的盲點。當我們掌握話語權時,如果不能以足夠的、充分的科學證據和災害歷史數據來佐證自己的態度和理論與指導,光是拼湊堆砌出看似宏觀的空中樓閣,終究無法從根本打動人心,甚至於指出他們可以立即著手從自己可以做起的行動;其結果必然是落入怨天尤人的惡性循環。

帶入情境思考的防災教育走入災害情境

反省個人過去經驗,我發現,要進行防救災工作的教育訓練,首先必須進行風險溝通,強化風險覺察和提升風險認知。因此,當我在各級政府單位和學校的防災研習中,不再是以講授「災害防救法令與體系」、「地區災害防救計畫檢討與編撰」、「校園災害防救計畫編撰」、「校園災害管理」等為主要內容,而是以台灣的歷史災害和災害情勢切入,包括:九二一地震、新竹─台中地震以及其他的歷史地震,或者是莫拉克風災、納莉風災、八七水災或其他歷次颱風對於當地造成的災情,或是再加上以日本在東日本大震災、阪神淡路大震災的災情和處置來作為演講主題時,我發現以歷史災害來讓聽眾進入災害情境,進行風險溝通,然後再談災害防救工作,則是相對較能達到效果的。

臺灣新聞社編輯(昭和 10 年 ( 1935 ))。[ 昭和十年台湾大震災記念画報 臺灣大震災記念畫報 ]。 圖/《數位典藏與數位學習聯合目錄
311 東日本大地震岩手縣大船渡市被海嘯破壞四散的房屋和汽車。除了臺灣地震的認識,世界各地地震經驗的介紹也能加強防災教育的完整性。 圖/wikipedia

因此,我的做法會是在這些演講中採用了許多鄭世楠教授整理的歷史地震資料,並引用馬國鳳教授團隊做的台灣未來地震危害度的預估。穿插了九二一地震、0206美濃地震的災害照片;設法從地震歷史、帶到地震工程、地震科學,再帶入地震災害管理、防救災作為,是較容易讓聽眾了解地震災害全貌和防救災工作的內涵與重要性的。不過這樣的內容往往需要兩、三個小時以上,才能夠稍具完整性。

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鑑古知今是防災教育的良好素材

就個人經驗來說,地震災害的教育需要先針對學校的師長著手。拋開在基礎教育中已經有的科學內容,用大量的歷史資料,甚至於納入包括日治時期「昭和十年台湾大震災記念画報」的照片,以及「昭和十年新竹州震災誌」、「昭和十年台中州震災誌」的數據等,以及鄭世楠、葉永田教授等分析與彙整的相關資料,才可以讓現場的聽眾進入當時地震的情境,並了解台灣地震的頻率與規模和不確定性超乎他們的想像。

《昭和十年台灣震災志》書影。關注歷史地震也是幫助民眾了解臺灣地震重要的一環。 圖/國史館臺灣文獻館

回過頭來思考,這些老師們和防救災業務人員們,一樣都是從我們的教育體制下完成國民教育,但是他們對於台灣的災害歷史卻幾乎一無所知。對於災害風險的認知僅及於個人或家人經歷的,因為缺乏災害歷史知識,所以媒體上報導的國外災害也並不會讓他們產生內在連結。所以,我個人認為:

要提升台灣民眾的防災素養,最重要的不只是各種防救災的避難疏散程序,還有地震災害的歷史

非常感謝馬國鳳教授邀約撰稿,讓我有機會整理一下個人在近年進行演講的經驗。希望這些淺薄的經驗能夠達到拋磚引玉的效果,讓更多真正的地震科學與工程專家,以及在社會科學方面研究災害的學者專家,能夠一起蒐集並精鍊出更好的資料作為國民教育的教材;同時也能夠一起來參與學校師資培育或研習的課程,也參與對政府官員或一般民眾的演講。希望透過更多人的努力,更能夠深化全國民眾的台灣災害風險意涵,願意付出更多的努力和資源在個人或社會的災害風險降低(Disaster risk reduction)工作上。

參考資料:

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震識:那些你想知道的震事_96
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《震識:那些你想知道的震事》由中央大學馬國鳳教授與科普作家潘昌志(阿樹)共同成立的地震知識部落格。我們希望透過淺顯易懂的文字,讓地震知識走入日常生活中,同時也會藉由分享各種地震的歷史或生活故事,讓地震知識也充滿人文的溫度。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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地震教育大會考!你有辦法逃出地牛翻身的魔掌嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/12/16 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

網路上不乏有外國人來臺灣旅遊時,巧遇地震而大驚失色的影片紀錄;比起驚慌失措的外國旅客,畫面中的臺灣人總是顯得游刃有餘、不驚不躁。

畢竟,對於自家就在環太平洋地震帶的臺灣人來說,地震可以說是家常便飯,除非是國家級警報大響,多數臺灣人仍然都能在談笑風生間,平靜地度過地震的搖晃。

然而,這真的就代表你我真的更懂地震、更懂得如何逃命嗎?接下來,不妨來測試看看自己對地震有多了解吧!

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問:地震來了,要趕快尋找「黃金三角」躲起來?

921 大地震後,「黃金三角」的理論突然在臺灣瘋傳。這個理論假設當建築物倒塌的時候,會在大型家具旁邊形成一個讓人們存活下來三角空間,藉此呼籲大家躲在大型家具的旁邊來保命。如果這個家具越大、越堅硬,因為家具不容易變形或損壞,人們生存下來的機率就越大。

看到這裡,你覺得這個理論正確嗎?

這是一個在臺灣流傳多年的地震逃難說法,乍聽下來或許合理,但大家仔細想想,應該就可以發現它的嚴重漏洞:地震來襲時,你覺得人們是被崩塌的房屋壓死的機率比較高,還是比較有可能被掉落物砸傷呢?

當然是後者!

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因此,黃金三角理論最嚴重的錯誤之一,就是它假定建築物都會被地震「震毀」,讓屋樑、柱子倒塌,並且只關注於如何在崩塌的梁柱中尋找求生空間。但如此一來,就忽略了我們在地震期間更容易面對的非結構性的威脅,例如掉落的電燈、傾倒的衣櫃、震碎的窗戶玻璃。

除此之外,要在短短幾分鐘內找出黃金三角的位置,甚至奔跑到你認定的生存空間,也是非常不切實際的想像。在大地震來襲時,我們不讓自己跌倒都很困難了,更別說是跑向特定位置了,那是天方夜譚啊!

答:錯誤!請遵守趴下、 掩護、穩住三步驟

因此,比起尋找可能不存在的黃金三角,請盡快趴下,並尋找掩護物抓緊桌腳,盡量穩住自己的身體,才是相對安全的保命行動唷!

地震時,「趴下、掩護、穩住」才是王道!

許多專家指出,房屋搖晃時,可能造成大型家具移位,甚至是物品掉落砸傷人。
我們無法判斷家具倒下的方向,因此躲在旁邊反而可能因此被壓住。

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問:不用太緊張啦~反正地震來之前,國家級警報都會提醒我?

在現行的地震預警系統技術中,地震發生後,氣象署可以使用短短數秒地震波,搭配過往地震資料和地形效應形成的經驗公式,快速計算出該次地震的預估規模和預估震度。

當氣象署預估該次地震的規模超過 5 時,會透過通訊技術,將警報傳送到預估震度大於 4 級的地區民眾手機上,讓民眾可以在地震波傳到之前,聽到震耳欲聾的警報,掌握黃金的幾秒鐘避難。

然而,這不代表每一次大地震前,你我都可以提早收到地震警報!

為什麼呢?

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屏除手機的硬體限制,或是設定錯誤等狀況,仍有許多原因導致我們無法提早接收預警。其中,目前尚難以 100% 克服、也最常見的原因是「預警盲區」。

當我們距離震央太近時,即使氣象署已經花費極少時間完成運算、發布警報了,也有可能跟不上地震波傳遞的速度,使得地震波傳播到我們腳下之後,手機才開始警鈴大作,因此發生「震完才響」或是「邊震邊響」的狀況。

答:錯誤!警報是震後預警,不一定可以在震前警告大家唷~

擁有地震預警技術和國家級警報,並不等於臺灣民眾永遠的保命符!

地震預警並非地震預測,無法保證在地震之前警告所有民眾撤離,而且礙於地震科學和地震觀測的歷史太年輕,人類的經驗公式、對地球的了解都尚未成熟,當震源位於外海或是震源太深時,都有可能影響預警的準確性。

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即使地震預警技術已經是目前人類最有效的防震減災方法之一,大家仍然不可忘記做好地震避難演練,日常就必須做好各式防震的措施和準備唷!

​問:臺灣有可能發生規模大於 10 的地震嗎?

回顧 20 幾年前在臺灣造成最嚴重震災的「921 大地震」,車籠埔斷層的劇烈錯動,造成了規模 7.3 的大地震,在千萬臺灣人民的心中烙下不可抹滅的傷痛。

規模 7.3 就造成如此可怕的傷亡,如果哪天臺灣發生規模 10,甚至是規模 20 的地震,那該會有多可怕?在思考類似這類型「What if」的問題之前,我們首先要討論的是,發生這種情況的機率,到底高不高!

所謂的「規模」,是我們人類為了描述地震能量大小所發展出的單位,地震學界也發展出許多不同計算規模的方式,例如我們臺灣人最熟悉的芮氏規模,還有地震矩規模、表面波規模、體波規模等等。

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為了方便大家理解,本文將使用「地震矩規模」的計算方式來想像:如果臺灣發生規模 12 的地震,到底會發生什麼事情?

根據地震科學家的研究顯示,若斷層的面積越大、滑移量越長,會造成規模更大的地震,因此,在地震矩規模的公式原理中,即是透過斷層的面積和滑移量來描述地震的能量大小。

以歷史上赫赫有名的地震為例,2004 年的印尼蘇門答臘地震規模 9.3,斷層面積為 1,300 公里乘上 200 公里,滑移量為 11 公尺;1906 年的美國舊金山地震規模 7.8,斷層面積為 470 公里乘以 20 公里,滑移量為 4 公尺;臺灣人的惡夢—— 921大地震中,車籠埔斷層造成了規模 7.3 的地震,面積為 2,000 平方公里,滑移量為 3 公尺。

歷史地震斷層面積比一比!

若要催生出規模 12 的地震,以面積為 2,000 平方公里的車籠埔斷層為例,
大概需要造成 0.2 兆公里的錯移量!拜託~地球的圓周長也不過 4 萬多公里呢!

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答:錯誤!根據臺灣的地體構造,形成規模 8 以上地震的機率不高

由此可知,雖然根據人類的定義,可以描述出規模 12 的大地震,但我們必須考量地球各處的地體構造條件。在現實生活中,無論是斷層的面積還是滑移量,都不可能無限大!

地函深處的溫度非常高,因此隨著岩層越往地函深處移動,岩石也會變得越來越「不脆」,無法累積應力、產生地震,就像是我們難以在黏土上造成劇烈的震動一樣。

熟悉不等於理解,理解不等於會行動!

臺灣每天都能偵測到 100 次左右的地震,然而,並不代表熟悉地震的我們,都懂得如何與地震共存、不被網路謠言煽動。

即使面對錯誤的說法有一定的抗性,理解了地震的原理和避難守則,事到臨頭時,也不一定能夠及時反應。

因此,防震、防災的演練和教育必須從生活做起!每年 9 月 21 日國家防災日時,請大家務必落實地震避難演練行動,平日備好地震包、檢查家中家具的擺放位置,針對老屋建築進行防震補強。如此一來,才能在地震頻頻的島嶼上,保護好你我的生命財產安全唷!

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天氣學家看《天氣之子》:雨災不只是淹水,是極端氣候下的慢性死亡
Y.-S. Lu
・2022/03/29 ・4824字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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新海誠,對大家來說是這五年高品質動畫電影的代表,不管是《你的名字》、《天氣之子》,都讓大家耳熟能詳,而其中的災害主題則扣住了他的愛情主題,不論隕石來時的避難,或是氣候異常的降雨,都是非常值得討論的主題。

筆者做為大氣科學從業人員,本篇文章,想要從《天氣之子》來討論極端氣候,因為極端氣候不僅是聯合國《永續發展目標 (Sustainable Development Goals)》的主要議題,也在近年來深深地影響人們生活。

天氣之子的氣候狀況

這次新海誠用了一個很大膽的主題,也就是主角再也不是為了地球飛去宇宙深處作戰的女高中生(《星之聲》),也不是挽救過去將被隕石毀滅的村子的男高中生(《你的名字》),而是在犯罪邊緣的少年少女,而他們並未為了日本跟地球,而犧牲自己成為人柱。

從某個角度來說,人都有年輕不懂事過,為了愛犧牲理性也非意想不到,但是主角在「拯救世界」與「拯救戀人」之間,選擇戀人而放棄世界,也算是少有的故事情節,因此開映之後,的確造成了一些話題性。

不過,筆者比較有興趣的,是其中的降雨情節。日本降雨從 2021 年持續到 2024 年,的確是不可能的,除了要有足夠的水氣,以及足夠的對流將氣團推往較冷的高空外,還須要足夠的氣溶膠來形成足夠大的水滴,才有機會造成降雨。

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如果電影中的「神」希望靠物理作用,讓日本持續下雨三年,那我想這不會是對流造成的雨:因為在連續降雨而缺乏晴天的日本,潛熱(單純的水蒸發與植物的發散作用)與顯熱(因為地表與空氣溫差造成的熱量傳播)都將成歷史。在夏天時,缺乏地面形成低氣壓的情況下,也無法產生梅雨所需要的對流作用。

所以最有可能的,就是在太平洋上,生成一個熱帶性低氣壓造成的風暴,但又因為氣壓帶的影響,讓此風暴持續盤旋在日本外海,替日本帶來大量的水氣。

要造成三年的連續降雨,最可能的情況就是在太平洋上,生成一個熱帶性低氣壓造成的風暴。圖/envato elements

這樣的風暴若持續一整年不停歇,即使粗估每小時不到 2mm 的降雨量,一年下來也會帶給日本超過 10000mm 的降雨。日本年均降雨約在 1500mm 到 1800mm 左右,此風暴將造成四到五倍的年降雨量,這可能會對日本造成破壞力僅次於《日本沉沒》的最大自然災害。也就是說,光是一直下雨,的確有可能淹沒整個日本的都會區。實際上,2021 年的夏天,德國西部與比利時東部大小城鎮,就在低氣壓氣旋 Bernd[1] 帶來的豪雨下,受到了重大的打擊。

但可惜的是新海誠對於日本淹沒這個概念有點誇大,在影片結尾,日本的「彩虹大橋」被淹沒,彩虹大橋塔高 126 公尺[2],動畫中大約被淹沒超過一半,這邊就先估僅 63 公尺高。

這應該是天氣之子的Bug,因為要淹到 63 公尺的高度,唯一合理的解釋只有全球氣候異常,造成冰河融解。在《自然》科學期刊中,Gregory & Oerlemans (1998) 估算在全球暖化的影響下,考量到冰河區的融化量,海平面到 2100 年將會上升「數公尺」;而美國地理調查所( USGS) 在網頁簡略提到,如果全球冰層溶解,大約會是 76 公尺高[3]

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也就是說,在《天氣之子》中,全球極度暖化,導致海平面上升 63 公尺,這已經是勘比《2012》的世紀災難了。

另外一點,兩年半中經歷氣候變化(真的如主角講的:「我們改變了世界」)後的日本,在海平面上升 63 公尺的情況下,造成將近有 17.41% 的國土面積喪失,而情況最嚴重的則在大東京都地區。

左:災前日本。右:災後日本淹水地區。圖/
Y.-S. Lu. Data Source: Derived from GTOPO-30 tiles, https://lta.cr.usgs.gov/GTOPO30 by CC 4.0

豪雨造成的問題

豪雨可以說是地球上最容易觸發災難的關鍵氣象要素。相較於需要板塊交界的地震、需要大氣運動才能造成的颱風/颶風,以及只有高緯度地區才有的雪災,任何地方只要「會下雨」,就有可能豪雨成災。對土木界而言,水一直是問題也是重點防治對象之一。

所以,撇除不合理的海平面上升之外,這邊還可以再淺談一些《天氣之子》中可能會出現的豪雨災害。

在豪雨的侵害下,日本平地的地下水位應該會保持在地面,而山區的地下水水位也可能會偏高,土壤含水量偏高後,不僅會造成土壤重量上升,亦導致側向土壓上升,再加上日本與台灣一樣,是造山運動強烈的地方,所以坡沙土堆積淺,土石流、泥石流的情況將會十分強烈。

在日本持續降水期間,山區會有許多因為崩坍造成的堰塞湖,山區居民應全數徹離以保全生命安全。

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山區道路除了會因為坍方造成道路中斷,高水位也會超過道路上擋土牆的設計。擋土牆原本就是根據地區水位做估算與設計,但是在連年降雨下,水位高度將超過一般設計的強度,所以道路上的擋土牆也會有坍塌的危險。

豪雨侵襲將帶來嚴重土石流、泥沙淤積與堰塞湖。圖/台灣農委會林務局網頁

而岩層區也會因為岩隙間的水壓上升、破壞岩體,導致挖穿山間的隧道開始因為水壓,而坍塌阻塞。

由於山區的降水無法被土壤吸收保留,所以大多數的水將會匯流到平地,平地的淹水狀況將比往常更嚴重,都市內的排洪系統將完全失效;而河道的防洪牆雖然阻擋了河道暴漲,但都市內的淹水也將難以排除。

都市中的高樓雖然提供了居民可用的居住環境,但是因為大多數的高樓機房都設在地下層,所以樓房機能將損失殆盡,除了電梯無法使用,污水與糞水也將漂滿都市內部,好在連年下雨,所以這些污水早已成為龐大水體的分子,所以也不是真的很「污染」(但感性上不能接受),另外從山區湧入的人口,可能會因為人口擁擠,造成更大的社會與治安問題。

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除此之外,伴隨降雨而來的,還有厚重的雲層。雲層阻擋了陽光,也阻擋了植物進行光合作用,可想而知,日本的農業也會隨之被破壞,菌類養植可以繼續,也就是日本在沒有被核戰爭攻擊的情況下,卻可能必須過著有如《地鐵 (Metro2033)》的生活。

同時,在缺乏陽光的基礎下,人類無法自然產生維他命 D,兒童也將因此生長不良,更惶論因為長期陰天導至人們憂鬱症比例上升。

連日下雨缺乏陽光,容易導致人們憂鬱。圖/envato elements

在豪雨不斷的氣候異常下,原本就存在的極端天氣狀況只會更甚,日本連年降雨,就有可能是某處連年乾旱。在動畫中,日本的異常降雨,代表人類的世界可能只是將更快速地步向滅亡。畢竟現今為了減低溫室效應造成的危機,各國正在提出方法來淨零,但《天氣之子》一口氣就造成了更嚴重的氣候影響。

總而言之,《天氣之子》與其說是放棄日本拯救少女,其實更有可能是放棄全世界整救少女。

當德國遇上「天氣之子」

近年最大的洪災,便發生在 2021 年,從美洲到歐亞洲,各國都遭遇到了前所未見的洪災。

2021 年,當德國還正因為 COVID-19 感染人數下降,逐步微解封之時,七月發生的大水災,造成了人命與財物[4]的重大損失。除了高達 70 億歐元的保險賠償外,德國西部的 Ahweiler、Erftstadt、Hagen 等城鎮被淹沒、房屋被沖毀,許多河道旁的居民,也在雨災過後丟出許多被洪水泡毀的家具電器,損失慘重。

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雖然部份民眾將炮火轉向預警系統的失敗[5],但預警系統並非毫無作用。在德國可以裝 NINA app 做為推播使用,某些城市也會有警報廣播系統,但即便已發出手機 app 的警報,以及俗稱 Siren 的警報,民眾不一定會意識到災難的到來並進行疏散,也有民眾忽略警報選擇不避災,甚至有民眾說從未能想像德國發生「有如第三世界」的洪災,但事實上,德國大河(如萊茵河、易北河)在近 10 年內,就有過類似洪災的紀錄。

德國7月洪災淹沒了城鎮。圖/德國之聲 新聞截圖

2016 年時,德國酒鄉之一的阿爾魏勒(Ahweiler),其周邊的阿爾河(Ahr)就氾濫過一次,當年低氣壓帶來連日的綿綿大雨,造成了小部份地區被水淹沒;但是當 2021 年的洪災再次來臨,居民還是覺得很震驚,可見該地區的居民對洪災是缺乏想像的。

2021 年的這場洪災,德國城鎮的管理層級並非沒有作為,筆者居住的小鎮,在洪峰來臨前十二小時就已封閉橋樑,許多志工開始投入疏散河提居民的工作,將居民安置在大賣場,且有志工開車接送。然而,在河水暴漲的岸邊,不僅有路人無視路障通過,有更多人在岸邊拍照,紀錄淹水狀況。受災區域亦同。

但是話說回來,居民與當地警消的這種反應可能也是非戰之罪,因為許多的測站都遭遇到破紀錄的水位高,如阿爾魏勒的測站阿爾特納爾(Altenahr)在資料中寫下了「最高紀錄」[6],但是因為測站毀損,沒有具體數字;有學者則提出,這是 200 年洪災的規模。但是防災等級的提升,也意謂著公共工程經費的支出。如何在兩者間取得共識,一直是防災工程的大哉問。

德國的氣象預警也並非無作為,但並不是所有的預告都能說服人,歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 的叢集預策系統 (Ensemble Prediction System)利用了氣象模擬中的不確定性,以多重運行結果進行機率預測,來替代傳統的單一運行的單一結果。然而,即便用上機率預測方法,也只能在極端的機率 (第 99 percentile) 下預測到德國西部會有 122mm/day 的最大降雨,而德國氣象中心 (DWD) 的在當日所量測到的是 144mm/day 最大降雨。

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嚴格說來 ,即便使用了叢集系統亦無法補捉到雨量的最大值,實屬可惜。所以氣象預報並非完全有效,加上只有 1% 的機率可以達到四分之一的年均雨量,這個機率很難說服一般人馬上進行避險。

ECMWF與DWD雨量比較。圖/Luis Samaniego @twitter

這樣一次性的暴雨時期,德國遭受了超過七十億歐元的保險賠償,並有將近 200 人死亡,可見當災難超過預測時,人類的應對是遠遠不足的。同時,德國因為二戰時期與冷戰的陰影,對政府集權相當的反感,也間接導致無法使用如台灣的細胞簡訊的方法,來廣範地疏導民眾。如何增強防民眾對災難的因應意識,有可能將也是德國接下來的課題了。

在極端氣候之下,要更有防災意識

天氣之子因為對治安黑暗面的描寫,以及主角的選擇,造成了不少的爭議,也造成觀影程度與《你的名字》有所相差,雖然對筆者而言,其氣象的狀況算是超現實,且對社會重建的描寫不夠深入,但是在氣候變遷下,人們必須思考並建立對防災的概念與意識,在降雨強度變強、極端溫度更高的情況下,災難是有可能會更嚴重的。

台灣的讀者可以多參考水土保持局的相關防災宣導與資料,建立與更新相關知識,更重要的,應該是隨時有防災意識,才能保護自己,以及保護別人。

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參考資料

Y.-S. Lu
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自從來到學界後,便展開了一段從土木人到氣象人的水文之旅。主要專業是地球系統數值模擬,地下水與地表模式的耦合系統,以及大氣氣象模擬。目前是于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich GmbH)超級電腦中心的博士後研究員。