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地震預測能成真嗎?

今年(2012)11月11日,緬甸中部發生芮氏規模6.8地震,造成至少13人喪生。相較之下鄰近的泰國很少發生地震,但是在緬甸地震後,泰國國家災難預警委員會也提出應保持高度警戒的聲明。然而針對地震發出警戒有意義嗎?地震可以像氣象一樣預測嗎?

數十年來,各國的科學家一直想要找出特定的徵兆來預測地震,例如中國大陸在1975年的遼寧省海城大地震中,利用「小震群鬧大震到」的預測原理成功預測了大地震,但是隔年緊接著來的唐山大地震,卻又無法依同理做出有效的預測。

當地層中板塊漂浮移動而產生應力,開始變形並且累積能量,直到地層達到彈性的極限而斷裂,累積的能量會在瞬間被大量釋放,產生地震現象。如何在地層累積能量而尚未達到破裂極限之間找出蛛絲馬跡,便是科學家多年來致力研究的「地震預測」。

根據2011年中央氣象局《台灣現有地震前兆評估與未來研究規劃(IV)》的研究報告,台灣發展中的地震前兆研究很多,其中地殼變形、活斷層考古研究、地下水的化學及水位變化、電離層觀測等方面都有新的發展與迷思值得探討。

目前台灣已建立全球定位系統(Global Positioning System ,GPS)連續觀測網來監測地殼變形,由320個GPS觀測站組成,發現地震前後的地層會先因受應力而向某一方向移動,隨著地層承受應力飽和,而觀測到GPS紀錄的地層往反方向移動,接著地震發生。但是科學家仍需要克服GPS因解析度不夠高而造成的誤差。

另有科學家利用地質考古方式,研究活斷層的古地震時間序列,在某些活斷層中發現顯著的地震周期。例如921大地震的車籠埔斷層,在過去3,000年當中共發生7次大地震,其中6次的間隔約為200~700年。這些活斷層的紀錄對於長期的地震預測是相當重要的,但是對於短期內的預測卻無法提供貢獻。

在地震發生前,地下水中的稀有元素會有明顯的變化,這是因為地下岩層在地震前受到應力作用而釋放稀有元素的關係。然而地下水化學性質對於地震的敏感度過高,甚至規模小於3的地震都會有反應,實用性質不足。地層間的應力作用也會導致岩石產生裂隙,岩層的滲透率增加,進而影響地下水位下降,在集集地震的案例中,濁水溪流域的水井觀測網中有多處地下水位下降異常,但是在花蓮地區的水井卻沒有觀測到相同的現象。

世界各國的科學家相當關注地震前電離層離子濃度異常現象。從地震前常發生地鳴、地光,可以推知地殼釋放累積能量會以電磁波的形式,甚至影響到距離地表80公里外的電離層。然而透過觀測電離層離子濃度的地震預測方法,雖能將預測時間縮短在1周之內,在時間上具有較高的準確度,但卻無法精準預測地震位置。

目前各國投入的預測方式還沒有很完整的結果,尤其無法斷定徵兆是地震將近所導致,還是其他雜訊所影響,在準確度上比即時地震預警還低。但科學家並沒有放棄開發這塊領域,累積地震分析經驗、研發更精密的儀器、比對不同徵兆所預測的時空重疊,希望能有更進一步的突破。

(本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!)

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關於作者

慈忻

台大地理所,研究空間分析方法與災害風險。曾擔任防災科普小組編輯、ENSIT電子報主編。偏鄉災害問題與專業/弱勢間的資訊不對等,是我最想解決的問題。