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地震規模變變變?

由於資訊的發達,一般大眾或是媒體單位經常透過網路查詢地震資訊,除了中央氣象局(CWB),外國的單位也包括了日本氣象廳(JMA)、美國地質調查局(USGS)等單位。有的時候,或許會有人發現,同一個地震事件,為什麼會有不同的地震規模呢?在此舉一個例子來說明,在2009年的12月19日在花蓮發生了一起地震,中央氣象局的報告上寫著規模6.9,而從USGS網站上的資訊看到規模(magnitude)是6.4耶!怎麼會這樣,是算不準嗎?

我們先從規模如何定義談起。對於地震規模的定義,其實臺灣大百科的資訊已提供相當完整的資料。一般民眾比較容易誤解的是「規模」,和「震度」,中央氣象局將震度分為0~7「級」,所以震度後面往往會有「級」,而規模是一個無單位實數,是地震儀的地震波形經過計算後求得地震釋放的「能量」,可以參照官方說法。另外,中華人民共和國官方宣布規模時會以「震級」稱之,而震度用「烈度」,因而轉發外電訊息時,偶會出現一些誤解;說到這裡就更霧煞煞了吧!英文的規模就是magnitude,震度是Intensity scale,個人覺得比較不容易搞混。

地震規模描述的是釋放的能量,簡單來說規模每增加1,能量就是增為32倍,那如果增加2呢?就是32×32=1024倍。最初的芮式規模因為地震儀本身的限制,導致大地震會飽合,規模8、9算起來都會變成7點多,後來地震學的演進又發展了許多不同的計算方式,用地震波去建立斷層模型、推算斷層的滑動來計算能量,解決了飽和的問題。用這種方式來計算,就會發現,地震規模在計算上其實沒有所謂上限耶!但實際上是有的,因為斷層如果無限延伸,地球不就裂成兩半了嗎?在上個月的可能會有規模10的地震,那會是末日嗎?,文中就提出假設,規模10的地震,錯動的斷層可能長達一千多公里以上,已經是十分驚人的程度。

而本文想探討的核心,就是為何規模的「值」如此的多變?地震儀的種類繁多,每一種有不同的功能,但沒有一種地震儀是能把所有的地震波訊號的全部頻段涵蓋進去,就如同我們沒有完美的喇叭或相機鏡頭一般,不過每一種儀器有獨到且不可取代的運用方式,例如利用強震儀可用來計算震度,用寬頻地震儀甚至能偵測核子試爆產生的震波!中央氣象局發布報告時用的儀器是運用強震儀接收到的訊號,全台的強震儀超過100座,另外還有不同的儀器補足其頻段的不足,並作研究分析等用途;而美國地質調查局所發布的資訊,則是參考其世界地震觀測網,全球約150測站,儀器為寬頻地震儀。兩者的計算是建立在不同種類的觀測儀器上,而計算規模時運用的波段頻率和計算方式又不相同,得到的結果也不相同。

另外,猶記2011年東日本311大地震時,官方發布的地震規模數據從7.9,一路往上修正到9.0,這中間過程,又發生了什麼問題呢?許多地震頻繁國家也和我們一樣,在計算地震的規模時,會用上不同儀器的資訊來計算,每多加幾個測站的儀器,規模的數值就有可能改變,在最初發布地震報告或是提供預警時,地震的規模就有可能會因為測站的不足而產生誤差,規模越大,誤差也可能會越大,這也是科學家們正在努力突破的技術,如何在更少的資料下就能提供最接近最後得到的結果(在此筆者不以「正確的結果」來描述,因為地底下構造的複雜,讓地震的定位永遠都存在著數公里的誤差)。

是不是能換個角度想:我們思考地震規模值的正確性在哪?以科學家做研究與統計來說當然是很重要的。但在防災面的思考上,還包括了地震發生的位置與深度,在規模的誤差上或許我們該容許的更多,比如說,預估規模6以上的淺層地震,就該提出一定程度的警報,那麼即使我們低估了規模,也不會錯失了第一時間的防災作為!

 

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關於作者

潘昌志

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。