分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

「媽祖」海纜保平安

2013年的世界棒球經典賽當中,3月8日中華隊與日本的比賽成為全國矚目的焦點,也有不少民眾注意到有日本球迷手上拿著「感謝台灣311賑災」的牌子。在日本311大地震即將屆滿兩周年的同時,世界各國沒有忘記地震對人類造成的影響有多深刻,台灣也不斷的發展地震觀測、預警技術,「臺灣東部海域電纜式海底地震儀及海洋物理觀測系統建置計畫」(Marine Cable Hosted Observatory,MCHO),由於英文名縮寫發英與媽祖相似,又稱「媽祖計畫」,也有保佑平安的意涵,是台灣近期地震技術的突破。

為什麼海底需要地震觀測站?

過去中央氣象局的觀測網都在陸地,由於板塊在台灣的東部聚合,東北部地震頻繁,其實早在2002年就開始嘗試著要把地震觀測網往東部外海的方向拓展,因為如果要更準確的觀測地震,就必須要讓它成為「網內地震」。

那什麼是網內地震呢?簡單來說就是能被地震觀測站包圍住的地震。若將震央分別與周圍較近的幾個觀測站連成線,產生的線兩兩之間會有1個交角,其中最大的角度稱為「空缺角」,如果它小於180度,我們就稱這個地震為網內地震,否則就是網外地震。

台灣島上的地震測站密集,如果在陸地上發生地震,幾乎都能形成網內地震,但是如果地震是發生在台灣東部的海域,所有的測站都偏向震央的西側,海上沒有測站,空缺角就大於180度了,這樣就是網外地震。在監測地震的經緯度、發震時間、震源深度,可能會有較嚴重的誤判,尤其在即時監測分秒必爭的需求下,一點點的誤差都影響甚鉅。

除此之外,海底的地震測站儀器中多半還具有海嘯觀測的功能,日本311地震時,位於日本東北外海的海底地震儀和海嘯壓力計分別在地震與海嘯波侵襲前提前觀測到,提升了地震與海嘯預警的時效。

台灣與日本的海纜有什麼不同?

為了解決台灣東部網外地震的問題,中央氣象局從2007年通過「臺灣東部海域海纜觀測系統」的預算,至2011年,已經完成了第1期計畫,從宜蘭頭城往外海延伸45公里的海底電纜,末端節點的深度在水下290公尺,接上兩個平台:「地震海嘯監測平台」,平台內包含海底寬頻地震儀、海底加速度地震儀、海嘯壓力計;與「海洋儀器平台」,包括了溫鹽儀(CTD)和水下聽音計。

台灣的海纜技術是從歐美引進的節點式海纜,優點是它接連觀測站的節點是插座式的,也就是說觀測站可以像電器用品一樣,插在海纜的電源線上,並且可以更換不同的觀測平台。1個節點的插座有4個,所以只要還沒超過上限,就可以增加平台的設置。

日本也是海纜技術相當純熟的國家,在2014年以前將完成10條觀測地震與海嘯的海底電纜。不過與歐美的發展方向不同,日本的海纜技術是屬於一體成形(in-line)式,也就是監測站的節點在海纜製造之時,就會連同線路一起被包覆在纜線外皮之內,因此無法單獨更換節點觀測儀器,或者加裝新的儀器,必須儀器、線路一併更換。

另外,日本的海纜是專門在地震及海嘯的觀測用途上,而台灣則是結合了海洋科學的研究用途加裝海洋儀器平台,除了功能的多元化,可以記錄海洋各種物理特性變化,跨單位合作也使得計畫經費較為容易申請。

實際運作狀況

台灣的地震觀測網包括「即時觀測網」和「強地動觀測網」,前者可以透過連線即時傳遞觀測資訊,因此也能夠有地震預警的功能;強地動觀測網的主要功能是提供學者研究的資料,特別是強震下地表或結構物的震度反應,因此不一定需要即時連線,有許多測站仍由工作人員定期收集資料。

那麼媽祖計畫是屬於哪一部分呢?目前媽祖計畫中的海底觀測站,已經成為地震觀測網中「即時觀測網」的一部分,也就是能夠監測不分大小、各種規模的地震,並且與其它即時觀測網的測站連線,快速運算監測資料,回報中央氣象局。

雖然第1期的計畫已經完成並且順利運作,媽祖計畫還有第2期的提案,由於經費爭取不易,目前還在等待通過的階段。第2期的計畫主要是希望將海纜再往東邊延伸,這麼一來能夠包圍更多的地震成為網內地震,希望能提升台灣對於地震災害的預警能力。

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!

延伸學習:臺灣東部海域海纜監測系統

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。