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那些海嘯教我們的事

阿樹_96
・2013/08/01 ・2265字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

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據日本放送協會(NHK)電視臺消息,2013年7月9日,從日本關東地區延伸至北海道太平洋海域,監測地震和海嘯的大規模海底監測網建設工程正式開工,由於311震源附近的日本海溝,仍有發生規模8左右地震的潛勢,因此監測設備的設置刻不容緩。

311地震重創日本東北,是許多科學家始料未及的事,在過去的研究中,普遍不認為日本東北會發生如此嚴重的地震,但這是科學家錯了嗎?過去的資料無法作為海嘯的參考嗎?透過最新的古海嘯研究,我們能對海嘯有更好的認識。

海嘯的沉積物傳輸方式,會留在地表的低漥處,因而留下沉積記錄。(圖片來源:維基共享資源,作者Mikenorton)

研究古海嘯的方法

對於古海嘯的研究,有以下幾種方式:海嘯沉積物(岩心或是野外的露頭)、海嘯石(tsunami boulder)、文獻記錄。其中,前兩者為直接的科學證據,如果能比到實際上發生成因的資訊,譬如古地震、火山爆發、海底山崩等資料,就能夠確定整個海嘯的起源、機制和影響規模。雖然文獻的記錄會因為過去的科學仍未發達有失客觀,不過用以找尋近期的海嘯線索與防災上會有一定的幫助。

古籍探秘

從過去文獻可得知台灣周邊的古海嘯資訊,包括有許多當時的官方、非官方文件,可以作為參考;如發生於1867年12月18日在基隆的地震與海嘯事件:「淡水廳志/卷十四/祥異考:貨十一月,地大震,雞籠頭,金包里沿海山崩地裂,海水暴漲,屋宇傾壞,溺數百人。」另外在海關總稅務署、北華捷報等商業與報紙亦有記載在台灣的東北角發生海嘯的災情,而日據時期日本的學者剛本要八郎來台做研究,除了發現了廣為人知的「北投石」,也撰寫了「同治年間に於ける金包里附近の地変」的文獻,被認為是探討與1867年海嘯有關的山崩事件。可惜的是,目前在科學上還難以蒐集到這次海嘯的科學證據,在去年底中央地質調查所與許多海嘯專家在基隆和平島的探坑中發現疑似古海嘯的沉積物,然而現地的沉積構造資訊複雜,海嘯的規模有多大、科學家仍未有定論。

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圖中是日本沖繩縣的海嘯石,於1771年被海嘯帶上岸。(圖片來自flickr用戶Okinawa Soba,保有部分權利)

海嘯沉積物

古海嘯的沉積物與平時的沉積物相差甚遠,觀察方式也不同,第一種就是從地層中找尋海嘯的特殊「沉積相」,地質學家運用沉積相了解該地層過去的環境。發生海嘯的地區,多半在沿岸的陸地,而海嘯發生時,會有許多的海底沉積物一口氣被帶到陸上,並且會摧毀當時沿岸陸地上的一切,而如果海岸附近存在著瀉湖或池塘等低漥地區,就能捕獲海嘯的沉積物。日本的學者平川一臣(Hirakawa Kazuomi),利用沉積物分析北海道經歷過的海嘯,藉由6千年的沉積物歷史中,發現了超過20次的海嘯記錄。分析規模後發現,如同311東北地震造成的巨大海嘯,大約是每千年發生1次。

海嘯石

海嘯石則是另一種不同的海嘯沉積物,在強烈的海嘯過後,往往在沙灘上留下海嘯石,不過,在強烈的風暴或颱風過後,岸邊也會留有許多的巨型石頭。日本東北大學的後藤和久(Goto Kazuhisa)助理教授與日本地質調查所的地質學家宍倉正展(Shishikura Masanobu),皆指出如何分辨海嘯石與風暴石的不同,第一是尺寸的差異:大海嘯的能量之大,可以輕易的搬動2公尺級以上的石頭,而風暴造成的海嘯,尺寸較小,經過多次的分析颱風前後海岸的變遷,發現大於1.5公尺以上的巨岩多半紋風不動,故比此大的岩塊多半是海嘯帶來的,而經由古地磁、珊瑚化石等定年的方式,可以得知海嘯石源頭的年代,有助於分析海嘯的次數與波帶動岩石的方式。而澳洲學者James Goff在紐西蘭進行的研究成果,指出除了海嘯石,海岸附近的砂丘亦會有特殊的分布的方式,就如同海嘯石的特徵一般。

如何運用古海嘯紀錄防範未然

地質學家宍倉正展在「2013年古海嘯研討會」中提到,311東北地震前的百年以來,只有規模7到8的地震,即使發生在西元869年的貞觀地震,也不及這次的事件。過去科學家多以過去的地震與海嘯的紀錄來進行防災與工程的規畫,311地震過後,一般民眾認為我們太低估了海嘯災害的潛勢和威力;然而,無限上綱地增加防災的規模也不是最好的方式,因此古海嘯的研究十分重要,盡可能的探究過往海嘯威脅,並結合科學研究以提出適當的因應之道。在2011年之後,日本重新的評估東海、東南海、南海連動型巨大地震的可能性,提出最大可能會發生規模9.1地震的可能性,以儘早提出因應之道。

有台灣的古海嘯研究嗎?

新加坡的學者Adam D. Switzer提出了台灣附近可能出現的海嘯威脅,也特別提到,海嘯不一定是發生地震,而發生地震也未必會引發海嘯。像是鄰近的菲律賓巴布亞火山爆發時若造成海底山崩,也可能會引發海嘯威脅南台灣,而台灣的西南外海的海底地形由大陸棚轉為大陸斜坡,因此由南方來的海嘯波,勢必會造成重大威脅。

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台灣大學講座教授太田陽子教授,在台灣進行了數年的研究,發現了許多地方有海嘯的沉積物,如前述的和平島、福隆與台東成功,也在綠島、蘭嶼等地發現了海嘯石的蹤跡,尺寸達4到5公尺,代表台灣仍不能忽視海嘯的威脅。

歷史的記錄並不是唯一的參考,但由於對於地震與海嘯的認識有限,因此不斷的開發新的地質或文獻資料,有助於對海嘯災害的評估;地球的歷史之長,遠超過人類的文明,既然無法預知未來,我們仍可盡最大的努力來鑑往知來。

(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

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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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阿樹_96
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地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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不只地震,更肩負了火山、海嘯測報的使命!推開地震中心大門後的甘苦與祕密
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/15 ・5154字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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本文由 交通部氣象局 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

經過中學地科課程的薰陶,大部分的人都知道臺灣位於環太平洋地震帶上,是菲律賓海板塊與歐亞板塊的碰撞交界處,因此地震非常、非常地頻繁。

然而,這個頻繁到底是多頻繁呢?

據統計,臺灣每年偵測到的地震平均達 3 萬多次,每天平均約發生 100 多次地震,約 2 天多出現 1 次規模 4.0 ~ 5.0 的地震,規模 5.0 至 6.0 的週期大約是 2 個星期左右,每年平均出現 3 次規模 6.0 以上的地震。

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每一秒 180 天,帶你看見臺灣的地震活動頻率有多麼驚人!圖/中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統

影片說明:

每一天都有這麼多地震在這塊島嶼底下悄然發動,什麼時候又會有如 921 般的大地震突然重創臺灣?

為了更了解這塊土地和潛在的危機,中央氣象局地震測報中心(以下簡稱地震中心)一肩擔起監測臺灣地震的重任,不斷提升地震測報的效能,努力降低未來可能的地震災害。

1989 年 7 月 1 日,中央氣象局將原有之地球物理科,升格為地震測報中心。圖/中央氣象局

33 年內,進化了 5 次的「強地動觀測」計畫

自日本政府在臺北測候所設置了臺灣史上第一座地震儀至今,已經有 125 年的歷史了。這麼多年來,臺灣的地震儀和地震觀測網,有了哪些翻天覆地的變化呢?

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1897 年 12 月 19 日,臺北測候所設置了全臺第一座地震儀:​格雷.米爾恩式(Gray Milne)地震儀,開啟了臺灣地震觀測科學化的偉大時代。圖/中央氣象局臺灣地區地震儀沿革網

國民政府接手臺灣後,改由中央氣象局負責臺灣的地球科學相關測報業務,並在 1989 年成立了「地震測報中心」,擴大編制,走上地震觀測現代化之路。

自成立至今,地震中心投入了巨大的資源和心力在「加強地震測報建立地震觀測網計畫」和「強地動觀測」的長程計畫中,其中強地動觀測每 6 年一期,致力於建置地震觀測資料的蒐集與應用,目前已完成共 5 期的計畫。

經過地震中心 33 年來的努力,從都會區到山區、從陸地到海上、從地表到井下、從 16 位元到 24 位元,地震測站的儀器越來越好,也漸漸拓展至臺灣各個地方。

截至 2022 年 7 月為止,包含中央氣象局地震觀測網(CWBSN)和臺灣強地動觀測網(TSMIP)在內,全臺已經建置了超過 700 個地震測站,是全世界測站密度最高的地震觀測網,平均不到 10 公里就有 1 個地震站!

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小小的臺灣、全世界密度最高的地震站!圖/中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統-測站介紹

蒐集了震波資料,然後呢?

除了監測地震活動之外,這些測站蒐集到的強震資料,不僅可以成為學術研究的養分,讓地震學家更了解這塊土地下的構造和祕密,在民生防災上,更有著極為關鍵的貢獻!

「地震」,是臺灣人自出生以來就與之共存,甚至習以為常的自然災害。不過,地震到底有多可怕?

對於成年人們來說,傷痛與恐懼可能會被逐漸淡忘,而對於那些沒有經歷過 921 集集大地震、1999 年以後出生的孩子們,更是毫無具體的想像和實際感受。

臺灣史上傷亡最慘重的1935年新竹-臺中(關刀山附近)地震,帶走了約 3000 人的生命;2018 年 2 月的花蓮地震,震毀了 4 棟大樓;日本 311 大地震和海嘯,奪去了 1.5 萬條生魂;震撼半個亞洲的中國汶川大地震,有將近 7 萬人罹難,受災人口高達 4600 萬多人。

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1935年新竹-臺中地震不僅震毀了魚藤坪橋(後改名為龍騰斷橋),也是臺灣目前史上傷亡最慘重的地震。圖/報地震 – 中央氣象局 FB 粉專

因此,對於地震中心來說,如何「應用」這些地震資料,發展出更先進的預警系統,協助制定建築物耐震設計規範,以及配合其他政府單位規劃救災計畫,更是中心業務的一大重點。

30 秒→10秒→5秒!越來越強大的強震即時警報

「建置強震速報系統」是強地動觀測第 2 期計畫的主要目標,致力於提升地震測報的計算能力、縮短向其他單位通報的時間。

在 921 地震期間,雖然當時的地震速報系統只是雛形,卻成功在地震後 102 秒對外發布地震報告,這樣的速度,備受國際重視與肯定。

到了第 3 期計畫,「強震即時警報系統」已經可以在 30 秒內自動推估出初步的地震規模與震央位置,搶在破壞性地震波(S波、表面波)抵達前,將地震的訊息傳達給防災、救災相關單位。

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除了大家最熟悉的、會讓手機響起震耳欲聾警報聲的災防告警系統(PWS)外,地震中心也和各防救災單位、公共設施、各級學校以及電視臺合作,一旦強震即時警報偵測到符合條件的地震,就會馬上傳遞地震消息,讓各單位進行緊急應變。

時至 2020 年 4 月,隨著地震觀測網的擴大和更新,以及不斷進步的通訊技術,地震中心已經可以在地震後約 10 秒內發出地震預警訊息,為國人爭取更多避難的黃金時間。

下一步,地震中心將投入前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,除了持續擴建井下地震觀測網、發客製化地震預警系統作業模組之外,也預計在 4 年內,讓都會區可以在 7 秒內收到地震預警。

在更久遠的未來,地震中心期許可以順利的應用 AI 技術,建置新一代的地震預警作業系統,進一步將發布時間縮短到 5 秒以內!

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地震前兆:有辦法抓住強震前的蛛絲馬跡,然後「預測」嗎?

由於地震是在板塊彼此的作用之下,岩層不斷累積應變能量後斷裂錯動而成,不斷累積能量的同時,地底的岩石有可能會產生許多微小的裂隙和變形,並間接影響其他環境參數,改變地下水位、地球磁場、大地電場的數據。

以 921 大地震為例,在車籠埔斷層附近,地球科學家就曾經觀察到地下水水位出現了「同震」的變化!

地球科學家推測,有可能是當地的岩層受到應力的影響後,產生了許多微小的裂隙,因此改變了岩層的孔隙率、滲透率,進而產生地下水位的變化。

如果每一次大地震之前,地球科學家都可以掌握到這些細微的現象,就有可能發展出成熟的地震前兆研究和技術,甚至走上「地震預測」之路。

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因此,地震中心除了建置地震站的觀測網之外,也大力推動地震前兆的研究,自 921 大地震後開始設置「臺灣地球物理觀測網」(TGNS):

圖說:地球物理測站的外觀。圖/中央氣象局地震測報中心提供
  • 「全球導航衛星系統」(GNSS)可以進行大地測量,建立臺灣大地變形的資料庫,藉此監測斷層、火山活動,以及地層下陷或滑動等現象。
  • 「地下水」測站能夠連續記錄大氣壓力、雨量與地下水位的相關性。
  • 「地球磁場」測站用以監測地球磁場擾動的現象。
  • 「大地電場」測站可以蒐集大地電場的觀測資料,並推估與大地震之間的關係。
地球物理觀測網分布圖,包含了 163 個 GNSS、6個地下水位、12個地球磁場以及 20 個大地電場觀測站。圖/中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統

可惜的是,雖然地球物理的資料和分析已經逐漸制度化,但在地震前兆的研究上,成功案例仍然遠遠不足!

不僅是臺灣在地震前兆上遭受挫折,其他國家在這個領域的研究也長路漫漫。地球科學家還沒有辦法歸納出地震前的行為並取得共識,更別說是地震預測這個更遙遠的夢想了。

幸好,現有的難關無法阻擋地球科學家的好奇心,中央氣象局地震中心也持續投注心力在地震前兆研究中,期許未來有破解祕密的一天!

起死回生的火山、仍然未知的海嘯威脅,地震中心也緊盯不放!

根據噴發紀錄和火山地震波等證據,在中央研究院林正洪研究員的努力下,中研院於 2016 年提出大屯火山群岩漿庫存在的證據,同時也在龜山島附近發現同樣的現象。

隨著地球科學家不斷提出新的證據,經濟部中央地質調查所蒐集相關的研究成果後,在 2019 年 9 月 24 日召開了「火山活動專家諮詢會議」。在各方學者的討論下,讓大屯火山群「起死回生」,將原本公認是死火山的大屯火山群和龜山島,重新被認定為「活火山」。

面對這個反轉,全臺如臨大敵,畢竟人口眾多的天母、北投與士林就在大屯火山群的山腳下,不但核電廠鄰近,總統府和 101 大樓也都距離它不到 20 公里!

大屯火山監測網分布圖,以及核電廠、總統府和臺北 101 等重要地標之相對位置(黑色三角形為地表的地震站,紅色三角形為井下地震站,YM01 到 YM12 測站由大屯火山觀測站維護)。圖/中央氣象局地震測報中心三十周年專刊

我們對這些火山的了解和掌控,又到了哪一步呢?

藉由氣體、溫度、地表變形和地震波等資料,地球科學家可以判斷出大屯火山是否瀕臨爆發的狀態,而早在 2011 年,內政部與國家科學及技術委員會成立大屯火山觀測站 (TVO),並整合中央地質調查所、中央氣象局、中央研究院及國內各大學分析研究成果,建立多項火山監測系統及平台,同步監測大屯火山活動並進行研究。

除了來自大屯火山觀測站的 10 個地震站之外,也包含氣象局設置在北部的地震站,藉此協助研究人員獲得幾乎即時的火山地震資訊。

大屯火山地區的即時地動訊號,紅色矩形為地震訊號。圖/中央氣象局地震測報中心三十周年專刊

當前我國政府已在 2018 年5 月 25 日正式將火山災害列管於「災害防救法」,隔年中央氣象局也制定了火山活動等級與預警發布機制,後於 2020 年 9 月 14 日公布「火山噴發訊息發布作業要點」,一旦大屯火山有任何不對勁,就會立即啟動火山預警發布機制!

氣象局將「火山活動等級」分為 3 級,適情況召開火山專家諮詢小組會議和發布通報。圖/交通部中央氣象局火山噴發訊息發布作業要點

除了來自大屯火山的威脅外,地震中心也負責海嘯的監測和警報發布,並在短短的幾分鐘內,就能解算出海嘯的抵達時間、預估浪高。

倘若太平洋海嘯警報中心(PTWC)預估海嘯可能在 3 小時內到達臺灣,或是臺灣近海發生規模 7 以上、震源深度小於 35 公里的地震時,地震中心即會發布海嘯警報,籲請沿岸居民因應海嘯侵襲。

臺灣的地震防災教育,地震中心也當仁不讓!

除了地震、火山和海嘯測報等核心業務之外,地震中心也致力於地震和防災教育,提供無數科普資源,讓社會大眾學習和運用。

在網路上,有中央氣象局建置的「中央氣象局數位科普網」、回答你關於地震大大小小疑惑的「地震百問」、地震中心官方 Facebook 粉絲專頁「報地震-中央氣象局」等等,各式各樣的線上科普內容。

在實體場域,中央氣象局也設置了幾個展示空間:中央氣象局本部、臺灣南區氣象中心、田中氣象站、竹子湖氣象站-火山監測教育展示室等地(目前因疫情暫停開放),讓有興趣的民眾或學校機關,都可以實際前往觀摩,親眼見證地球科學家和氣象局人員的工作場域和聆聽解說。

畢竟,若想達成真正意義上的「防災」,單單只是完善測報工作、防災工程與避難措施並不足夠。更重要的是,必須讓所有臺灣人都有正確的防災觀念,才能有效提升整體社會的抗災能力。

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30年來全球最大的火山爆發?日本都發布海嘯警報了,臺灣呢?feat. 不會冷&阿樹【科科聊聊 EP.77】
PanSci_96
・2022/01/28 ・2692字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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泛泛泛科學Podcast這裡聽:

你覺得「海嘯」和臺灣人的距離有多遠?1 月 15 日東加王國的海底火山大爆發,不僅炸毀了當地的無人島和海底電纜使得對外通訊全部中斷,火山灰、海嘯的威脅更使得環太平洋國家人心惶惶,臺灣的鄰居——日本甚至發布了大範圍的海嘯警報。

這個三十年來全球最大的火山爆發,究竟是怎麼一回事?們有辦法透過科學儀器提前偵測海嘯嗎?臺灣有沒有被海嘯侵襲的紀錄和可能性?讓我們一起和 y 編、泛科學專欄作者阿樹以及從事海嘯和地震觀測工作的不會冷,一起聊出這些問題的答案!

  • 00:36 引起全球矚目的「東加火山大爆發」

不會冷指出,東加火山在臺灣時間 1 月 15 日 12 點 15 分左右爆發後,有很多氣壓計都有顯示出異常的訊號,並引發地球科學社群的熱烈討論。傍晚時,國內的新聞媒體也開始陸陸續續出現海嘯相關的報導。 此次東加爆發的火山是由洪加湯加、洪加哈派兩座無人島組成,是一座大型的海底火山,上一次的噴發紀錄落在 2014 年附近,而這一次的大規模爆發其實有點出乎科學家的意料。阿樹補充道,以當前地球科學界而言,海底火山非常難以被偵測,不僅聲納所得出的精確度不高,就連許多監測陸地火山的方法如氣體、地表變形都難以應用,現在大都只能用地震資料來監測海底火山。

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  • 10:35 東加火山爆發後,發生了什麼事情?

阿樹表示,近日有許多媒體會以「 30年來全球最大的火山爆發」來形容東加事件,在此前就是 1991 年於菲律賓爆發的皮納土波火山,它與 1815 年印尼坦博拉火山引起的「無夏之年」一樣,當時都對地球的氣候造成了嚴重的影響。而根據科學家們的判斷,這一次東加海底火山爆發事件,並不會大範圍的改變氣溫或氣候,也不會對臺灣產生什麼顯著的災害,後續的觀測也顯示海嘯傳遞到臺灣時,浪高少於 30 公分。

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東加海底火山爆發,被地球科學家認為是當地「千年難得一遇」的大規模爆發事件。圖/NASA
  • 15:36 日本都發布海嘯警報了,臺灣卻沒什麼感覺?

不會冷指出,一般而言,比起地震、斷層、海溝引起的海嘯,火山爆發所導致的海嘯波長都會比較短,衰減的速度較快,也不會影響到太遠的地方。此外,以臺灣的海嘯預警作業而言,針對像是東加火山這種遠地的事件,就必須仰賴太平洋海嘯警報中心所提供的訊息,才可以評估要不要發布海嘯警報。

延伸閱讀:

台灣面臨海嘯威脅時,該如何應對?專訪海嘯專家吳祚任

逼逼逼~海嘯警報,別成國家級邊緣人!——《震識》

爆發當天,除了太平洋海嘯警報中心沒有立即的動作、美國地質調查所沒有上傳地震資訊,普遍認知上也大都不認為火山會引發嚴重海嘯,因此中央氣象局並沒有發布海嘯警報。反觀日本發布海嘯警報的作法,反而是違反經驗和常理的,而後續的觀測也顯示海嘯的高度並沒有日本預測的 3 公尺那麼驚人。

  • 22:05 海嘯不是一波高浪打來,而是永無止盡的漲潮

海嘯是週期很長、波長也長的水波,波長可以高達數公里到數百公里。當地震、斷層或海溝產生錯動時,容易使地表產生大範圍的形狀變化,進一步對海水造成擾動,最後就有可能形成「海嘯」。不會冷表示,由於海嘯的波長很長,所以其實海嘯不是大家想像的被浪打到,更像是一場永無止盡又快速的漲潮。如果只是浪高很高,波長很短,那就不是海嘯,而是瘋狗「浪」。

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  • 24:40 臺灣的海嘯紀錄竟然要去廟裡看?

阿樹指出,較近期的、討論較多的海嘯紀錄是 1867 年的基隆海嘯,但原因並不明,當時也沒有什麼科學儀器和資料留下來,只有一些歷史文獻記錄著當地有大水。不會冷說明,國內經確認的海嘯紀錄不多,但未經確認的海嘯文獻其實很多,像是屏東、臺東的廟誌都有許多像是「大水」逞罰不孝子、八重山地震引發 80 公尺高的海嘯紀錄,可惜的是,我們很難確認這到底是煞有其事,抑或只是古人們的誇大其實。

延伸閱讀:

面對海嘯有三寶,水門、堤防、趕快跑!──《課本沒教的天災日本史》

海嘯石辨認指南:颱風都能搬大石頭了,還需要海嘯嗎?

18 世紀臺灣西南沿海真的發生海嘯嗎?——《科學月刊》

你以為海嘯就像是一波大浪拍到岸上?不不不,這個觀念是錯誤的!圖/Flickr @Douglas Sprott
  • 29:00 「東部海很深所以不會有海嘯」是真的還是假的?

坊間傳聞,因為臺灣東部的海域很深,所以我們才不會面對來自東加的海嘯?這個說法是錯誤的!不會冷澄清,海嘯會有所謂的「淺化」現象,當水深越來越淺,波速會越來越慢,波長會越來越短,使得能量被累積、浪高也越來越高,而人類住在陸地上,只要海嘯來,就會經過淺化,不會因為東部的海深而沒有海嘯。

  • 34:18 經過東加火山事件,臺灣學到了什麼?

不會冷認為,當前中央氣象局的海嘯發布作業有極大的程度仰賴太平洋海嘯警報中心,也許未來在發布作業上可以有檢討和調整的空間,而近年氣象局也建置了海嘯浮標、海底電纜等等非常先進的儀器,這一次東加火山事件也可以成為這些儀器使用上的寶貴觀測經驗。

延伸閱讀:

臺灣會發生海嘯嗎?東部海域的地震「烽火台」海纜觀測系統

那些海嘯教我們的事

阿樹則感慨的說,相比起地震,臺灣人對於海嘯還是太陌生,從基礎研究、發布作業、預警配套到海嘯的科普教育,都非常的不足。從歷史的經驗來看,人們總是要經過一次嚴重的天災,才會懂得重視、懂得害怕,例如經過九二一大地震後,臺灣的防災教育、相關法規和研究才有了大幅度的進步,難道海嘯也要透過血淚才能得到教訓嗎?想必這是大家都不樂見的未來。

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觀賞電影《白頭山》之前,增加觀影樂趣的火山地震知識
阿樹_96
・2019/12/27 ・4375字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

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編按:《白頭山:半島浩劫》挑選在這個一點都不寒冷的耶誕節上映啦!災難電影裡最受歡迎的科學(不科學)主題再度出動。位在朝鮮半島上的白頭山可是座貨真價實的火山,至於電影情節是否可靠,就讓我們繼續看下去……

上個簡單的地球科學,您可以看到電影《白頭山》中的不同樂趣,考慮到大家的雷點,本文分成三部分:

  1. 只介紹白頭山是什麼、火山是什麼的科學
  2. 預告片中的資訊討論(只有 5% 的雷)
  3. 劇透與阿樹的心得:建議給不怕被雷或是看完電影再來看比較好的部分

只要大家在服用前請看清「小標題」和防雷線,無論是看電影前先看、看完電影再來看本文、或是看電影前先看前半段看電影後看後半段,都符合本文的用途!

無雷)關於白頭山和火山

白頭山,在台灣的大家應該更熟悉它的另一個名字:「長白山」,是一個有噴發歷史紀錄的火山,但現在噴發口已變成了火口湖1

還有個特色是它也「不止屬於一個國家」:火口湖的一半是中國、一半是朝鮮民主主義人民共和國(北韓)的領土,而且朝鮮總愛在山腳下離它不算遠的地方試爆核子武器2

另外,雖然它不在大韓民國(南韓)的領土內,但仍是大韓民族(南北韓)的「聖山」,平常連遠觀都很難的地方,更不要說褻玩了,只能從電影看了!比去釣魚台還難啊(誤)。

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作者改繪,底圖來自- Own work@wiki commons, CC0

長白山(白頭山)在大韓民族心目中有特殊的象徵,圖為北韓領導人金正恩在十月騎馬登上白頭山的畫面,當時引起連串討論。 圖片嵌入自/Line Today TVBS 新聞 2019 年 10 月 16 日 18:44 圖:達志影像美聯社

無雷)所以,主流科學家對白頭山的認識是什麼呢?

即使有一定的難度,南韓科學家還想盡辦法認識白頭山。根據最新最火燙的研究(2020才要正式刊登期刊)3分析了底下的岩漿化學成分來源,發現白頭山的岩漿,有一部分可能是來自於「22 億年前」左右因為隱沒作用到達地球內部深處(接近 660 公里)後,經過一系列化學變化形成的岩漿,之後慢慢的上升到地表。

這是什麼概念呢?臺灣、日本、菲律賓雖然也有火山,但卻是在 100 多公里就開始形成岩漿,大概都是數千萬至數百萬年前形成,以地質觀點來看是年輕的,而白頭山就是那種「老字號的火山」。

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白頭山形成故事很複雜,只要知道和我們熟悉的日本、臺灣等火山很不一樣就好

雖然白頭山很老,但是它老當益壯,可以長期的一直選總統大規模噴發,最近一次噴發發生在西元 946 年,所以也算是有噴發潛勢的活火山。但礙於政治情勢,雖然可以研究化學成分,但像臺灣、日本這樣放地震儀監測火山的方式,朝鮮的金統領就會就會跳出來說母湯了,因為他們會認為你想要監測他們的核子試爆(但其實明明每次試爆都會告訴大家啊)。

所以,到底它到底近期有沒有噴發的可能呢?有些科學家是認為有的,但有生之年能看到的可能最大噴發規模會比 946 年的噴發小很多4,雖然噴發指數比黃石火山等級的超級火山低一級,但低一級就差很多,無法像電影一般恐怖。

火山噴發指數示意圖,圖中只標示到 7 級,第 8 級為Yellowstone 火山(人類從未見過這種等級的噴發),而白頭山前一次噴發大約和 1815 年 Tambora 的噴發程度同級,但一般認為目前即使有很快要噴發的前兆,也不會高過 7 級。

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可是,這麼認真的討論,就不能拍電影了,所以從火山噴發的規模程度來看,可能不要太認真比較好,我們只能試想,基於科學家對這座火山的看法有點不確定性,所以就把它提升一級來做成災難片吧!

而火山會有什麼災害,也可以在進電影院前先簡單預習一下,如火山碎屑流、火山灰是什麼,造成的影響如何?(延伸閱讀傳送門:你以為的大屯火山是長這樣嗎?)更重要的是,白頭山是爆炸性的火山(其實大屯山也算是)。因此如果最後影片中出現大量滾燙的岩漿一路暢行、追著主角群並流入城市,那鐵定就是胡扯了!

 

 

—-接下來開始有少量(預告片)劇情囉—-

 

 

預告片劇情)白頭山的災難是…

預告片中,暗示了火山會有伴隨地震的情況,確實火山爆發前常有很多地震,而且地震的變化也有助於幫助我們評估火山要噴發的程度。但《白頭山》預告片中大樓倒塌的情況也……未免誇張了!目前已知世界上最大的火山性地震規模為 5.56。從預告片只有一秒不到的手機簡訊截圖可以看到,地震規模 7.8、距離手機處 146 公里遠的地震,確實蠻危險的!

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但這樣說起來,地震就發生在離白頭山 250 公里遠的地方。可是瑞凡,這樣不對啊,火山性地震多只在火山附近,這拉得有點太遠了。不過,談到地震預警,也附帶一提,像臺大的吳逸民老師開發的地震預警技術,也有推廣到韓國哦!7

規模 7.8,發生在北北西方 146 公里處…

我從預告片中還截了一個 seismic wave 的圖,這一幕就算大家不懂地震學,光是看著波線劇烈的上擺動,搭上一邊搖晃的情境,誰都知道在說地震很大、直觀的讓大家體會這件事──我認為這樣的呈現是不突兀的科普融入。

而且,南韓的地震其實相當少,因為它並不是在活躍的地方,但 2016 年和 2017 年分別發生了規模 5.8 和 5.5 的地震(1978 年開始觀測至今最大的兩個地震),尤其是後者還被認為是地熱發電而誘發的。基於研究少、大家認識少的推論,電影中描述的狀況我認為已經足有教育意義了。

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至於預告片提到「阻止火山爆發」這件事,在科學上目前只能說仍在「想像」階段。有一篇來自 NASA JPL 實驗室的文章8有提到關於地熱開發,有可以降低火山噴發風險的可能性。原理是應用火山內部的能量,原則上,熱量被交換出來使用的話,而降低噴發風險。但是,以(即將爆發的)岩漿壓力的尺度,能在人類的影響下被降低,除了限制很多,(以現行可能的技術來說)時間也會拉得很長,可能有生之年都很難看到的有效,當然更不用說要在短時間內阻止火山爆發了。

綜合來看,這部電影的眾多火山設定並非空穴來風,不確定有沒有科學顧問,但基本的地震規模、震度、火山性地震的情境與專有名詞上來看,沒有太離譜的錯誤。災難設定的部分,我想就把它和《加州大地震》、《明天過後》當作同級吧──是可以小吐嘈,但不會因此覺得難看的電影。

 

 —最後就是阿樹的心得,含有大量劇透—

 

(劇透)地科人看電影的微妙樂趣:吐槽

不得不提的還是地震,強震警報的手機簡訊的喬段,劇中大部分(韓國)的民眾收到都是「傻眼」狀態,然後就等著地震來了。考慮到就一個地震很少的國家,電影中的呈現還蠻貼近人的本能反應。

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不過,接下來的劇情還是要小吐嘈一下:

怎麼會在地震時,還能這麼帥氣飛車呢?

搖成這樣根本你的方向盤不是你的方向盤了,所以河振宇真只能說是強運男,雖然整部戲都能看到主角威能啦……但總之這不是好的防災做法。基於房屋應該不會倒成這樣,以救命機率來說,還是好好的找地方躲吧,你不可能比河振宇或李柄憲帥!

能在天崩地裂還這樣開車逃命不是強運是什麼呢(笑)

地震完接著談洪水,我一直很好奇,秀智是怎麼安全的從洪水中脫困,是我沒看到還是剪掉了啊?但我必須說,要在大水淹到車子邊後逃出車子,是非常困難的……因為我曾坐過一個模擬設施,只要60公分高的水,就幾乎推不開門了!所以我的推論是:這對夫婦都相當的強運,所以把女兒托付給他們是對的(咦)。

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最後,我們談談火山,我覺得要跟製作團隊拍拍手一下,這個火山有火山灰、很靠近火山的地方有火山彈,而且最重要的是「沒有像魔戒中困住佛羅多的岩漿海」。雖然有一半的原因是火山被阻止了,但前幾次噴發產生的火山灰落,也可以在普天的場景中看到,這樣的火山呈現,已經比以往的火山災難片好很多了(雖然火山性地震達規模 8 還是母湯,不合理啦)。

只是有點不太合理的是,根據西元 946 年的噴發後火山灰落分布圖,其實日本應該會很緊張,而中國應該更不可能不管。但電影裡韓國人除了不顧北京反對、也不顧美帝反對,更完全忽略又愛又恨的日本,反而跟朝鮮特務合作,完全體現了大韓民國萬歲的情操。不過,這情懷也不意外的反映在韓國上映的口碑和票房上。

西元946年噴發時,噴發物(火山灰)主要隨風向吹向日本
By seokjihyang, CC0

最後,我還想談一個被忽略的主角,那就是科學家 Robert,雖然我蠻在意為什麼很多電影裡的科學家不是老老的、就是胖胖的,明明科學家應該也可以很帥啊!好啦,我知道不能搶兩帥哥的風采,而馬東石也是戲精,前段演出了科學家的孤傲。只是,通常同樣理念科學家不致於孤單到只有一個人還能做出很厲害的研究,如果真的有這樣厲害的科學家卻沒人鳥他,那真的還是早早去美國不要留戀韓國好了。(不對電影教我們要愛國)

但劇情用很短的時間交代的科學,我覺得有不錯的概念可以做為教材,那就是:

  • 科學總是有不確定性(裡面提到的成功是機率性的)
  • 科學需要不斷的調整驗證(所以成功率可能提高,但電影中提到的太快速了)
  • 科學需要普及,尤其是對官員要更有效率(Robert用了一步就解答了阻止火山的方法,這敘事在好萊塢電影很常見)

所以,以地科+科普背景的我而言,這類的災難片可是大談特談科普的好機會啊!而且這部片可以談的議題還很多,但受限於篇幅還是先談到這就好囉!

馬東石演的科學家有點可愛,以另一種方式來拯救人民

參考資料

  1. 維基百科:長白山
  2. 無所遁形的核子試爆
  3. Choi, H. O., Choi, S. H., Lee, Y. S., Ryu, J. S., Lee, D. C., Lee, S. G., … & Liu, J. Q. (2020). Petrogenesis and mantle source characteristics of the late Cenozoic Baekdusan (Changbaishan) basalts, North China Craton. Gondwana Research, 78, 156-171.
  4. Stone, R. (2010). Is China’s riskiest volcano stirring or merely biding its time?.
  5. 震識:你以為的大屯火山是長這樣嗎?
  6. PNSN: Volcanic Earthquakes
  7. 台灣地震科學中心通訊第二十五期:台灣地震預警的發展
  8. Wilcox, B. H., Mitchell, K. L., Parcheta, C. E., Schwandner, F. M., & Lopes, R. M. (2017). Defending human civilization from supervolcanic eruptions. Jet Propulsion Laboratory: NASA.
阿樹_96
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地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。