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日本地震速報系統

2011/02/10 | | 標籤:

Original publish date:Apr 02, 2008

編輯 強哥 報導

要預測地震的發生,在可見的未來,仍然遙不可及。但若只是要在天搖地動之前,提供幾秒到幾十秒預警,以避開恐怖的災禍。那麼,日本已經做到了!

日本氣象廳(Japan Meteorological Agency, JMA)所建構的地震速報系統(Earthquake Early Warning, EEW)已經在2007年10月上線,推廣到全日本境內。藉由EEW的預警,可以讓高速行駛的火車提早減速,避免出軌意外的發生;或是讓運轉中的電梯及早停在接近的樓層,然後把門打開,避免人員受困。雖然只是短短幾秒鐘的時間,卻顯得異常珍貴。目前日本的民眾已經可以利用簡單的電子設備或手機,接收到即時的地震預警。

EEW之所以能夠發出預警,主要必須歸功於日本境內密集分佈的地震測站(大約每二十公里一座),以及電腦能夠迅速計算出地震發生地點與震波傳播方向的成就。地震發生時,最早自震源所傳出的P波,會以每秒大約七公里的速度前進;同時間傳出的S波,則是以每秒大約四公里的速度前進。S波前進的速度雖慢,但其震幅卻往往是P波的三至十倍,危害甚鉅。因此EEW便是根據較早到達的P波計算地震參數,然後針對S波的到達提出預警,以避免較大的災禍發生。

當地震發生,鄰近震源的地震測站會根據所收到的P波訊號,首先判斷地震強度。一旦地震強度在四級以上(根據日本氣象廳地震震度分級),相當於麥加利地震強度(Mercalli intensity scale)的六到七級時,EEW便會發出預警。JMA收集了超過一千個地震測站的地震波形(wave form)紀錄,系統會在最短的時間比對測站所收到的P波波形,推測地震發生的位置,進而計算震幅較大的S波會在何時抵達各處,以達到預警效果。

若是後續其他測站的計算結果異於最初的估計,達到水平方向的誤差在0.2度,垂直方向的誤差在二十公里,地震強度比原先估計的大0.5級或小一級時,EEW會更新先前所發出的預警。甚至有可能當第一個測站收到震波訊號,讓EEW發出預警之後,卻沒有後續其他測站收到震波訊號,表示資料可能有誤,此時EEW也會取消預警。

JMA自2004年2月起,持續測試這套系統長達29個月。到2006年6月為止的測試期間,EEW共發佈了855次預警,其中只有26次假警報。這些假警報多是因為機件故障或閃電所造成,而且都是來自單一測站資料就發出預警時所造成的。

當然EEW也不是萬能的,如果地震震源是發生在陸地接近地面的地方,由於S波很快就會抵達鄰近區域,造成預警系統也來不及發佈。此外若是大型的地震(芮氏規模七以上),因為斷層破裂的時間較長,EEW則無法完整推估地震強度。又或者當兩個地震連續發生在同一地點時,EEW亦無法精確地區隔出兩個先後發生的地震。但是不論如何,EEW已經成為日本民眾伸手可得的重要預警系統,就是相當重要的進步了。

同樣身處地震帶的台灣,我們當然也想知道,中央氣象局是不是也有同樣的規劃,其實是有的!目前全台灣寬頻地震測站分佈的密度之高,並不輸給日本地震網,計算速度和準確度亦不遑多讓。只不過台灣災害性的地震大多發生在台灣西部陸地,而且震源深度都相當淺。因此若是真的發生大地震,恐怕預警系統也幫不上忙。但是不論如何,在台灣也開始有時速三百公里的高鐵開始奔馳之後,這樣的預警系統,恐怕也是必須盡快建置的吧!

原始論文:M. Hoshiba et al., (2008), Earthquake Early Warning Starts Nationwide in Japan, EOS, 89, 8, 74-75.

參考來源:

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