為什麼地震預測這麼難？——《震識》

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

本文由 交通部中央氣象署 委託，泛科學企劃執行。

• 文／陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕，921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶，又位處於板塊交界處的地震帶，「大地震！」三個字，總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此，當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩，像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說，甚至民間地震預測達人，似乎也是合情合理的現象？

今日，我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

漁民捕獲罕見的深海皇帶魚，恐有大地震？

說到在坊間訛傳的地震謠言，許多人第一個想到的，可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中，漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚，由於皇帶魚身型較為扁平，生活於深海中，魚形特殊且捕獲量稀少，因此流傳著，是因為海底的地形改變，才驚擾了棲息在深海的皇帶魚，並因此游上淺水讓人們得以看見。

因此，民間盛傳，若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類，就是大型地震即將發生的警兆。

然而，日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告，他們想知道，這種看似異常的動物行為，究竟有沒有機會拿來當作災前的預警，抑或只是無稽之談？

可惜的是，科學家認為，地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內，均沒有發生規模大於 6 的地震，規模 7 的地震前後，甚至完全沒有深海魚出現的紀錄！

所以，在科學家眼中，地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」（superstition）。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎，美國地質調查局（USGS）指出，早在西元前 373 年的古希臘，就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄！

人們普遍認為，比起遲鈍的人類，敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號，因此在大地震來臨前，會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

當臺灣 1999 年發生集集大地震前後，由於部分地區出現了大量蚯蚓，因此，臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

新聞年年報的「蚯蚓」上街，真的是地震警訊嗎？

​當街道上出現一大群蚯蚓時，密密麻麻的畫面，不只讓人嚇一跳，也往往讓人感到困惑：為何牠們接連地湧向地表？難道，這真的是動物們在向我們預警天災嗎？動物們看似不尋常的行為，總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面，也經常成為新聞界的熱門素材，每年幾乎都會看到類似的標題：「蚯蚓大軍又出沒 網友憂：要地震了嗎」，甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來，發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓！台東今早地牛翻身…最大震度4級」，讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而，這些蚯蚓大軍，真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎？

蚯蚓與地震有關的傳聞，被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後，在此前，臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出，與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴，但在現實環境中，有太多因素都會影響蚯蚓的行為了，而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因，往往都是氣象因素，像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等，都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看，白日蚯蚓大軍的新聞，比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此，下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象，請先別慌張呀！

事實上，除了地震魚和蚯蚓外，鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗，都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是，會影響動物行為的因素實在是太多了，科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上，擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號，似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師，這些號稱能夠預測地震的奇妙人士，有些人會用身體感應，有人熱愛分析雲層畫面，有的人甚至號稱自行建製科學儀器，購買到比氣象署更精密的機械，偵測到更準確的地震。

然而，若認真想一想就會發現，臺灣地震頻率極高，約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震， 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震，若是有心想要捏造地震預言，真的不難。 

在學界，一個真正的地震預測必須包含地震三要素：明確的時間、 地點和規模，預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛，也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者，看到如此毫無科學根據的預測言論，請先冷靜下來，不要留言也不要分享，不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信，更不要隨意散播，以免造成社會大眾的不安。

此外，大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊，若號稱有科學根據或使用相關資料，不僅違反氣象法，也有違反社會秩序之相關法令之虞唷！

​地震預測行不行？還差得遠呢！

由於地底的環境太過複雜未知，即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯，目前地球科學界，仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告，不如日常就做好各種地震災害的防範，購買符合防震規範的家宅、固定好家具，做好防震防災演練。在國家級警報響起來時，熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」，才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

延伸閱讀

• 廖光正，李明進（2002）。集集大地震後蚯蚓大量爬出現象之解析。特有生物研究，4（1），41－51。https://bit.ly/3zF8OD8
• 離人心上秋意濃，清晨地上蚯蚓多：為何秋天經常有大量蚯蚓出沒？跟地震有關嗎？
  http://bit.ly/3DYNMSG
• Orihara, Y., Kamogawa, M., Noda, Y., & Nagao, T. (2019). Is Japanese folklore concerning deep‐sea fish appearance a real precursor of earthquakes?. Bulletin of the Seismological Society of America, 109(4), 1556-1562.
  https://pubs.geoscienceworld.org/ssa/bssa/article-abstract/109/4/1556/571628/Is-Japanese-Folklore-Concerning-Deep-Sea-Fish

本文由 交通部中央氣象署 委託，泛科學企劃執行。

• 文／何其恩

地震災害真的這麼可怕嗎？綜觀 1900 年以來天然災害事件的死亡人數排名，第一名的確不是地震災害（根據統計資料，目前死亡人數最多的是發生在 1931 年的江准水災，造成約莫 200 萬人死亡）。但以前十名來說，地震災害就佔了一半了，分別是：2010 海地地震 31 萬人、2004 年印度洋大地震 30 萬人（南亞大海嘯）、1920 年海原大地震 27 萬人、1976 年唐山大地震 24 萬人以及 1923 年關東大地震 14 萬人。

這說明了地震災害對人類社會有一定的致命性。它沒辦法像颱風、豪大雨可以發布透過天氣預報，也不像土石流、火山爆發有明確的指標能提早預警，做出相對應的防災措施。以目前的科技來說，地震發生到具有強大破壞性的 S 波到達，只有短短幾秒的預警時間。雖然地震測報技術比起十幾年前大有進步，距離理想的防災機制還有一大段路要走。

這也是為什麼地震預測對我們來說這麼重要。如果真的能做到像天氣預報一樣，我們就有更充裕的時間針對震災做出對應的防災動作。這篇文章統整了地震前兆相關研究及背後可能的物理機制，讓我們來認識什麼是地震前兆吧！

地震前兆的線索：地震發生的物理機制對應的可能現象

地震發生前會有什麼現象呢？首先要探討地震發生的原因及過程。撇除火山爆發、隕石撞擊、人為活動⋯⋯等因素，世界上多數地震都是由斷層錯動產生的。

因為地球板塊無時無刻都在運動，當一個區域基於一些因素而鎖定，地層就會持續的累積應力。某處發生形變、岩石產生破裂，而使地層回彈，就是地震發生的物理過程。

在這個假設下，地震要發生前必須要有應力累積，這就是地震前兆的第一個突破口。如果我們能觀察、監測到異常的應力變化，或許我們就能推測地震什麼時候可能發生。

當然，應力畢竟是一種能量，我們需要藉由其他方式去觀測、計算。像是在應力持續增加下，岩層中的裂隙可能會越來越多、孔隙率可能也會改變，以至於深層的流體往上跑，讓地下水或土壤成分發生變化；又或者因為應力改變造成岩石的磁感率發生變化，進而導致大地磁場、電場，甚至是電離層的電子濃度發生改變。

接下來我們就來討論地震前兆研究中，幾種相對直觀的前兆訊號：地殼異常形變、地下水改變、小地震增加。

大地測量

大地應力的來源大多是板塊移動，換句話說，監測地表位移就是檢驗大地應力結構的方法之一。

最直接的測量方法就是在出露的斷層兩側加上應變計（應力計）、潛變計⋯⋯等測量儀器。例如在大坡國小裡就能看到裝在池上斷層兩側的「潛變計」，藉由潛變計的數據變化，可以得知斷層兩側的相對位移，進而了解大地應力的變化。

我們統計了不同的地震，以及地表變形的數據記錄，就有機會找出它們之間的關係式。像是日本地震學家坪川家恒就曾經提出「地殼異常變形的持續天數」與「下一個可能發生的地震規模」的經驗公式。

隨著科技的進步，遙測技術也應用在大地位移場的監測。一部分的科學家把注意力放在遙測資料上，它可以更大範圍了解整體地塊移動情況，克服難以部署設備的困境，像是 GNSS、InSAR⋯⋯等方法，不過它們的缺點就是解析度有限。

地下水監測

有時候深部的變化沒辦法直接反映在地表形變，這時我們就需要參考其他數據。地下水就是一個不錯的方式，主要可以分成兩個指標：地下水位變化、地下水成分變化。

後者比較好理解，一開始我們提到，在地震發生前應力累積的時期，地層可能已經出現許多裂隙，而深部的氣體就可以沿著這些通道往地面移動。如果遇到地下水層，氣體就會進入地下水，造成地下水組成的變化。

最常使用的目標氣體就是氡氣（Rn），它在空氣的組成非常稀少，主要存在地球內部。所以當地下水監測到異常的氡氣含量，我們就會推測可能有什麼原因造成地球內部氣體往地表擴散。1966 年的蘇聯，就有科學家在加爾姆地區的地下水井中觀測到氡氣異常，進而預測接下來發生的塔什干地震。

而地下水井的水位變化，地震發生前累積應力導致地層產生應變，可能會使地層產生微小的裂隙，改變地層的孔隙率及滲透率，而造成地下水位高度變化。921 集集地震前，車籠埔斷層附近地下水井的地下水位出現明顯升降的變化。然而除了地震可能影響地下水位變化外，包括降雨、大氣壓力、潮汐甚至人為抽水等其他因素都會影響地下水井的水位變化，因此地下水前兆研究尚有重重難關，還需要更多的觀測及研究。

異常的微震數量

在應力累積的階段，斷層上小小的破裂也會產生地震，這些破裂可能隨著應力累積而持續增加，地震數量也會增加直到主震發生。在中國海城地震發生前，就曾經觀測到微震的數量突然增加。

至於地震前應力會在哪裡累積？目前還沒有一個準確的答案，可能就在震源附近，或是完全沒有預期的遙遠區域！科學家們也在研究其中的可能。

從有形到無形：從大地電場及大地磁場看地震前兆

應力改變可能還會影響到什麼呢？除了在壓力表現之外，同時也可能改變岩石的磁感率。這時我們就有機會藉由觀測大地電場及磁場的改變，尋找地震前兆的線索。

可以想像地球就像一個巨大的發電機，時時刻刻都在產生電磁場，而這些原生電磁場會在地下岩層產生或大或小的渦電流，進而產生次生電磁場穿出地表。

如果地下岩石的物理性質改變，次生電磁場也會發生異常的變化，進而造成大地電磁場異常。而另一個理論是，當岩石破裂會產生電流，伴隨強大的電磁場。

像是中央大學的研究團隊，就曾經在美濃大地震前，觀測到震央周圍數個測站出現異常的電訊號，為地震前兆研究注入了一劑強心針。雖然以目前的技術及知識，沒辦法在每次大地震前都觀測到電場異常，但它確實是一個有利的研究方向！

太空也有地震前兆？跳脫地圈的電離層觀測

擴大來看，電磁場異常還會影響遠在太空中的電離層。921 集集大地震前三天，臺灣上空的電離層濃度相較於前 15 天的中位數有降低的趨勢；在四川大地震前也曾經觀測到四川地區上空的電離層濃度明顯減少。

為什麼會影響電離層呢？目前學界有非常多相關物理模型，像是岩層可能具有壓電特性，受到壓力就會釋放出正電，形成渦電流影響電離層；或是當岩石破裂產生的電流影響電磁場，使電離層中的電漿溫度升高、體積膨脹而導致電漿粒子減少濃度降低。不過相關的理論及研究尚未成熟，其中還有許多限制及假設。

地震前兆的其他可能性：從地球科學推演到更廣的科學層面

當然有人會問：「以前聽過動物行為異常也代表有大地震發生，難道動物行為不能當作地震前兆嗎？」

現在科學家也沒辦法給出明確的答案，因為動物的行為機制太複雜了！可能某些物種能捕捉到人類無法發現的前兆，但現在階段我們真的不能確認，今天冬眠的蛇大量跑出洞穴，是因為有地震要發生？還是有其他環境因子？或者牠們只是心情不好想要透氣而已？

這些可能的方法，需要靠更多跨領域科學家們合力研究，將可能的原因及現象一一分析，未來十年、二十年後，或許地震前兆研究可以更完整、更多元。

地震前兆的困境與展望

回到現實層面，既然有這麼多地震前兆研究方法，為什麼地震預測到現在還沒有像天氣預報這麼成熟的系統呢？

雖然理論看起來可行，實際上會遇到許多困難：

1. 地層結構比想像中的還要複雜，增加許多不確定性。

地層是非均勻的。理論上我們會形容底下的地層被鎖定、在累積應力，但現實上，是有些地方被鎖定、有些地方已經破裂、有些地方呈現韌性的穩定滑移⋯⋯。理論指出的現象沒辦法穩定且顯著的發生，因為存在太多變數了！

2. 一百條斷層有超過一百個可能的物理模式。

不同地方一定存在差異，何況同一條斷層也可能因時間推移產生改變。之前就有學者嘗試計算斷層的活動週期，但結果不如預期。當時算出的地震發生週期，就在下一次地震時，又脫離了原本的週期。這也說明了斷層活動不只具有空間變異性，也同時具有時間的變異性。

為了突破這個困境，不同領域都在努力精進。相信有朝一日人類能準確地預測地震，這是災防的一大突破，也代表更了解我們所在的地球！

延伸閱讀：

• 挑戰不可能的任務–地震前兆研究
  https://www.taiwan-panorama.com/Articles/Details?Guid=37afb3ec-03eb-470d-a78a-9cbee7a80857&CatId=9&postname=挑戰不可能的任務–地震前兆研究

• 地震預測：成功與不成功，行動與不行動
  https://www.pixnet.net/pcard/katepili/article/b92ab550-931f-11eb-862c-3572b6eebdd3

• 彙整分析台灣地震前兆監測資料
  https://www.itdr.tw/dispPageBox/getFile/GetView.aspx?FileLocation=PJ-SITEVC%5CFiles%5CPrjFiles%5C10425%5C&FileFullName=精簡報告.pdf&FileName=SR5098103323K2WQf.PDF

• 臺灣地區 109 年地震前兆監測資料彙整及分析
  https://scweb.cwa.gov.tw/Uploads/Reports/MOTC-CWB-109-E-01.pdf