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地震為何偏偏要是「地牛翻身」?翻身後的「地生毛」又可能是什麼呢?

臺北地方異聞工作室_96
・2017/11/05 ・5599字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

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y編按:我們常常會用「地牛翻身」來形容地震,但到底為何是地牛?明明世界各地或是台灣都有其他動物,烏龜、大象、地底人、鯰魚、豬、羊、蛇、熊等等,為什麼現在「地牛」變成了主流呢?而有些紀錄留下了地震前後的「地生毛」現象,又有可能是什麼呢?雖然目前還沒有研究確定這個因為地震出現的異象原因確切為何、無法給各位讀者一個確定的答案,但透過一層層的爬梳,去探索自然現象跟傳說之間的交織,亦是很有意思的過程。

最近工作室出品的桌遊《說妖》正在進行募資,因為募資解鎖的關係也介紹了「地牛」的傳說。翻找文獻之後,意外發現這個神秘又有趣的自然現象,覺得相當值得鑽研,才動筆寫下此文。

編按:現在趕上募資還來得及喔,詳情請參考集資頁面–《說妖

所謂的「地生毛」,指的是在地震過後的一兩天內,遍地生長或白或黑,類似動物毛髮的現象。有時不只地上,連民房和城牆上也會生長,長度寸餘至尺餘。

歷史上「地生毛」的文獻記載甚多,李善邦教授所著的《中國地震》中,便收錄了 53 個案例,其中最早的是西元 535 年 12 月的「都下(南京)地震生白毛,長二尺。」至於最近一次的地生毛案例,目前筆者找到的是 1878 年 6 月 12 日的無錫地震,由外國人 Macgowan.D.J 所記載:「⋯⋯兩天之後的夜裡這裡又發生了一個強震,在城牆的內部和外部都長出了銀鬚那樣的白髮,有 3 至 4 英寸長,小孩們拔出來,很快收集了一把。」

安西大地震作圖,圖/wikipedia commons

由此可見,「地生毛」雖然罕見,卻並非是單純捏造的傳說。然而對其成因,由於難以研究,幾乎無人了解。有趣的是,該現象可能也促使了「地牛翻身」成為主流地震傳說。本篇文章,除了分析「地牛翻身」傳說的流變之外,便是要對「地生毛」現象,進行可能的成因探討。

不只地牛會翻身

可能很多人不知道,「地牛翻身」是臺灣獨有的特殊傳說。然而不只「地牛」,臺灣位處於歐亞板塊與菲律賓海板塊交界,地震頻仍,早在漢人移居這座婆娑之島前,島上的原住民族早已流傳著各式各樣的地震傳說。

根據莊美芳教授的研究,臺灣原住民的地震神話可分為六類:

  1. 支撐大地的動物身體動就發生地震
  2. 支撐大地的神或巨人身體動就發生地震
  3. 觸怒神靈而引發地震
  4. 搖動世界柱引發地震
  5. 地震時呼喚祖靈以停止地震
  6. 大地氣息擾動引起地震。

其中,最常見的是前兩種,地牛就是屬於第一種。

清水大地震舊圖,圖/by Bill-Chiang@flickr。

原住民地震神話的採集一直到日治時期才開始。泰雅族中,流傳地震是因為地中的熊、海中的鹿或地下的鯉魚,翻身而引起的。鄒族和布農族則流傳著螃蟹和鰻魚(蛇)相爭,造成地震與洪水的故事。阿美族和平埔族的巴喏茲黑族,在日治時期都有「地震豬」的說法。阿美族說地震是「地底下的豬搔擦身體所致」;巴喏茲黑族則說地震是地下的大山豬「巴魯匝庫」搖動身體所引起。

至於本文所關注的「地牛翻身」,最早見諸於日治時期的紀錄,是阿美族南勢蕃說:「地中有水牛,累了,動動身體,便引起地震。」以及鄒族阿里山蕃所說:「地震是在地中的、有如牛、名叫『哇茲姆』的獸,搖動牠的身體時所發生的。」

明明那麼多動物都翻過身,為什麼只有地牛成為主流?

由於漢人對牛有特殊的感情。

臺灣其實自古無牛。大家耳熟能詳的水牛和黃牛,是在荷治時期由荷蘭人引入的。1624 年,時值大航海時代,荷蘭東印度公司為了建立與明朝和日本貿易的據點,從澎湖轉移陣地來到臺灣。

由於開墾土地需要大量的勞動力,荷蘭人又缺乏本國移民,便大量招引漢人移民臺灣,形成特殊的「共構殖民」。也就是「荷蘭人提供軍事與行政架構,漢人在其保護之下進行開墾」。而為了幫助開墾,才在這個時候,自澎湖引進了拉車的黃牛,又自爪哇引進耕田的水牛,自此開啟漢人與牛深厚情誼的濫觴。

牛與農民朝夕相處,是不可或缺的勞力來源,一頭牛支撐著一整個家庭的生計,這讓漢人對牛有著非比尋常的感情。不僅有著「不吃牛肉」的習俗,甚至年老的牛也不會遺棄或殺死,是近乎親人一般的對待。這導致這麼多的地震傳說中,與牛相關的「地牛翻身」傳說,最容易被接受和流傳。

漢人對牛有特殊情感,圖/by Tappancs@pixabay。

然而,除了漢人對牛隻的特殊感情之外,還有一個更根本的原因:那便是地震過後的「地生毛」現象。

「地震生毛」的說法,在漢人的觀念中一直都有(先前有提過李善邦教授收錄了從古至今共 53 則紀錄),文獻中也時常將其形容為豬鬃、牛毛或馬尾。比如金門志:「嘉慶十六年夏,夜有聲自東南來,地震。明日,地生黑毛,長寸許,類豬鬃。」或是《斯末信齋雜錄》載:「彰境地生牛毛,長寸許,旋即震動。」然而一直以來都只是覺得像,並沒有真的認為地底下住著動物。

一直到日治時期,原住民的口傳故事被記錄下來,原漢之間文化交流,才逐漸看到傳說被「地牛」影響的痕跡。例如日本官員東方孝義記載,1906 年嘉義梅仔坑大地震時,有人在山上地裂之處,發現一條牛的大尾巴,因此盛傳地底下住著一隻地牛;或者日治時期的詩人賴惠川的〈竹枝詞〉寫道:「連人帶屋北移南,決岸崩堤草嶺潭。聞道地牛毛一振,能令大地作搖籃。」

種種紀錄顯示,「地牛翻身」的傳說不再只存在原住民之間,同時也在漢人之間流傳。甚至到了今日,因為媒體傳播的關係,在各個原本沒有地牛傳說的原住民族,也漸漸採錄到了「地牛翻身」的地震傳說。

「地牛翻身」儼然成為了臺灣地震傳說的主流。

但是,地生毛到底是什麼?

筆者進行研究時,恰好發現中國微信的公眾號「地震三點通」,幾個月前也寫了類似的探討文章:《地生白毛之謎》。文章內總結了「地生毛」的四種可能成因:蜘蛛網、植物根、化合物結晶、菌絲,以下筆者將分別進行分析。

首先,蜘蛛網的說法筆者認為最不可能,這並非蜘蛛無法在一天之內結的遍地都是蛛網——實際上這樣的現象發生了很多次。例如2016 年夏天澳洲發生了豪大雨,洪水逼得數百萬的蜘蛛必須織網逃生,2012 年、2015 年也都發生過類似的情況。這是因為蜘蛛必須利用絲,藉由風力來進行移動所導致的,這還有個美麗的名稱叫「天使髮絲」。

遇到各種天災,蜘蛛必須織網來逃生,圖/by AdinaVoicu@pixabay。

筆者認為這個說法不可能的原因很簡單:因為遍地的蜘蛛網根本就不像動物的毛髮——完全不像,看圖就知道了。就算古人看到這個景象也只會認為是蜘蛛結網的異象,不會聯想到是地生毛才對。也許該作者也認為這個說法有些瑕疵,內文還提到了地震時會發生的另一個特殊現象——「地震靜電」——來輔助這個說法,認為蛛網會因此直立。但蛛網相當纖細,風一吹就會交纏,筆者懷疑是否有這個可能。

內文提到的第二個可能,是植物的根鬚。

作者提到了一個案例:1976 年,在江蘇海安縣發生了一起地生白毛事件,白毛有一、二尺長。該現象發生在附近幾戶農民的房屋內,經研究後得出,白毛是房子周遭植物延伸的根,之所以向天生長,乃是這些房屋建造在原來的水田之上,屋內濕氣過重所導致。

然而就筆者了解,該事件與地震其實並不相關,植物也並非如文獻中記載,是在地震後一兩天所形成。所以嚴格說起來,雖然植物的根鬚確實很像動物的毛,但並不能算是「地生毛」的案例。

作者提出的第三個可能,是化合物的結晶。

結構性的地震源自於板塊擠壓的應力釋放,同時也伴隨著地溫升高的現象。內文解釋,可能是地殼中某些低沸點的化合物因此昇華,到了地面遇到冷空氣再凝華,結晶之後才造成遍地白毛的現象。的確,在一定條件下形成的結晶,是有可能被看成毛髮的,這個說法有其道理。但一來我們根本無法確定究竟是何種化合物,二來筆者也不確定這麼快速的凝華,是否可能產生長度足夠被稱為「毛」的結晶,因此不予以討論。

至於第四個原因「菌絲」,則是筆者認為最有可能的「地生毛」現象的成因。

有什麼菌類長得像毛呢?圖/by HeyouRelax@pixabay。

到底哪種菌長得這麼像毛?

之所以這麼說,是因為在某些地生毛的文獻中,有著點燃之後,產生臭味的說法。這是動物性蛋白的特徵。菌類的菌絲也有相同的特徵。而且要在一至二天這樣短的時間內,從無到有的萌發,對於生長快速的菌類,似乎也不是什麼難事。

但是,真的有菌類長的像毛髮的嗎?有的,「髮菜」就是其中一個例子。

顧名思義,髮菜正是因為它長的像頭髮而得名。但可能鮮少人知道,髮菜其實是一種藍綠菌,又被稱為「髮狀念珠藻」。

髮菜是長得很像毛的藍綠菌,圖/by Polyhedron@wikipedia commons。

髮菜適合生長於沙漠和貧瘠的土壤,和草共生,遇雨萌發,不過生長緩慢,一年僅能夠增長 6%。髮菜在中國的主要產地是北方各省,「地生毛」經前人統計,經常發生於春夏季的中國南方。綜合以上兩點,髮菜雖然有著與毛髮相似的外形,但很顯然並非我們要找的人選。

還有可能是怎樣的菌類呢?

說到菌類這個詞,其實可以分開成差異頗大的兩類:細菌和真菌。真菌下要再細分,又可分為微孢子蟲門、壺菌門、芽枝霉門、新美鞭菌門、球囊菌門、子囊菌門、擔子菌門等七個門,以及捕蟲黴菌亞門、梳霉亞門、蟲黴菌亞門、毛黴菌亞門等四個亞門。

人類對真菌所知甚少,科學家預估真菌約有 150 萬-500 萬個物種,然而目前正式被分類的僅有 5%左右。因此要真正找出是哪種真菌造成了「地生毛」現象,近乎是不可能的任務。但還是可能利用刪去法,得出較為縮限的答案。

微孢子蟲門、壺菌門、芽枝霉門、新美鞭菌門等等幾門,若非是寄生的單細胞生物、小到肉眼難辨,不然就是不會形成足夠被稱為「毛」的菌絲,因此予以排除。

擔子菌門是真菌中最高等的一門,共有 2 萬多種,全為陸生,包括蘑菇、木耳等常見的菇類。地下的菌絲體盤根錯節,然而並不會形成類似毛髮的構造,因此也予以排除。

球囊菌門可和植物的根或蘚苔的假根形成「叢枝菌根」,協助寄主吸收無機鹽類。子囊菌門是真菌界中種類最多的一個門,其中除酵母亞門為單細胞外,其餘種類都是多細胞,如冬蟲夏草、黑黴菌、青黴菌、羊肚菌等等。這兩者以及剩下的四個亞門,是較有可能成為「地生毛」現象成因的候選人。

phycomyces nitens 或許有可能是地生毛的菌類,圖/by Neil Kelley@flickr。

有趣的是,筆者在查資料的途中,在國外論壇上看到一則針對家中地下室地板忽然長出頭髮的討論。網友告訴他,這是一種叫作phycomyces nitens 的真菌,只會生長在糞便或骯髒的地方,甚至叫它poop fungus,「糞便菌」。點開圖片一看,才發現這也太像是人或動物的毛髮了!

據說這種真菌主要生長在歐洲地區,與它同屬且外形接近的 phycomyces blakesleeanus 則生長於美洲,這個屬目前除了這兩種真菌之外,沒有其他物種。而 phycomyces,便是屬於毛黴菌亞門的真菌。

雖然如此,我們並不知道中國地區是否找得到 phycomyces nitens 或與其親緣相近的菌種,更不知道這類型真菌與地震之間的聯繫,因此並不能說是真正破解了「地生毛」現象,只能說是找到了一個模糊的方向。後續的真相究竟是如何,還要待後續學者的研究。

結語

說了這麼多,來整理一下文章的脈絡。

簡單來說,雖然原住民一開始有許多地震神話的傳說類型,但在漢人對牛的特殊情感,以及根深柢固的「地震生毛」傳說之下,讓「地牛翻身」成為了臺灣目前最主流的地震傳說。其影響力甚至回過頭影響了原本沒有該傳說的原住民族,成為其文化的一部份。

而「地生毛」的成因,可能肇因於地震後,地下水脈移動,或是地形改變等等原因,產生類似發黴,真菌在一兩天內增生的情況。至於究竟是哪種真菌形成形似毛的菌絲,由於人類對於真菌的研究不夠透徹,目前還無法給出特定答案,但可以大致縮限在球囊菌門、子囊菌門,以及餘下的四個亞門之中。而目前筆者找到,外形最像毛髮的,當非 phycomyces 這個屬之下的品種莫屬,造成「地生毛」現象的真菌,也許便是生存在亞洲較溫暖地區,隸屬於 phycomyces,尚未發現的品種也說不定。

2020/05/06 編按:我們也嘗試參考本文的資料,做了一部非常有趣的布袋戲影片喔,一起來看看吧:

參考資料

  1. 莊美芳,《論臺灣原住民族地震神話類型——兼論排灣族群地震神話的特殊性》。
  2. 陳忠信,《解釋與安頓——試論台灣原住民地震神話之治療義蘊》
  3. 陳忠信,《試論台灣地牛神話的形成與發展》
  4. 台灣的自然資源與生態資料庫-農林漁牧
  5. 溫宗翰,《地震的由來:你知道「地牛翻身」是臺灣本土創生的地動傳說嗎?》
  6. Discovery|地生白毛之謎
  7. 地上為何長「白毛」
  8. 真菌
  9. “WTF is growing out of the floor in my basement? It looks like glossy human hair and it is freaking me out.” 

楊海彥/
畢業於台灣大學生化科技學系,而後就讀實踐大學工業設計所,沒念完就跑出來開工作室。目前專注於把台灣文史和民俗元素轉化為故事,設計實境遊戲、桌遊和說。
嗜讀奇幻文學,喜愛電影,比起咖啡更喜歡茶,卻養一隻以咖啡為名的貓。

新時代的到來,就像一陣狂飆的颶風,將一切連根拔起。臺灣妖怪們被迫帶著傳統的記憶,躲進人心的空隙。妖怪掙扎地生存著,等待著消亡的結局。
不知從何處開始,流傳著一個名叫「說妖」的儀式。傳說中,在儀式堅持到最後的人可以召喚出妖怪,實現願望。
臺灣妖怪桌遊《說妖》,熱烈募資中!
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臺北地方異聞工作室_96
23 篇文章 ・ 253 位粉絲
妖怪就是文化!北地異工作室長期從事臺灣怪談、民俗、文史的考據和研究,並將之轉化成吸引人的故事和遊戲。成員來自政大與臺大奇幻社,從大學時期就開始一起玩實境遊戲和寫小說,熱愛書本、電影和實地考察。 歡迎來我們的臉書專頁追蹤我們的近況~https://www.facebook.com/TPE.Legend

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金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

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結語

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參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

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為了讓地球科學更好,快去下載吧!氣象局把所有珍貴的地震資料都放在那裡了!——臺灣地震與地球物理資料管理系統
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・2022/08/22 ・3186字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 文/陳儀珈

臺灣是全世界地震測站密度最高的地方,然後呢?

臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊交界處,古往今來,從 1935 年新竹-臺中地震、1999 年集集大地震到 2016 年的高雄美濃地震,這座島嶼挺過無數次強震的襲擊,更催化出驚人的地震測報實力與研究能量。

自日治時期設置了全臺第一座地震儀至今(2022 年),在 120 多年內,現在的臺灣已經擁有全世界地震測站密度最高的地震觀測網:共超過 700 座測站,平均不到 10 公里就有 1 座,一年平均可偵測到超過 3 萬次的地震!

新竹站的地震儀,可以 24 小時監測並記錄地動情形。圖/地球物理資料管理系統

從預算籌措、技術研發、測站建置、通訊與電力接通、儀器維護到資料處理與信號監控等,每一座地震觀測站的背後,都耗費了無數地球科學家們的心力和血汗,他們辛勤地上山、下海、鑽井、拉線,投入大量的人力、時間和資金,就是為了挖掘更多地球的秘密。

每一分、每一秒,都有可觀的訊號湧入中央氣象局的儀器,然而,人們到底要怎麼做,才可以讓這些得來不易的寶貴資料發揮最大的效益呢?

中央氣象局的做法是——將它們全、數、公、開!把臺灣地震與地球物理的觀測資料,無償開放給全世界下載使用!

2008 年初試啼聲、2020 年脫胎換骨!

自 2005 年起,中央氣象局地震測報中心開始規劃這個整合型地震相關資料的開放平台計畫,並在 2008 年 8 月正式上線,命名為「地球物理資料管理系統(GDMS)」。

舊版地球物理資料管理系統(GDMS)的網站畫面。圖/截圖自地球物理資料管理系統

可惜的是,當年 GDMS 採取「會員制」,使用者需線上申請,經過審核方可啟用帳號,也限定僅有「國內」的相關學術人員才能成為會員。

此外,隨著上線時間一長,原系統的功能及資料服務已無法滿足所有使用者的需求,例如資料並未使用國際通用格式、更新不夠即時、儀器參數不完整等等問題。

有鑑於此,中央氣象局和中研院地球所攜手合作,建置了全新一代的「臺灣地震與地球物理資料管理系統(GDMS-2020)」,取消原先僅開放國內學術人員下載的限制,轉型為向全世界開放,所有人都能在此下載地震和地球物理的觀測資料。

新版的 GDMS 也針對資料管理進行全面優化,設計了標準化的流程,讓整體資料典藏變得更穩定更即時,資料品質更有保障。新增的詮釋資料(metadata)也讓使用者得以從原始資料(raw data)分析出更真實的物理量。

走向國際化的地震資料中心!

在地球科學界中,美國 IRIS、歐盟 ORFEUS、日本 NIED 是公認的三大資料服務中心,負責提供即時、高品質的地震與地物資料。

無論是資料格式,還是系統管理,臺灣的 GDMS 也向這幾個單位看齊,藉由向全球研究人員開放地震與地球物理資料,不僅能夠促進整體地球科學的發展,也讓臺灣在地球科學界的能見度更高,展現我國在地震領域的研究和技術能量。​

現在,無論你是地球科學的學術人員,或是對地球科學研究有熱情的愛好者,只要進入這個網頁註冊帳號,就能取得即時又完整的地震與地球物理資料。​

新一代地球物理資料管理系統(GDMS-2020)的網站畫面。圖/截圖自地球物理資料管理系統

完整性、通用性:最全面、最沒有門檻的研究資料

根據中央氣象局的介紹,GDMS 提供的資料大約分為三個類型:地震資料、地球物理資料,以及儀器的詮釋資料,提供連續的觀測紀錄,擁有資料上的「完整性」。

其中,地震資料來自各式各樣的地震儀,例如短週期地震儀、強震儀、寬頻地震儀、井下地震儀所記錄的震動波形,取樣率每秒 100 點;地球物理資料包含全球導航衛星系統(GNSS)所記錄的地表變形、水位計的地下水位、磁力儀的地磁強度,取樣率每秒 1 點;​詮釋資料則記錄了​儀器管理相關的資訊,包含測站位置、營運歷史、維護紀錄、儀器響應(instrument response)等內容,讓研究人員得到地動訊號真實的物理量,在分析資料的過程中扮演關鍵性的意義。

臺灣的地震資料,全世界都可以用!​圖/報地震 – 中央氣象局

為了讓研究人員下載地震和地物資料更便利,GDMS 參考了其他國際地震中心的做法,從資料查詢、瀏覽與下載的介面,到符合國際標準的資料格式,具備資料上的「通用性」。

觀測資料的格式如下:

  • 地震波形資料:miniSEED、SAC 和文件檔格式
  • GNSS 資料:RINEX 格式
  • 地磁資料:  IAGA2002 格式
  • 地下水位: 純文字檔​

詮釋資料的格式為:

  • 地震儀:管理上採用 dataless SEED 以及 StationXML 兩種格式,使用上另提供 Poles and Zeros 檔案
  • GNSS、水位計和磁力儀:純文字、試算表或資料表等方式儲存,同時相關資訊亦全部轉入資料庫線上管理。​

即時性、國際性:幾乎即時的更新頻率,開放給全球學術界!

​標榜「即時性」的 GDMS ,更新資料的速度到底有多快?

為了讓研究人員在強震後能夠立刻進行分析,所有地震波形資料會持續開放至此時此刻的前 15 分鐘。而地球物理資料每日產製 1 個檔案,也就是說,今天可以拿到最新的資料是前一天的檔案。

規模超過 6 的地震發生後,GDMS 會自動擷取所有對應的地震波形,在一個小時內放在首頁供所有人瀏覽及下載,避免在地震過後湧入過多的索取而影響網站的服務效能。

登入新版 GDMS 後可在首頁瀏覽規模 6 以上的地震所自動擷取的地震走時波形,此例為 2022-06-20 M6.0 花蓮地區地震的 TSMIP 加速度波形,橫軸為震央距,縱軸為走時。圖/地球物理資料管理系統

此外,GDMS 也保存了從 1991 年 1 月 1 日至今的「地震目錄」。

由於地震觀測站收到的原始訊號是不停的連續波形,一般研究人員若要進行地震研究,需要耗費極大的人力和時間成本,土法煉鋼地從波形中挑出地震的波形。

地震目錄在 GDMS 網站上所呈現的樣貌。​圖/地球物理資料管理系統

GDMS 所提供的地震目錄,是由地震定位專業的夥伴們,從連續的波形中一一挑選而成,不論是在學術或災害研究上,都是非常珍貴的資料。目前系統中最新的地震目錄可提供到當下的前 1 個月,地震目錄跨越的時間超過 30 年,累積地震數超過 75 萬筆,毫無疑問是地震相關研究的一份瑰寶。

透過中研院梁文宗博士,向全球地震學界宣布新一代的 GDMS 正式啟用!​圖/截圖自 IRIS

為了讓 GDMS 在國際上更有能見度,日前中央氣象局已正式向國際數位地震觀測網聯盟(International Federation of Digital Seismograph Networks,簡稱 FDSN)申請註冊數位物件識別碼(Digital Object Identifier,簡稱 DOI),進一步強化 GDMS 的服務品質。

未來,GDMS 不會停下進化的腳步,在中央氣象局與中央研究院的合作下,除了測站數量將不斷擴大、進行儀器的汰舊換新,還預計開發一套新儀器維護與參數連動機制,確保觀測資料與詮釋資料的可靠性,並隨時關注和參考使用者的回饋與需求,進行滾動式的修正,持續擴充 GDMS 的功能。

參考資料

  1. ​中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統​
  2. Thread: Taiwan CWB Seismological and Geophysical Data is officially OPEN from the new GDMS​
  3. 地震測報中心蕭乃祺、甘志文、莊雅婷。〈建置國際化的地震資料中心〉。

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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。

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?

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!

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。

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。

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!

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。

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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