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風調雨順是盼望,超前部署才能在鬼門關前阻擋 ── 深訪水土保持局局長李鎮洋

鄭國威 Portnoy_96
・2020/08/05 ・7897字 ・閱讀時間約 16 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

行政院農業委員會水土保持局。
圖/wikipedia

中興新村我熟得很,週末若想出門散心又不知去哪,住在臺中近南投的我,十之七八會帶著家人開著車,到這個被暫停的時空,貪婪地享受陽光下綠得刺眼的樹木跟草地,到麵館吃碗外省口味牛肉麵、吞一盤滷牛腱,再數數靜巷裡有多少貓主子。

縱使來過中興新村多次,我卻不知也沒注意到,原來農委會水土保持局(以下簡稱水保局)就在這。外觀不起眼的水保局建築只有兩層樓,中間有個大大的中庭,牆上貼著紅底黑字的春聯,「風調雨順」四個字掛在這再中肯不過了。看見牆上的壁掛式電風扇、四周的綠植盆栽,感覺像是到了農村四合院與小學的綜合體。這次公部門 X 科學傳播專題,我們來到中興新村請教水保局的李鎮洋局長,在面對大大小小的災害、形形色色的開發,身為臺灣 74% 土地總面積,也就是所有山坡地的重要管理機關,覺得該怎樣做科學傳播、與民溝通?

水保局局長李鎮洋接受泛科學專訪

「以前讀科學的,或是像我們這種水跟土加起來是泥巴的,所謂的工程人員,都比較踏實樸實,有什麼說什麼,比較不會包裝,但跟大眾溝通不得不做調整。」畢業於臺灣大學土木工程學研究所的李鎮洋,自 104 年起擔任局長,雖然以工程人員自稱,但受訪時語速不低,最近還在水保局官方 Instagram 開張的影片裡現身,戴著粉紅色口罩跟小編(應該是局裡的同事)用輕鬆的方式介紹水保局如何做防災整備。

李鎮洋說,水保局起初的任務就是負責平衡山坡地範圍內的開發跟保育。民國 83 年水土保持法誕生後,則更偏向保育。然而,此前山坡地上早已處處開發,有壓力,也有各方勢力。「對水保局來講,我們希望(山坡地)合法開發利用。合法包含土地的合法、程序的合法,不會造成保育的壓力,也就不會造成災害,造成下游的損失等等。」他說。

理想是這樣,但做得到嗎?

李鎮洋表示,在開發過程中,水保局扮演整合協調者,所以開發案成不成功的壓力不會落在水保局上,但水保局的確面臨來自環保團體的壓力。「比如我們為了要保護環境,可能不得不去做一些野溪整治或邊坡處裡。(環保團體)常常會覺得我們在破壞。」

野溪整治的 101 道難題

難道不是破壞嗎?我自己屢屢親眼或在臉書上看到被「整治」的野溪照片,都心疼到有點麻木。

然而李鎮洋覺得這是欠缺溝通跟對野溪不夠理解。「什麼叫野溪?野溪是平常沒水,只有颱風豪雨才有水,這個時候,你說魚怎麼游上去、怎麼保護那個魚?平常都沒有魚呀。」李鎮洋解釋。

他接著說明野溪裡的確有深潭跟淺灘,深潭裡長年有水,魚在野溪有水時可能會往上游,所以會保留深潭,淺灘則盡量。但其他部分若不施作保護,山坡一崩滑,土方就會將深潭覆蓋,結果更糟。

「(環保團體認為野溪)本來看起來非常自然,那你現在把它變成有護岸、中間有攔沙壩等等,他覺得這個動物上不去。這個其實我們各分局也跟環保團體溝通,溝通的結果是,他們也能體諒我們不得不做,有一些還是很堅持,這個持續溝通。」李鎮洋表示所謂的破壞,事實上是為了保護而不能免的措施,而且實施時間很短,通常半年、一年內就完成,對動植物來說衝擊的時間很短,一個工程做完之後不到三個月,全部都恢復。

真的嗎?李鎮洋表示許多環保人士不相信,水保局便請生態專家調查,結果的確如此。「過程最重要的就是建立信任感,我們的數據他信不信任?我們的說法他信不信任?我們說不會破壞或者破壞是有限的,他信不信任?有些人可以接受我們的說法、有些人不能接受,我們要持續地建立信任感,一直提出不間斷的科學證據或科學調查。」(註:我無法為水保局背書,但在這次專訪盡所能忠實呈現局長觀點。後續會收集各方觀點,也歡迎大家提供意見。)

「當同仁到現場接受立法委員、地方民代、縣市政府或是民眾建議,說有崩塌或崩塌風險,要趕快執行工程,我們憑什麼說這個案子可不可以做、會不會影響生態、有沒有什麼動植物以這裡為重要棲地,是不能碰的?以前沒有人知道,只有做了。後來環保團體出來了,已經來不及了。也許真的做錯了,因為我們不知道,他也認為『你怎麼不知道,你政府耶!政府應該是萬能的。』」李鎮洋表示,以前的確許多時候是不知道。

於是水保局不斷擴大建立生態檢核系統。從民國 96 年開始,先就石門水庫集水區內的工程做生態檢核,累積成果後,持續增加涵蓋範圍。民國 103 年底,水保局制定了「環境友善措施標準作業書」,將生態檢核納入工務流程,2,000 萬元以上且位於高度敏感區的工程為主要適用範圍。接著,行政院公共工程委員會則於民國 106 年訂定「公共工程生態檢核機制」,要求新建公共工程都需要辦理生態檢核(除了災後緊急處理、搶修、原地復建等)。

然而水保工程每年大大小小超過 2,000 件,分佈全臺、工期較短,生態團隊也看顧不來,李鎮洋為了讓同仁清楚工程對生態的影響,於前年(107)建立了「集水區友善環境生態資料庫」,收集來自林務局、特有生物保育中心,以及國內研究學者的發表,把生態跟重要生物的範圍標註起來,「再來是環保團體曾經關注的、媒體報導過的,只要是能收集得到的,我們就放在圖說裡面。」

「集水區友善環境生態資料庫」示意圖。
圖/「集水區友善環境生態資料庫」系統(民眾版)

(可參見 109 年 3 月 農委會出版《農政與農情》期刊之〈掌握生態情報,強化生態檢核〉)

李鎮洋表示,該資料庫現已收集超過 20 萬筆,為全臺灣最大的生態資料庫,讓同仁避免踩到地雷,衝突情形就慢慢越來越少,「除非什麼東西是沒有人看過、沒有人知道,那當然我們也不知道,那就沒辦法。」綜整各方情報分析之後,水保局區分出一級跟二級檢核區,一級檢核區內的工程由生態團隊全程協助、執行生態評估分析,與工程執行機關、設計監造、施工單位密切討論方案後才執行,確保棲地不受過度干擾、能迅速恢復;一級以外皆屬於二級,由工程單位按照資料庫的生態情報研擬生態友善對策。若你有興趣,可以到「坡地環境共同服務平臺」看看,點選地圖的不同圖層。

「坡地環境共同服務平臺」示意圖。
圖/「坡地環境共同服務平臺」

水保局平時也會上網蒐集輿情,若是發表在臉書上的批評,水保局通常會主動留言,說明工程的理由跟考慮。「如果做不夠好,我們也會改進。比如說也許可以採取更好的方式,我們去問他建議用什麼樣的方式,如果方式還不錯,這個個案可以馬上改,我們就改了。如果不能改,我們下次在別的案子裡面當作案例。」李鎮洋說水保局的治理組專門負責到六個分局宣導案例、網友批評的意見、以及未來該怎麼做。(我發現最近臺東就有個案例

有批評檢討,也有自豪案例。納入生態檢核十多年來,水保局在阿里山鄉的「頓阿巴娜野溪整治五期工程」、臺中東勢區的「四角林野溪整治工程」分別得過國家永續發展獎跟公共工程品質金質獎。大家不妨搜尋看看相關資訊,或是親自前往踏查一番,我自己就打算有空去看看。

若要舉一個面臨各方需求跟壓力,最終達成多贏的案例,李鎮洋認為大肚山上的中部科學園區算是。他表示當初中央希望在山坡地上大規模的開發,因此依照水土保持法,要設多座能防洪的滯洪沉砂池,才能在颱風豪雨時調節流量,蓄積雨水再安全排放至下游。不過臺中市政府考量園區鄰近市區,因此要求大幅提高滯洪設施的規格,隨之加大了量體;與此同時,當地居民則希望滯洪沉砂池能作為運動休閒公園,業主則通常不希望能用的土地因此縮減,環保團體也有許多意見……。

「還好那案子算成功,因為開發業者是科技部的中科管理局,中央政府比較好談,做個調整,把滯洪沉砂池變大、變緩和一點,上面就可以設運動設施、網球場、羽球場等。」水保局為此修正了相關規範,李鎮洋說,既然這樣做,固定設施也得盡量減少,讓水、砂可以很快消退恢復,也不會造成災害往下沖,需要相關配套,整合於水保計畫審查過程裡。後來各方都同意,如今八座滯洪公園被譽為水保示範工地,成了地方社區、園區員工舒展身心的樂園,豐富的濕地生態還讓台積電的員工成立生態保育團體,紀錄出沒的鳥類有哪些。

李鎮洋說:「我們不像環境影響評估可以直接駁掉(開發),因為水土保持計畫審核已經是在整個過程的後面了。前面都許可,環境影響評估都過了,最後才是(水土保持計畫審核)。我們怎麼再去駁掉前面的?只能盡量減少衝擊,用工程、植栽、園藝等各種方法,讓大家的利益整合。」

「以前老師跟我們講:『知道水土保持學系是什麼嗎?你們是醫生知道嗎?』」李鎮洋表示,如何讓河川溪流不氾濫,山坡地不崩塌,就像維持身體血管組織健康一樣,因此水保人員一直自許為大地的醫生。就如現在醫生會遇到病人、家屬、藥廠、老齡少子化、健保核刪、醫院內政治、或突如其來的疫情等各式各樣的挑戰,在開發與保育、工程技術與網路輿論之間,大地醫生也必須時刻警醒、應變,對多變的環境保持謙遜。

水保防災意識的超前植入

大地醫生可不能只等疾患纏身才治病。為了讓全民更了解水土保持的目的跟重要性,水保局大力投入宣導。從印書、發摺頁,話劇演講、徵文徵圖,再到現在的 AR/VR。「你可以從老鷹的視角去看為什麼會崩塌,可能是因為被違法開發、沒做水土保持,體感座椅會跟著動,如同自己正在飛。」李鎮洋很驕傲地說水保局將 VR 結合宣導是全臺第一,學生很好奇也很喜歡,坐一次不夠還要坐第二次。

為了扎根,水保局針對小學生製作的內容還分為低中高年級、有/無注音版、書還做成立體書,每週兩次透過行動書車送到偏鄉學校,用夜市會有的簡單遊戲如套圈圈來寓教於樂。「我們現在建立了 102 個水土保持酷學校,提供很多水土保持教具圖書,當學校的環境教育教材,然後把附近學校、社區也能納進來。」李鎮洋說。

想要成為酷學校也不容易,水保局接到學校申請後,會評估學校是否能融入課程、老師是否做足準備讓學生參與。李鎮洋以新竹關西東光國小為績優典範,該校校長積極規劃,與水保局長期合作,加上位在山區,學生家可能就位於開發的山坡地,家長也可能從事相關行業,更需要面對水保議題。聽了局長描述,聽得讓我也想去參觀拜訪。

不過校園宣導好像都針對國中小,高中呢?李鎮洋局長坦白說:「高中生有升學壓力,不考試是不會看的啦!」

針對成人的部分,水保局除了提供一般的科普資訊跟防災訊息,李鎮洋表示「土石流防災專員」的招募與培訓特別關鍵。

防災專員?老實說要不是來採訪前做了一些研究,之前我從沒聽過。李鎮洋話說從頭:早期雨量測站大部分屬於氣象局,一部份則屬於臺電或水利署,大多位於平地,理由是平地人口多,但容易有土石流災害的山區反而少有測站。「這個社區在這裡,但監測站在那裡,太遠,這邊有下雨,那邊沒下雨,發布警訊就會不精準。」李鎮洋說。

為了改善這種狀況,水保局便將簡易雨量筒提供給山區的村里長,教他們觀測跟回報。不久後敏督利颱風(民國 93 年)來襲,造成中臺灣嚴重災情,尤其是大甲溪沿岸的松鶴部落。事後調查發現儘管當地發生嚴重土石流,六十戶受災,卻只有一人死亡,雖然不幸,卻也是大幸。當地居民在調查訪問時表示,就是因為一個多月前水保局同仁帶著雨量筒請村里長幫忙監測雨量、溝通自主疏散避難,讓他們對雨量產生警覺,才會在政府發出警報之前就行動,保住了大多數人生命。

是痛定思痛,也為了超前部署,從隔年起,水保局開始招募跟訓練防災專員,至今已達 3132 人(歷年總培訓人數)。招募對象以土石流防災保全區裡的村里長優先,有興趣者也都歡迎,經過訓練跟檢定,就會被授予資格。由於防災專員需要協助公務,面臨風雨衝擊、得上山下谷,水保局也提供保險跟裝備,並開發系統,讓他們利用手機簡訊、LINE 通訊軟體及土石流防災資訊網 APP 傳送雨量資料、通報災情及接收土石流警戒訊息。

李鎮洋接連說了多個防災專員即時撤離住戶,救了許多人性命的案例,不免激動。

「防災專員第一是幫我們觀測傳遞雨量。第二是當發布黃色警戒、紅色警戒,幫我們傳遞給當地人。第三,如果發生災害要通報我們。第四,要幫助疏散避難,協助鄉鎮公所或軍方警察消防,跟我們保持密切聯繫。」李鎮洋表示,這樣的社區叫做自主防災社區,平時有輔導團隊協助辨識社區風險,例如環境裡哪些地方可能崩塌、發生土石流、多少戶有危險、高風險的有幾個人、他們的姓名電話住址……並提供資料跟教學,將居民統合為自主防災組織。「例如你年輕有車,接到警訊要疏散,你就載你的阿公阿嬤叔叔伯伯,你顧誰、顧幾個、車怎麼走哪條路安全,哪裡是庇護所……大部分是活動中心、消防所或者學校的禮堂。」

民國 98 年莫拉克來襲,除了小林村的悲劇,當時臺灣中南部、東部也都嚴重受創,但培訓出的防災專員挽救了不少人命。李鎮洋以當時南投水里鄉新山村為例,林美玲村長跟先生黃明達都是防災專員,見雨勢驚人、超過警戒,但很多居民不想離開,兩人便熬夜巡邏到凌晨兩點,發現出入的壽山橋斷了,趕快挨家挨戶敲門警告溪旁的村民,然而 135 位村民中,有 19 人當下不願撤離,村長只好通報消防隊,把人硬拉走,同時也通報水保局的土石流災害緊急應變小組,在清晨 6 點前讓全村都安全撤離。「隔天一看,有二十幾間房子被沖到水裡面去。如果沒叫起來,六十幾個人就走了。」李鎮洋接連說了多個防災專員即時撤離住戶,救了許多人性命的案例,不免激動。

「這些土石流防災專員經過訓練,就會比他的爸爸媽媽有感覺。以前我們在疏散,阿公阿嬤最常罵我們了,說你們年輕人不知道,我們從什麼時候就住在這裡了,你們讀書人不知道,隨便講講的。」然而經過幾次經驗,現在只要一發布警訊,山區居民都會配合撤離。李鎮洋認為防災專員與自主防災社區功不可沒。至今,防災專員疏散超過上萬人次,減少了 2,000 人以上的傷亡。

用科技替臺灣山地聽診把脈

防災專員展現出人的能量跟重要性,但要超前防災減災,更得靠科學研究、善用新科技。

「我想把水土保持局建立成打造『智慧防災坡地環境』的單位。」李鎮洋說,大家不希望有違規開發的情事,但怎麼掌握違規開發的事實?以前靠人現場查報,人情包袱卸不下、山區又遼闊,效果當然不好。從民國 87 年開始,水保局啟用衛星影像主動監測。減少人情世故、而且速度飛快。監測頻率則從先前每兩個月一次,今年開始改成一個月一次。「怪手開挖兩個月跟一個月差很多」,這樣就能及早阻止破壞,李鎮洋說。

由於雜訊、雲霧遮蔽、圖層位移等狀況,在電腦判釋之外,水保局也加入人工檢核,若發現違法開發,水保局就會把衛星影像結合地籍系統,發到縣市政府鄉鎮公所,再到現場拍照調查,加快處分。

除了違規開發,氣候變遷造成的超集中雨量也是水保局關注焦點。下一個可能發生小林村事件的地方在哪裡?能不能先找出來呢?水保局為了降低類似的大規模崩塌危害,利用經濟部中央地質調查所對全臺的光達(Lidar)掃描資料,製作出極為精準的地形圖,再請地質專家判斷高風險地點,確認周遭有沒有居民與聚落。

李鎮洋表示水保局積極利用科技打造山地防災減災網絡,努力的成果與經驗已經能夠外銷,傳授給同樣面對類似風險的國家。

「從 106 年開始,我們開始第一期的大規模崩塌防減災計畫。全臺灣可能發生大規模崩塌的,大概有一萬多處,但有保全對象的,目前篩選出來 186 處。我們再做風險評估,大規模崩塌指面積要達到十公頃,深度要十公尺,土方要十萬立方公尺,其中滿足一個條件,就列為大規模崩塌的潛在區域。比較危險的是 34 個。」李鎮洋說,這項計畫的第一期經費是 34 億元,而明年即將開始第二期的計畫經費為 50 億元。若完成後,可以大幅提高防護能力,降低至少 200 億元農損。

為了要了解一塊潛在崩塌地、地滑地目前的危險性,如崩塌大概多深、範圍多大,得找出滑動面,為此則要鑽探以監測地下水位、目前滑動量和速度等等基礎調查數據。然而,「這麼多資料,用什麼基準做為未來防災標準?如果要啟動預警疏散避難,要用什麼基準?是水位高、還是滑動距離?這要找專家來討論,因為全世界目前沒有像臺灣做這麼快。」

李鎮洋表示他蒐集全世界各地針對大規模崩塌的觀測資料,而且後來真的發生崩塌的可驗證案例,至今只找到義大利瓦伊昂大壩 1963 年的案例

「水越過壩頂,拱壩新蓋好,很堅固,壩沒壞,水往下游沖,七個村莊兩千人全都不見了。義大利政府就為了七個村莊蓋紀念館,我去參觀這個紀念館買了影片、書,看到書裡有監測資料,我覺得這資料很珍貴,目前也只收集到這個。」李鎮洋說。

儘管數據還不足,臺灣也不能等著災害發生。李鎮洋知道,任何預測都可能太保守或太樂觀,但他決定先請學者根據現有資料建立模型,如雨量,滑動速度跟加速度,加上現場觀測跟即時儀器監測,訂出應變啟動標準。

「鑽探很花錢、觀測儀器很花錢,觀測儀器還必須隨時都 ready,不能要用的時候沒電、故障。」李鎮洋回想起自己還是學生的時候,是以月為週期被老師吩咐去拿監測結果,但根本緩不濟急,因此要求水保局做到即時觀測、即時傳回,即時分析、即時反應,這樣才有用。目前水保局已建置了 21 座固定式、3 座行動式(全球首創),以及 17 座簡易式土石流觀測站,配有 CCD 攝影機、雨量計、水位計、土壤含水量感測器、鋼索檢知器及地聲檢知器,透過穩定的衛星訊號傳輸,即時傳入土石流防災資訊網,供防災人員跟我們所有人查詢。

大規模的研究計畫,水保局無法只靠自己,因此委託了臺大、成大、中興、屏科大等多所學校共同參與。目前在宜蘭大同鄉,水保局也正在進行「蘭台大規模崩塌潛勢示範區觀測科技整合研究」,由暨南國際大學團隊帶隊,結合更多研究單位,包括中央研究院。

「這個出來老實說,全世界第一套,最 top 的,日本都還沒這樣做。」李鎮洋很有自信地說:「因為臺灣人不能等,政治反應非常快速,就像你說的『有壓力』,讓我們要用更有效的方式。」

這個「更有效的方式」,甚至還能外銷。李鎮洋說水保局已經開始輸出臺灣經驗到東南亞,亦透過國合會等管道初步接觸非洲跟中南美洲。以泰國為例,透過臺泰農業合作會議的平台,水保局將水土保持教室整套帶到泰國,提供當地農業主管機關與農民友善環境、減災防災的開發方式。臺灣也與越南透過第三方簽訂合作備忘錄,傳授監測土石流的技術,協助分析資料,還提供軟硬體。

一個插曲或許展示了為何臺灣經驗適合移植。李鎮洋說前陣子越南方回報莫名的資料遺失問題,水保局馬上請他們派人到現場巡邏,看是否被偷接電。而結果的確如此。「因為他們山區比較偏遠,有電很不容易,百姓就自己偷接了。我們為什麼會知道?就是臺灣曾經發生過。」李鎮洋笑說,日本等國的方案太先進了,需要很多基礎建設,但我們這條路剛走過,所以可以一步一步幫助越南等國向前走,面對各階段的壓力測試。

就跟臺灣這片土地面臨板塊擠壓、颱風侵襲、旱澇交替,進行了百萬年的壓力測試一樣,21 世紀的水保局為了負起保育國土的責任,也面對各種壓力,但我想局長與水保局的同仁大概會說工程人員扛習慣了,是吧?

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鄭國威 Portnoy_96
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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地震教育大會考!你有辦法逃出地牛翻身的魔掌嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/12/16 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

網路上不乏有外國人來臺灣旅遊時,巧遇地震而大驚失色的影片紀錄;比起驚慌失措的外國旅客,畫面中的臺灣人總是顯得游刃有餘、不驚不躁。

畢竟,對於自家就在環太平洋地震帶的臺灣人來說,地震可以說是家常便飯,除非是國家級警報大響,多數臺灣人仍然都能在談笑風生間,平靜地度過地震的搖晃。

然而,這真的就代表你我真的更懂地震、更懂得如何逃命嗎?接下來,不妨來測試看看自己對地震有多了解吧!

問:地震來了,要趕快尋找「黃金三角」躲起來?

921 大地震後,「黃金三角」的理論突然在臺灣瘋傳。這個理論假設當建築物倒塌的時候,會在大型家具旁邊形成一個讓人們存活下來三角空間,藉此呼籲大家躲在大型家具的旁邊來保命。如果這個家具越大、越堅硬,因為家具不容易變形或損壞,人們生存下來的機率就越大。

看到這裡,你覺得這個理論正確嗎?

這是一個在臺灣流傳多年的地震逃難說法,乍聽下來或許合理,但大家仔細想想,應該就可以發現它的嚴重漏洞:地震來襲時,你覺得人們是被崩塌的房屋壓死的機率比較高,還是比較有可能被掉落物砸傷呢?

當然是後者!

因此,黃金三角理論最嚴重的錯誤之一,就是它假定建築物都會被地震「震毀」,讓屋樑、柱子倒塌,並且只關注於如何在崩塌的梁柱中尋找求生空間。但如此一來,就忽略了我們在地震期間更容易面對的非結構性的威脅,例如掉落的電燈、傾倒的衣櫃、震碎的窗戶玻璃。

除此之外,要在短短幾分鐘內找出黃金三角的位置,甚至奔跑到你認定的生存空間,也是非常不切實際的想像。在大地震來襲時,我們不讓自己跌倒都很困難了,更別說是跑向特定位置了,那是天方夜譚啊!

答:錯誤!請遵守趴下、 掩護、穩住三步驟

因此,比起尋找可能不存在的黃金三角,請盡快趴下,並尋找掩護物抓緊桌腳,盡量穩住自己的身體,才是相對安全的保命行動唷!

地震時,「趴下、掩護、穩住」才是王道!

許多專家指出,房屋搖晃時,可能造成大型家具移位,甚至是物品掉落砸傷人。
我們無法判斷家具倒下的方向,因此躲在旁邊反而可能因此被壓住。

問:不用太緊張啦~反正地震來之前,國家級警報都會提醒我?

在現行的地震預警系統技術中,地震發生後,氣象署可以使用短短數秒地震波,搭配過往地震資料和地形效應形成的經驗公式,快速計算出該次地震的預估規模和預估震度。

當氣象署預估該次地震的規模超過 5 時,會透過通訊技術,將警報傳送到預估震度大於 4 級的地區民眾手機上,讓民眾可以在地震波傳到之前,聽到震耳欲聾的警報,掌握黃金的幾秒鐘避難。

然而,這不代表每一次大地震前,你我都可以提早收到地震警報!

為什麼呢?

屏除手機的硬體限制,或是設定錯誤等狀況,仍有許多原因導致我們無法提早接收預警。其中,目前尚難以 100% 克服、也最常見的原因是「預警盲區」。

當我們距離震央太近時,即使氣象署已經花費極少時間完成運算、發布警報了,也有可能跟不上地震波傳遞的速度,使得地震波傳播到我們腳下之後,手機才開始警鈴大作,因此發生「震完才響」或是「邊震邊響」的狀況。

答:錯誤!警報是震後預警,不一定可以在震前警告大家唷~

擁有地震預警技術和國家級警報,並不等於臺灣民眾永遠的保命符!

地震預警並非地震預測,無法保證在地震之前警告所有民眾撤離,而且礙於地震科學和地震觀測的歷史太年輕,人類的經驗公式、對地球的了解都尚未成熟,當震源位於外海或是震源太深時,都有可能影響預警的準確性。

即使地震預警技術已經是目前人類最有效的防震減災方法之一,大家仍然不可忘記做好地震避難演練,日常就必須做好各式防震的措施和準備唷!

​問:臺灣有可能發生規模大於 10 的地震嗎?

回顧 20 幾年前在臺灣造成最嚴重震災的「921 大地震」,車籠埔斷層的劇烈錯動,造成了規模 7.3 的大地震,在千萬臺灣人民的心中烙下不可抹滅的傷痛。

規模 7.3 就造成如此可怕的傷亡,如果哪天臺灣發生規模 10,甚至是規模 20 的地震,那該會有多可怕?在思考類似這類型「What if」的問題之前,我們首先要討論的是,發生這種情況的機率,到底高不高!

所謂的「規模」,是我們人類為了描述地震能量大小所發展出的單位,地震學界也發展出許多不同計算規模的方式,例如我們臺灣人最熟悉的芮氏規模,還有地震矩規模、表面波規模、體波規模等等。

為了方便大家理解,本文將使用「地震矩規模」的計算方式來想像:如果臺灣發生規模 12 的地震,到底會發生什麼事情?

根據地震科學家的研究顯示,若斷層的面積越大、滑移量越長,會造成規模更大的地震,因此,在地震矩規模的公式原理中,即是透過斷層的面積和滑移量來描述地震的能量大小。

以歷史上赫赫有名的地震為例,2004 年的印尼蘇門答臘地震規模 9.3,斷層面積為 1,300 公里乘上 200 公里,滑移量為 11 公尺;1906 年的美國舊金山地震規模 7.8,斷層面積為 470 公里乘以 20 公里,滑移量為 4 公尺;臺灣人的惡夢—— 921大地震中,車籠埔斷層造成了規模 7.3 的地震,面積為 2,000 平方公里,滑移量為 3 公尺。

歷史地震斷層面積比一比!

若要催生出規模 12 的地震,以面積為 2,000 平方公里的車籠埔斷層為例,
大概需要造成 0.2 兆公里的錯移量!拜託~地球的圓周長也不過 4 萬多公里呢!

答:錯誤!根據臺灣的地體構造,形成規模 8 以上地震的機率不高

由此可知,雖然根據人類的定義,可以描述出規模 12 的大地震,但我們必須考量地球各處的地體構造條件。在現實生活中,無論是斷層的面積還是滑移量,都不可能無限大!

地函深處的溫度非常高,因此隨著岩層越往地函深處移動,岩石也會變得越來越「不脆」,無法累積應力、產生地震,就像是我們難以在黏土上造成劇烈的震動一樣。

熟悉不等於理解,理解不等於會行動!

臺灣每天都能偵測到 100 次左右的地震,然而,並不代表熟悉地震的我們,都懂得如何與地震共存、不被網路謠言煽動。

即使面對錯誤的說法有一定的抗性,理解了地震的原理和避難守則,事到臨頭時,也不一定能夠及時反應。

因此,防震、防災的演練和教育必須從生活做起!每年 9 月 21 日國家防災日時,請大家務必落實地震避難演練行動,平日備好地震包、檢查家中家具的擺放位置,針對老屋建築進行防震補強。如此一來,才能在地震頻頻的島嶼上,保護好你我的生命財產安全唷!

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為什麼台灣文蛤是新的物種,古時候就住在台灣嗎?
寒波_96
・2023/06/15 ・3480字 ・閱讀時間約 7 分鐘

或許是台灣大眾對文蛤非常熟悉,所以 2023 年 4 月新聞報導「台灣文蛤」被認定為新的物種時,引發一波「蛤?」的熱潮。究竟文蛤有哪幾種,真的不一樣嗎?現在的台灣人會吃文蛤,古代人也會嗎?

三種文蛤大致的分佈範圍。圖/參考資料4

定義新的台灣本土物種

文蛤住在海岸附近,南亞、東南亞、東亞、東北亞到日本的沿岸,都能見到文蛤生存,物種不少,研究不多,分類有許多討論空間。

這項研究主要關注 3 個物種,包括住在日本、韓國的「麗文蛤(Meretrix lusoria)」,東亞偏北的「中華文蛤(Meretrix petechialis)」,以及全新定義,東亞南部與台灣的「台灣文蛤(Meretrix taiwanica)」。

台灣文蛤不只住在台灣,東亞沿岸也有,所以不算台灣特有種,不過可謂台灣的本土物種。

遺傳上看,中國南北的文蛤各自成群,有所差異,為什麼以前沒有中國學者區分新物種?不清楚,或許是覺得同屬一個中國沒必要獨立,將其視為同一物種內的明顯差異。依照新研究,中國南部的文蛤將改名為台灣文蛤。

根據 CO1 基因建構的文蛤演化樹,中華文蛤、台灣文蛤彼此較為接近,和其他文蛤相比,兩者又與麗文蛤有較近的共同祖先。演化樹上其餘兩種為皺肋文蛤(Meretrix lyrata)、韓國文蛤(Meretrix lamarckii)。圖/參考資料5

這項研究使用外殼型態與 DNA 分辨不同文蛤。遺傳學標記是「CO1 Barcode」。CO1 全名 cytochrome c oxidase 1,是粒線體上的基因。

此基因在不同物種間的差異夠多,又沒那麼多(差異不多會分不清楚,可是倘若差異過多,同一物種內的變異也很大,就失去分群的意義,不適合用來鑑定)。儘管提供的訊息遠不如基因體全面,卻容易定序與分析,所以常常被用於鑑定與分類。

比對文蛤們的 CO1 基因序列,台灣文蛤、中華文蛤彼此最接近,不過兩群內皆明顯自成一群,也就是說台灣文蛤們獨立一群,中華文蛤們也自己一群,不論外貌如何,都可以明確區分出兩個物種。

而麗文蛤們也自成一群,和兩者平行。被新定義為台灣文蛤的物種,和麗文蛤相比,遺傳上離中華文蛤更接近。因此可以確認台灣現今的文蛤,絕對不是以前長期認為的麗文蛤。

依照歷史記載,麗文蛤曾經在日治時代人為引進台灣,但是最近野外採集,都沒見到麗文蛤。

雖然顏色有深有淺,不過它們都是台灣文蛤。圖/參考資料1

蛤?台灣有或沒有哪些文蛤?

外觀方面,台灣文蛤的顏色與花紋變化多端,可是皆為同一物種。一般人不見得要像研究人員去野外廣泛採集才能體驗這件事,去點一盤或買一袋,應該也相當直觀。

神奇的是,其實 2020 年就有另一組學者,在另一篇論文中也將台灣文蛤定為新物種,建議命名為 Meretrix formosa(福爾摩沙文蛤)。不過這項研究沒有引起什麼關注,甚至被 2023 年的論文直接忽視。

另外還有一個物種「Cytheraea formosa」,在公元 1851 年由英國學者 G.B. Sowerby II 命名。但是此一學名已經遭到取消,過往歸類為該物種的樣本學名應該皆為 Meretrix lusoria,也就是麗文蛤。

四款文蛤標本:A, Meretrix taiwanica 台灣文蛤。B, Meretrix petechialis 中華文蛤。C, Meretrix lusoria 麗文蛤。D, Cytheraea formosa 麗文蛤(已取消的舊名)。圖/參考資料1

台灣西部有一款很稀有的「虎斑文蛤(Meretris tigris)」。2019 年有一篇碩士論文《台灣養殖文蛤的遺傳多樣性及種原鑑定》(指導教授徐德華,研究生莊朝喜),主張虎斑文蛤不算一個物種,只是台灣的文蛤旗下一款。

這篇碩士論文沒有定義新物種,如果依照新分類,可以算是台灣文蛤的虎斑亞種(Meretrix taiwanica tigris)。

除此之外,現今台灣野外不只存在台灣文蛤,也採集到「韓國文蛤(Meretrix lamarckii)」。和麗文蛤相比,韓國文蛤與台灣文蛤的親戚關係更遠,明確為不同物種。兩者棲地也不同:韓國文蛤住在浪較大,純海水的環境;台灣文蛤則偏好坡度平緩的半淡鹹水河口。

還有一種外觀與台灣文蛤類似的「普通文蛤(Meretrix meretrix)」,分布於東南亞,目前沒有在台灣見到。

台灣貝殼考古學

現今台灣本土的文蛤是台灣文蛤,但是古時候就存在台灣嗎?

台灣各地常常能見到遺棄大量貝殼形成的貝塚,考古遺址也出土不少貝殼,可見貝類是古代常見的資源,不過確認的文蛤並不多。另外更要注意,以前沒有台灣文蛤一說,時常將台灣的文蛤視為麗文蛤。

展示十三行遺址出土物品的十三行博物館的貝殼們。左上角的 1 號是文蛤,說明為麗文蛤,但是依照新研究似乎該改為台灣文蛤。
上圖的物種說明。

目前最清晰的紀錄來自新北市海邊的十三行遺址,根據水產試驗所的學者蕭聖代、莊世昌鑑定,這兒出土的文蛤應該是台灣文蛤。另外台北市的國立臺灣博物館,台中市的國立自然科學博物館蒐藏的標本,僅管以前有不同分類,其實也都是台灣文蛤。

台灣北部,淡水河流域的十三行遺址是住海邊的人群遺跡,文蛤年代至少數百年。不過以常理推論,台灣文蛤應該更早以前就住在台灣,只是存在感不如很多種貝類。

除了文蛤以外,十三行遺址也出土過許多種貝殼,見證古代豐富的貝類生態,例如大蜆、紅樹蜆、牡蠣、黑鐘螺等等。

圓山遺址出土的大蜆。圖/參考資料6

至於台北市比較內陸的圓山遺址,儘管以貝塚出名,卻沒有出土過文蛤,主要貝類是十三行遺址也有的大蜆(Cyrenobatissa subsulcata)。圓山的大蜆貝殼最長可達 8 公分,約為成人手掌大。

隨著時代變遷,現今大蜆已經從基隆河流域消失,不再能大蜆身手。

由考古研究看來,台灣這塊土地的過去與現在是延續的。古早人吃台灣文蛤與其他貝類,現代人也吃台灣文蛤與其他貝類。

劃重點:

  • 台灣現今的文蛤主要為本土物種「台灣文蛤」,也分佈於中國南部;台灣還存在另一物種「韓國文蛤」。
  • 同為台灣文蛤的不同個體,顏色與花紋變化大,有一款特殊的虎斑亞種。
  • 台灣文蛤與中國北部的「中華文蛤」親戚關係最接近。
  • 古時候台灣就存在台灣文蛤,但是圓山沒有,主要是已經滅團的「大蜆」。

延伸閱讀

參考資料

  1. Hsiao, S. T., & Chuang, S. C. (2023). Meretrix taiwanica (Bivalvia: Veneridae), a previously misidentified new species in Taiwan. Molluscan Research, 43(1), 12-21.
  2. Gwo, J. C., & Hsu, T. H. (2020). Ultrastructure of sperm and complete mitochondrial genome in Meretrix sp.(Bivalvia: Veneridae) from Taiwan. Tissue and Cell, 67, 101454.
  3. 台灣養殖文蛤的遺傳多樣性及種原鑑定
  4. 水試所鑑定養殖文蛤DNA 發現新原生種「台灣文蛤」
  5. 研究員為確認台灣文蛤物種翻遍河口養殖場 十三行博物館找貝塚標本
  6. 【國定圓山考古遺址】〈圓山貝塚,蛤?蜆!〉
  7. 臺灣貝類資料庫「大蜆」
  8. 國家文化記憶庫「大蜆」

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。