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日本專家兩年前就曾警告大型海嘯可能侵襲核電廠

洪朝貴
・2011/04/01 ・552字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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本圖轉載自—日本The Japan Times 每日時報網站。


[原文出自 日本每日新聞英文報導 或搜尋 「researcher warned tsunami」]

東京 (共同通信社) — 一位研究人員週六表示: 兩年前他就已經警告過大型海嘯侵襲日本核電廠的可能性; 但是東京電力公司 (遭3/11海嘯重創的福島核電廠的營運業者) 不予理會。

政府的會議記錄顯示: 對於地震專家岡村行信(Yukinobu Okamura)的警告, 東電表示核電廠的防震設計有彈性空間。在欠缺充份資訊的情況下, 東電不願意預想地震可能造成的災害。

“核電廠設計, 應該為安全性留下充份的彈性空間。” 日本活斷層與地震研究中心主任岡村行信表示: “拒絕將不確定的因素納入考量, 是一種很奇怪的態度。”

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岡村行信根據他 2004 年以來的研究結果, 在 2009 年時警告大海嘯的可能性。一些遺跡顯示: 在西元 869 年時, 日本東北部外海發生了 8.3 的地震, 海嘯沖走了上千人。

他在研究中發現: 日本東北海岸大片區域受到那一次強震所引起的海嘯的影響, 範圍至少涵蓋北起宮城縣石卷市, 南至福島縣浪江町 (接近福島第一電廠), 深入內陸達3至4公里。

本月稍早的地震與海嘯重創日本。 福島電廠電力與冷卻系統故障, 釋出輻射物質 日本面臨其有史以來的最嚴重輻射危機。

(日本每日新聞) 2011/3/27

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洪朝貴
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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」
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・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!

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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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地震前兆研究的另一條路:慢地震
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・2023/12/19 ・1906字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/何其恩

大家印象中的地震是什麼樣子呢?是災難電影中,地震來了就是天搖地動、山崩地裂?還是曾經在新聞上看到路面裂開、房屋損壞?

其實地震可以根據不同區域、產生原因等分成許多種類。像是火山地震、隕石地震、冰川地震⋯⋯等。如果我們用物理特性來分類,可以把地震分為快地震及慢地震。

什麼是慢地震訊號?

一個斷層存在著接近脆性變形(可以想像這時地層像餅乾一樣,受到壓力會破碎)的孕震區,當應力累積到極限時,就會發生破裂產生地震;隨著溫度及壓力改變,會慢慢接近韌性變形(這時地層比較像黏土,受到壓力不會破碎,而是直接變形,難以累積應力)的穩定滑移區。

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當然也存在介於兩個性質之間的區域,就是慢地震常發生的地方,累積應力到一定程度時破裂,但又緩慢回彈,形成維持時間長但瞬時能量不大的一種地震,稱為「慢地震」。

在 21 世紀前,地球科學家們就有共識,斷層依照破裂方式可大約分成兩個種類:一種是會被鎖定一段時間,發生錯動產生地震的黏滑斷層(stick-slip faults);另一種則是持續穩定滑移的潛移斷層。

慢地震的發現,讓我們了解並驗證斷層的錯動方式,有介於上述兩者之間的模式,可以像黏滑斷層一樣累積應力,錯動的方式卻類似潛移斷層。

慢地震的發現

慢地震分成非常多種,像是長微震(Tremor)、低頻事件(LFT)、超低頻事件(VLF)、慢滑移事件(SSE)⋯⋯等。有些名字很早就被拿去火山地區使用,因為岩漿等流體造成的震動,也會有長微震、低頻事件出現。2002 年,日本學者首次發現非火山區的板塊交界帶出現了長微震,臺灣則是在 2008 年開始出現相關研究。現在學界會特別區分這些微震是屬於火山區(volcanic )還是非火山區(non-volcanic)。

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臺灣的慢地震:中央山脈南段底下的長微震

在臺灣,非火山長微震主要位於中央山脈南段下方的地震空區。那裡有高 Vp/Vs 值、高地熱梯度、低電阻⋯⋯等特性,說明了在隱沒過程中,脫水產生的流體在此富集。往北方經歷更多碰撞作用時,應力在深部呈現局部集中,孔隙壓劇烈變化產生了長微震訊號。

臺灣發現的長微震比其他國家的更短、更微弱。根據文章的描述,2007 年至 2012 年中在臺灣搜尋到的長微震,最長僅約半小時左右。

此外,臺灣的慢地震有明顯的年週期性:長微震數量多時,氣壓較低、潮位較高、降水量較低,地下水位也較低。這跟我們說明了,地下水位變化帶來的應力擾動和潮汐力一樣重要,其綜合效應可能有效加速慢地震的活動性。

開啟地震前兆研究的另一條路

為什麼近年來慢地震開始受到地震前兆研究關注呢?因為研究發現,這些微震對應力的變化非常敏感,甚至潮汐力的改變都有可能影響長微震的發生率。那是不是有個可能,地震發生前的應力改變,也會反映到長微震身上呢?

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一篇 2017 年發表在《美國地球物理研究期刊》的論文,就以 2010 年甲仙地震(規模 6.4)為目標,研究團隊分析地震發生前的長微震發生率。結果顯示在甲仙地震發生的 2 個月前以及 3 週前都看到長微震發生率的顯著變化!另一方面,研究團隊也比較了 GPS 地表位移場的資料,同樣發現在這兩個時間點出現了異常變化。

除了主震之外,團隊還研究了比較大的餘震。同樣在 2011 年 1 月一場規模 4.2 的餘震也看到類似的異常現象。不過,並不是所有餘震都能觀察到,像是 2010 年 7 月規模 5.7 的餘震就沒有觀察到任何異常變化。研究團隊表示,可能是主震造成長微震的影響還在,所以沒辦法觀測到顯著的變化。

這也說明了,利用長微震異常作為地震預測的手段還是存在許多限制。但這份研究的確為地震前兆開啟新的可能,觀察到顯著的關聯並提出可能的物理機制,為地震前兆研究注入一股新的力量!

延伸閱讀

  • Kato, K. Obara, T. Igarashi, H. Tsuruoka, S. Nakagawa, N. Hirata, Propagation of Slow Slip Leading Up to the 2011 Mw 9.0 Tohoku-Oki Earthquake, Science, vol335, 705 (2012)
  • Chao, K., Z. Peng, Y.-J. Hsu, K. Obara, C. Wu, K.-E. Ching, S. van der Lee, H.-C. Pu, P.-L. Leu, and A. Wech (2017), Temporal Variation of Tectonic Tremor Activity in Southern Taiwan Around the 2010 ML6.4 Jiashian Earthquake, J. Geophys. Res. Solid Earth, 122, 5417-5434, DOI:10.1002/2016JB013925.
  • 慢地震 Slow Earthquake https://academic-accelerator.com/encyclopedia/zh/slow-earthquake#google_vignette
  • Yoshihiro Ito, Ryota Hino, Motoyuki Kido, Hiromi Fujimoto, Yukihito Osada, Daisuke Inazu, Yusaku Ohta, Takeshi Iinuma, Mako Ohzono, Satoshi Miura, Masaaki Mishina, Kensuke Suzuki, Takeshi Tsuji, Juichiro Ashi,
    Episodic slow slip events in the Japan subduction zone before the 2011 Tohoku-Oki earthquake,
    Tectonophysics, Volume 600, 2013, Pages 14-26, ISSN 0040-1951, https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.08.022

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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?
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・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!

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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!

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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。

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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?

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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。

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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。

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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!

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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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