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地震規模變變變?

阿樹_96
・2013/01/16 ・1632字 ・閱讀時間約 3 分鐘

由於資訊的發達,一般大眾或是媒體單位經常透過網路查詢地震資訊,除了中央氣象局(CWB),外國的單位也包括了日本氣象廳(JMA)、美國地質調查局(USGS)等單位。有的時候,或許會有人發現,同一個地震事件,為什麼會有不同的地震規模呢?在此舉一個例子來說明,在2009年的12月19日在花蓮發生了一起地震,中央氣象局的報告上寫著規模6.9,而從USGS網站上的資訊看到規模(magnitude)是6.4耶!怎麼會這樣,是算不準嗎?

我們先從規模如何定義談起。對於地震規模的定義,其實臺灣大百科的資訊已提供相當完整的資料。一般民眾比較容易誤解的是「規模」,和「震度」,中央氣象局將震度分為0~7「級」,所以震度後面往往會有「級」,而規模是一個無單位實數,是地震儀的地震波形經過計算後求得地震釋放的「能量」,可以參照官方說法。另外,中華人民共和國官方宣布規模時會以「震級」稱之,而震度用「烈度」,因而轉發外電訊息時,偶會出現一些誤解;說到這裡就更霧煞煞了吧!英文的規模就是magnitude,震度是Intensity scale,個人覺得比較不容易搞混,。

地震規模描述的是釋放的能量,由於其計算時是將振幅利用對數的方式來計算,能量便會是以指數來增加的。簡單來說規模每增加1,能量就會增加約32倍,如果增加2,就會將近1000左右。最初的芮式規模因為地震儀本身的限制,導致大地震會飽合,規模8、9算起來都會變成7點多,後來地震學的演進又發展了許多不同的計算方式,用地震波去建立斷層模型、推算斷層的滑動來計算能量,解決了飽和的問題。用這種方式來計算,就會發現,地震規模在計算上其實沒有所謂上限耶!但實際上是有的,因為斷層如果無限延伸,地球不就裂成兩半了嗎?在上個月的可能會有規模10的地震,那會是末日嗎?,文中就提出假設,規模10的地震,錯動的斷層可能長達一千多公里以上,已經是十分驚人的程度。

而本文想探討的核心,就是為何規模的「值」如此的多變?地震儀的種類繁多,每一種有不同的功能,但沒有一種地震儀是能把所有的地震波訊號的全部頻段涵蓋進去,就如同我們沒有完美的喇叭或相機鏡頭一般,不過每一種儀器有獨到且不可取代的運用方式,例如利用強震儀可用來計算震度,用寬頻地震儀甚至能偵測核子試爆產生的震波!中央氣象局發布報告時用的儀器是運用強震儀接收到的訊號,全台的強震儀超過100座,另外還有不同的儀器補足其頻段的不足,並作研究分析等用途;而美國地質調查局所發布的資訊,則是參考其世界地震觀測網,全球約150測站,儀器為寬頻地震儀。兩者的計算是建立在不同種類的觀測儀器上,而計算規模時運用的波段頻率和計算方式又不相同,得到的結果也不相同。

另外,猶記2011年東日本311大地震時,官方發布的地震規模數據從7.9,一路往上修正到9.0,這中間過程,又發生了什麼問題呢?許多地震頻繁國家也和我們一樣,在計算地震的規模時,會用上不同儀器的資訊來計算,每多加幾個測站的儀器,規模的數值就有可能改變,在最初發布地震速報或是提供預警時,地震的規模就有可能會因為測站的不足而產生誤差,規模越大,誤差也可能會越大,這也是科學家們正在努力突破的技術,如何在更少的資料下就能提供最接近最後得到的結果(在此筆者不以「正確的結果」來描述,因為地底下構造的複雜,讓地震的定位永遠都存在著數公里的誤差)。

是不是能換個角度想:我們思考地震規模值的正確性在哪?以科學家做研究與統計來說當然是很重要的。但在防災面的思考上,還包括了地震發生的位置與深度,在規模的誤差上或許我們該容許的更多,比如說,預估規模6以上的淺層地震,就該提出一定程度的警報,那麼即使我們低估了規模,也不會錯失了第一時間的防災作為!

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阿樹_96
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地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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第一輛 MIT 的「捷運」——淡海輕軌「行武者號」

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/08/19 ・2199字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 交通部鐵道局 委託,泛科學企劃執行。

2018 年底,淡海輕軌完工通車,目前已經通車的路段有從紅樹林站到崁頂站的山線,以及從濱海沙崙站到漁人碼頭站的藍海線一期路段,沿途各站有櫻花大道、知名古蹟和電影商城,成為一日輕旅行程不可錯過的選擇。而藍海線二期將會從漁人碼頭站延伸接回淡水站,結合捷運淡水信義線連接到紅樹林站,形成環狀路網,未來也在規劃從崁頂延伸至北海岸的三芝線。

但你知道嗎?淡海輕軌所使用的車輛,可是臺灣自製的!「行武者號」由台灣車輛公司和德國福伊特公司跨國合作,從設計、製造到測試,全車在臺灣完成,突破過去捷運車輛都是向國外購買,技術長期被外商壟斷的困境,成為臺灣捷運「國車國造」的首例。

圖/郭令鈞攝

融入當地特色之設計與節能效果

淡海輕軌「行武者號」在外觀上以海為意象採流線型設計,水藍色的車身彩繪代表淡水河清流,而白色象徵水面映射的日光。

由於淡水氣候變化大,夏天常有 30-35 度高溫,冬天最低溫可達 5 度,且地形位於迎風面,梅雨季、颱風都帶來豐沛雨量。為了因應淡水溫差大且濕度高的特性,「行武者號」列車材質使用不鏽鋼與耐候鋼打造。

圖/郭令鈞攝

比較不同於一般所熟知的大眾交通工具,列車到站後會自動開門,淡海輕軌的車輛到站後需要旅客手動開門。這樣的設計是考量在不會每站都有乘客上下車的狀況下,除了能避免冬天冷風灌入車廂造成車內乘客不舒適外,在平時更能節省許多不必要的能源消耗,達到節能減碳的效果。[註1]

車輛零組件國產化並兼顧安全品質

淡海輕軌在車輛設計上完整導入 3D 設計與分析模擬,可自主產出系統模組 3D 繪圖、機械與電氣施工圖,並進行結構應力、結構疲勞強度、結構撞擊等模擬分析,大幅強化在地設計與驗證能力。

國內輕軌車輛國產化比例,從淡海輕軌的 21.5%,提升到目前興建中安坑輕軌的 42%,項目包括車體製造與組裝、車頂、外牆、車頭、內裝板與地板、轉向架框、車內空調、客室座椅、玻璃、車上照明、漆料、電纜、CCTV 等。其中車輛完全符合歐盟 EN 45545 防火規範,車端碰撞抗壓縮力具備 500 kN(輕軌一般為 200~400 kN),車頭與內裝板採用非金屬複合材料,安全設計納入列車自動防護系統(ATP)及電子式後視鏡,均為國內輕軌首次採用;而車輛設計納入臺灣地區人因資料,所有車門與車窗均為緊急逃生出口,車上照明全面採用 LED 燈具,更是國內鐵道車輛首例。

而淡海輕軌的車輛與零組件供應商,大多都符合 UNIFE(歐洲軌道工業協會)所制定 IRIS(國際軌道工業標準)品質管理認證,以確保車輛各子系統之高品質,並進行合作及技術轉移,協助國內建立自主的鐵道車輛工業與零組件供應鏈。

未來展望

目前除了營運中的淡水輕軌,未來還有安坑、八里、淡海二期、五股泰山、基隆、桃園及新竹等地的捷運及輕軌計畫,除了為日常通勤或是假日輕旅行增添更多可能性,也因為這些計畫將製造上百組車輛,是不容忽視的國產經濟能量,將可作為產業界進一步掌握關鍵核心技術,達成並突破車輛國產化 50% 的重要契機。

因此,交通部鐵道局已自 2021 年起透過產業發展補助計畫來逐步推動關鍵系統國產化研發,包含車輛之集電弓、車門、轉向架、牽引系統、列車監控系統、車體設計、儲能電力管理系統、超級電容,以及號誌系統、轉轍器與自動列車防撞系統等項,將國產化技術領域從目前偏重在車體結構材料、零件與服務性設備,拓展到與行車運轉及安全維生有關之核心系統,以提升臺灣鐵道工業的競爭力。此外,交通部更借鏡先進國家經驗成立「鐵道技術研究及驗證中心」,藉由國家級鐵道技術專責機構,帶動國內鐵道產業研發與檢測驗證技術能量,產品符合安全品質標準並與國際接軌。

圖/交通部鐵道局

藉由政府創造市場需求與提供資源,讓民間廠商藉機推動製造業的轉型與突破,建立自主鐵道車輛工業的完整生態鏈。「國車國造」的計畫,將培養更多鐵道專業人才,將技術根留臺灣,也能有效降低建置、營運及維修成本,對經濟發展及創造就業帶來正面幫助。

藉由政府創造市場需求與提供資源,讓民間廠商藉機推動製造業的轉型與突破,建立自主鐵道車輛工業的完整生態鏈。「國車國造」的計畫,將培養更多鐵道專業人才,將技術根留臺灣,也能有效降低建置、營運及維修成本,對經濟發展及創造就業帶來正面幫助。

在家悶了很久,解封後想來一場櫻花古蹟之旅?那就來規劃一場淡海輕軌輕旅行吧!

註解

註1. 由於疫情影響,為減少非必要的接觸,目前淡海輕軌全線改為列車長統一開門( 2021 年 5 月

參考文獻:

  1. 新北市淡海輕軌列車國產製造:由政府起頭,帶領臺灣軌道產業升級進化
  2. 淡海輕軌BIM技術應用與設計施工整合特色
  3. 淡海輕軌綠山線上路北臺灣第一條| 生活| 重點新聞
  4. 鐵道產業- 產業政策- 鐵道科技產業政策
  5. 交通部鐵道局-鐵道產業國產化

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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