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生命三角—地震避難處選擇的爭議

科學月刊_96
・2011/06/20 ・5913字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

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為有效減低生命財產損失,必須落實地震防災教育。日前關於生命三角的討論沸沸揚揚,但此法與傳統躲在桌子下的作法大相逕庭,吾人如何抉擇?

劉坤松

日本東北外海3月11日下午發生日本有史以來最大的地震,震央位於三陸外海,震源深度24公里,地震規模達9.0,其釋放出的能量相當於1萬5848顆原子彈威力,是921大地震的355倍。引發超過30公尺高的大海嘯,並造成房屋倒塌和核電廠、煉油廠起火,二萬多人失蹤死亡,滿目瘡痍,慘不忍睹,甚至包括台灣、紐西蘭、智利等太平洋沿岸30多國也都發布海嘯警報。此外,更令人心驚的是核電廠爆炸起火,輻射外洩,恐釀成人類浩劫,不僅喚起了台灣全民及政府的災害警覺,也觸動了我們的危機神經。

圖一:道格是美國國際救援小組(ARTI)的成立者,也是地震生命三角理論的創始者,他參與過世界各地許多重大災害的救援行動。

反觀台灣,同樣地位於環太平洋地震帶上,歷年來遭受許多重大的災害性地震。1999年的921地震造成2456人死亡,房屋毀損達10萬6685棟;這些地震提醒我們在劇烈的板塊碰撞帶上,未來仍可能再次面臨類似921之大地震,這是我們應有的認知,也就是,地震是台灣居民無法避免,勢必一再發生,而且必須面對的重大天然災害。因此,為有效減低人民生命財產損失,除了加強地震防災科技之研究與應用推廣外,地震防災教育的落實更是不可或缺。

既然地震防護那麼重要,我們該如何做呢?對於地震發生時的應變,最近聽聞美國道格庫普先生(Doug Copp,圖一)所極力提倡的「生命三角」(Triangle of Life)理論,建議民眾躲在桌子旁、沙發旁或牆角,此與傳統的躲在桌子下的作法(圖二),截然不同。但是,這一套避難理論並沒有獲得官方的認同,內政部消防署也特別發新聞稿,建議優先躲在堅固的桌下。到底,地震發生時如何應變是最適當的,本文將做分析比較及探討。

什麼是生命三角?

在網路及媒體宣揚所謂的〈正確的地震保命法〉中,提及「地震來時,你躲在哪裡?如果你依照小時候老師教我們的方法乖乖躲在桌子底下、床舖底下,那麼,我必須告訴你, 你的傷亡率,高達98%!! 那該怎麼辦? 美國國際搜救隊長教你正確的躲避位置。」。〈正確的地震保命法〉是美國國際救難總隊隊長道格庫普在民國86年到中華民國搜救總隊所做的演講,但一直到九二一地震後,這篇演講才受重視。沈寂多年後,最近又因日本的311大地震後在網路廣為流傳。道格是世界上最有經驗的救援小組——美國國際救援小組(American Rescue Team International, ARTI)的首席救援者。從1985年墨西哥地震至今,幾乎參與了每一次重大的救援工作,曾經和來自60多個不同國家成立的各種救援小組一起工作過,也曾經在875個倒塌的建築物裡爬進爬出。

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圖二:傳統的地震防護方法建議躲在桌子下。

在1996年,道格及美國國際救援小組、土耳其政府等聯合製作了「生命三角」求生方法的研究影片。模擬摧毀了一座學校和一個裡面有20個人體模型的房屋。其中10個人體模型用「蹲下和掩護」方法,另外10個模型使用「生命三角」求生方法。結果顯示那些用「蹲下和掩護」方法的人存活率是零,而那些使用「生命三角」的人能夠達到100%存活率。

道格所稱的「生命三角」,是指當建築物倒塌時,落在物體或家具上的屋頂或樓版重力會撞擊到這些物體,使得靠近它們的地方會留下一個空間。這個空間就是「生命三角」(圖三)。當物體越大、越堅固時,被擠壓的部分就越小,而所遺留下的空間就越大,於是利用這個空間的人可免於受傷的機會就越大。

國內外地震避難處的選擇

台灣

針對上述道格所主張生命三角理論,內政部消防署特別於100年4月11日發出新聞稿,摘錄部份內容如下:

圖三:道格所稱的「生命三角」示意圖。

近日網路流傳美國道格庫普先生所提「生命三角」理論,建議民眾遇到地震,應躲在桌子旁、沙發旁或牆角,而不是傳統的躲在桌子下。但是,這一套避難理論並沒有獲得各國官方的認同,主要是因為地震發生的情境、人員身處的場所環境,以及世界各國的建物耐震結構均不相同,並無法以一概全。

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由於重大地震發生瞬間,人員所處之地面或樓地板會劇烈搖晃,第一時間內並不容易立即離開現場,所以,遇到地震瞬間一定要先保持冷靜,避免身體遭受外物傷害,尤其是頭部的受傷。地震同時會造成室內的天花板、電燈、吊扇、窗戶玻璃等掉落的危險,以及大型家具之移動或倒塌,例如無固定住之電視、書櫃、鋼琴等,上述情況都有可能造成人員的傷害。屆時身體躲在堅固桌子,所形成的空間會比「生命三角」要安全。因此,人員在室內避難時,建議優先躲在堅固桌下,而躲在桌子下時,可握住桌腳,當桌子隨地震移動時,桌下的人可隨之移動,形成較佳的防護屏障,避免受傷。

此外,主管地震監測的中央氣象局,有關地震防護的建議則是地震時室內的人員應立即打開出入的門,隨手抓個墊子等保護頭部,儘速躲在堅固家具、桌子下,或靠建築物中央的牆站著。切勿靠近窗戶,以防玻璃震破。綜合消防署及中央氣象局的資料,地震時國內的防護方式還是躲在桌子下。

日本

圖四:「日本強震即時警報之學校防災教育」的影片可看出,日本教授仍然教育日本學童要躲在桌下來避震。

日本素來是地震的耐震及防震技術與觀念最先進的國家,筆者在民國96年9月參加國家災害防救科技中心所主辦的「台日強震即時警報系統技術交流研討會」中,有一主題為「日本強震即時警報之學校防災教育」的影片仍然教育日本學童要躲在桌下來避震,在筆者的提問其對美國國際搜救隊長的主張時,日本教授仍堅持原先躲在桌下的做法,如圖四所示。此外在日本東京消防廳網頁地震安全十要點中的第一點亦強調地震時優先保護自己,並躲在桌下的做法。

美國

美國也是地震科技及研究執牛耳之國家,尤其美西加州更是地震頻繁,地震災害潛勢相當高的地區。由一份美國內政部地質調查所、紅十字會、加州地質調查所、南加州地震中心、聯邦緊急管理局(FEMA)等單位共同發行的地震防護手冊:「保護您的家庭,應付地震-地震安全的七個步驟」中的第五步驟:在地震中保護,在室內的做法是蹲下、藏身和抓牢,即蹲到地面,在結實的辦公桌或桌子下面藏身,繼續抓牢,直到地震停止,如圖五所示。

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圖五:美國地震防護手冊:「在室內的做法是蹲下、藏身和 抓牢」。

綜合以上資訊,國內、日本及美國對於地震避難處的選擇顯然與道格庫普地震避難處選擇的主張有所差異,那麼民眾該如何遵循呢?

道格庫普「生命三角」理論的分析

首先我們來了解道格庫普的理論,有無缺失?筆者在美國國際救援小組網站看過道格等所製作「生命三角」求生方法的研究影片(圖六)。

片中模擬摧毀了一個裡面有20個人體模型的房屋。結果顯示那些用「蹲下和掩護」方法的人存活率是零,而那些使用「生命三角」的人能夠達到100%存活率。但該影片在模擬大樓倒塌時,是直接倒塌,樓版直接往下覆蓋,在道格的模擬中並未先做水平方向樓版的搖動,與真實地震引起樓版的反應有所差距。我們要了解當近距離的大地震來時,是先上下振動(P波引起的),然後是S波及表面波引起更強烈的水平方向的振動,此時非結構物的櫃子、家具、冰箱等如未事先做好固定的準備,則會移動或滑動撞擊甚至壓擠旁邊掩蔽的人體,造成人體的直接傷害。因此,如果要採用道格所稱的「生命三角」理論時,必須先做好地震前的準備工作,筆者稱為「三重四得」(取諧音三從四德)。(表一)

另外,在道格「生命三角」求生方法的家具所要扮演的角色,其實就是類似柱子的功能,去支撐或擋住樓版或橫梁的直接往下覆蓋,但先前條件是此家具是固定不動的,才能有類似結構物元件的支撐作用。但以國人目前地震前的準備來看,「三重四得」這部分是欠缺的。因此若採取生命三角法可能會未蒙其利,先受其害。

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圖六:道格的美國國際救援小組網站提供各式介紹生命三角理論的影片,強調其可行性。

國內外傳統躲在桌下做法的分析

至於國內外傳統躲在桌下的做法,也具爭議處。倡導躲在桌下的理由是避免身體遭受外物傷害,尤其是頭部的受傷,因為地震會造成室內天花板、電燈、吊扇、窗戶玻璃等掉落的危險。屆時身體躲在堅固桌子,所形成的空間會比「生命三角」要安全。因此,人員在室內避難時,建議優先躲在堅固桌下,而躲在桌子下時,可握住桌腳,當桌子隨地震移動時,桌下的人可隨之移動,形成較佳的防護屏障,避免受傷。但是躲在桌下的做法,當建築物樓版因強震倒塌時,會將桌子壓毀,人如果躲在桌下,反而壓縮了逃生空間,變成人肉三明治?尤其是學校的課桌能不能承受的起教室樓版倒塌落下的重量,實在值得懷疑?

較適當安全避難處選擇的分析

以作者的看法說明如下:早期要求學生在防震演習中,躲在課桌下,其原因是要避開因地震造成天花板落下的物品(燈管、電風扇、玻璃、剝落混凝土塊等)對學生頭部的重擊,並未進一步考慮到整個樓板會塌陷下來,直接壓傷學童,畢竟這樣的地震少之又少,那這樣的強震民眾及學生如何判斷呢?建築物樓板因強震倒塌時,會將桌子壓毀,人如果躲在桌下,反而壓縮了逃生空間,如果人以低姿勢躲在桌旁,桌子可以緩衝倒塌物品的力道,而且旁邊可製造一生存空間。

在經歷過921地震後,我們知道如果地震是發生在白天上學時刻,則學校教室的建築結構是無法保護學童的。因此不怕一萬只求萬一,我們依經驗及往例,彙總的做法是:「躲避在課桌椅旁,背向窗戶,身體姿勢放低,並用書包保護頭部,避免被碎玻璃或是懸掛物品、其它高處掉落的物品如燈具、電風扇、剝落混凝土塊等掉落擊中」。

實際避難還是要因地制宜。地震時很難找到可以保護自己而且絕對安全的地點,但是在相對安全的地點避難,一定可以大大減少傷亡的發生。另外,在家中或辦公室則必須要先做好地震前的準備工作,「三重四得」,固定好家具,再加上道格的「生命三角」,才能見效。此作法類似於有專家學者所提倡家中衛生間,因周圍有較多的承重牆,為室內相對安全的避難地點之一,如圖七所示。

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圖七:大樓內之衛生間是承重牆較多的地方,為室內相對安全的避難地點之一。

安全避難處的選擇(室內及屋外)

對於地震發生時的應變,不論身處何處,都應立即選擇一安全的避難處,避開危險區域,趨吉避凶。然而,何處是安全的避難處,哪裡又是危險的區域。我們在此作一探討及說明。

地震時很難找到可以保護自己而且絕對安全的地點,有一些原則可以讓我們找到相對安全的地點,先談室內的避難原則有二:一、堅固桌子的旁邊,大柱旁、牆角。理由是避免被掉落的物品打傷,這些地點可以躲避吊燈、破碎玻璃、傾倒的櫥櫃等掉落物的傷害。二、衛生間(廁所)等承重牆較多,跨度較小的地方,並且要避開外牆體等薄弱部位。

至於屋外的避難原則,地震來時要不要衝到屋外?由於每個人所處空間的情況不同,會有不同的考量與反應,有一些原則可決定逃生方式。通常在一樓的人比較有可能逃至戶外,如果戶外有空曠地,例如公園,或身處學校的一樓教室,外有空地,這時可選擇逃至戶外。但如果在都會區大樓的一樓,要衝過騎樓,逃至屋外,則要考慮招牌、花盆掉落的危險以及會不會有車輛衝出,人行道的空間夠不夠大以避開大樓掉落的東西。通常二樓以上的人比較沒有可能逃至戶外,只能就地避難。

如果你待的地方是有潛在危險的,這時要儘量放低身子,緩慢移動到安全的地方。

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地震時預防火災的處理

地震時如果選擇就地躲避,則首先要做好預防火災的處理,即使是被壓住或困住了,無法立即逃生,但還有機會等待救援人員的救助而不會被衍生的火勢燒死、嗆死或烤死。在地震所引起之二次災害中,以火災最為可怕了。地震時因劇烈的地面振動,會使瓦斯管斷裂或是使瓦斯桶傾倒、電線鬆斷,外洩的瓦斯若碰上電線走火或火爐、瓦斯爐移位,以致於引起火災。同時也因地面振動使水管破裂,而無水源可救火,倘若地震發生於人囗密集的住宅區,火勢將一發不可收拾,迅速蔓延,造成極大的人員傷亡與財產損失。

地震時逃生或避難的原則

地震發生時,保持鎮定、正確的反應與防護是保證生命安全、減少人員傷亡的關鍵。逃生或避難應先後遵循的幾個原則,說明如下:

一、保持鎮定,判斷地震大小及遠近。
二、決定戶外逃生或室內就地躲避。
三、戶外逃生勿慌張進出建築物,除非有逃生的時間以及立即的危險,否則不要跑出室外。
四、室內就地躲避:
(一)火的處理:先關閉爐火、瓦斯、使用中的電源如電熨斗,烤麵包機等電器用品,立刻拔掉插頭以防止火災。如有起火情形,迅速滅火。
(二)如時間許可,也立刻將門窗打開,以免地震過後門窗扭曲變形,無法開啟逃生。
(三)備好地震緊急包、尋找堅固庇護點,如堅實的家具旁、樑柱之角隅或牆角,以軟墊或雙手護頭,身體姿勢放低,避免被碎玻璃如窗戶、鏡子或是懸掛物品、其它高處掉落的碎裂物給擊中。
(四)主震過後,應迅速撤至戶外,離開危險區域,高層人員應盡量避免乘坐電梯。注意安全門、出口樓梯人群擁擠所造成的傷害。
地震時我們可能正在家裡、辦公室、車上、海邊或山上,也可能正在學校、百貨公司、戲院等人很多的地方,所要採取的臨震反應措施均不相同。

結語

大地震所帶來的災難雖無法避免,但我們如能事前有計畫,臨事時能處理得當,應可將災害減至最低程度。而在地震發生時極為短暫且可能驚慌混亂的情形下,臨震反應與緊急避難疏散必須靠平時的準備與常規性的演練教育才能落實,才能做出正確且有效的反應,而真正達到減災的目的。希冀透過本文有關地震防災教育的傳授,普及讀者地震防災常識,加強對於地震災害的認識及防範,並提升防災知識智能,以有效適當的地震防護反應,減低地震災害所造成的生命財產損失。

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關於「地震時逃生或避難的原則」、「三重四得」、「地震危險區域」等的更多細節,請參閱筆者著作《地震存亡關鍵》

參考資料

  1. 美國國際救援小組(ARTI)網站:http://www.amerrescue.org/
  2. 中央氣象局資訊服務網站 http://www.cwb.gov.tw/
  3. 日本東京消防廳http://www.tfd.metro.tokyo.jp/index.html
  4. 內政部消防署100年4月11日新聞稿「地震避難逃生要領 保持冷靜避免受傷」。
  5. Protecting Your Family From Earthquakes— The Seven Steps to Earthquake Safety, U.S. Geological Survey, 2007.
  6. 劉坤松,《地震存亡關鍵》,五南圖書出版股份有限公司,2010年。

本文作者為劉坤松:任教高苑科技大學通識教育中心暨防災研究中心。原發表於科學月刊498期2011.6月號

文章難易度
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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 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/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。

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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。

皇帶魚。圖/wikimedia

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?

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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。

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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。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

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?

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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!

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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。

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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!

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​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。

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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

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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/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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