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日本地震速報系統

科景_96
・2011/02/10 ・1417字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 574 ・九年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

Original publish date:Apr 02, 2008

編輯 強哥 報導

要預測地震的發生,在可見的未來,仍然遙不可及。但若只是要在天搖地動之前,提供幾秒到幾十秒預警,以避開恐怖的災禍。那麼,日本已經做到了!

日本氣象廳(Japan Meteorological Agency, JMA)所建構的地震速報系統(Earthquake Early Warning, EEW)已經在2007年10月上線,推廣到全日本境內。藉由EEW的預警,可以讓高速行駛的火車提早減速,避免出軌意外的發生;或是讓運轉中的電梯及早停在接近的樓層,然後把門打開,避免人員受困。雖然只是短短幾秒鐘的時間,卻顯得異常珍貴。目前日本的民眾已經可以利用簡單的電子設備或手機,接收到即時的地震預警。

EEW之所以能夠發出預警,主要必須歸功於日本境內密集分佈的地震測站(大約每二十公里一座),以及電腦能夠迅速計算出地震發生地點與震波傳播方向的成就。地震發生時,最早自震源所傳出的P波,會以每秒大約七公里的速度前進;同時間傳出的S波,則是以每秒大約四公里的速度前進。S波前進的速度雖慢,但其震幅卻往往是P波的三至十倍,危害甚鉅。因此EEW便是根據較早到達的P波計算地震參數,然後針對S波的到達提出預警,以避免較大的災禍發生。

當地震發生,鄰近震源的地震測站會根據所收到的P波訊號,首先判斷地震強度。一旦地震強度在四級以上(根據日本氣象廳地震震度分級),相當於麥加利地震強度(Mercalli intensity scale)的六到七級時,EEW便會發出預警。JMA收集了超過一千個地震測站的地震波形(wave form)紀錄,系統會在最短的時間比對測站所收到的P波波形,推測地震發生的位置,進而計算震幅較大的S波會在何時抵達各處,以達到預警效果。

若是後續其他測站的計算結果異於最初的估計,達到水平方向的誤差在0.2度,垂直方向的誤差在二十公里,地震強度比原先估計的大0.5級或小一級時,EEW會更新先前所發出的預警。甚至有可能當第一個測站收到震波訊號,讓EEW發出預警之後,卻沒有後續其他測站收到震波訊號,表示資料可能有誤,此時EEW也會取消預警。

JMA自2004年2月起,持續測試這套系統長達29個月。到2006年6月為止的測試期間,EEW共發佈了855次預警,其中只有26次假警報。這些假警報多是因為機件故障或閃電所造成,而且都是來自單一測站資料就發出預警時所造成的。

當然EEW也不是萬能的,如果地震震源是發生在陸地接近地面的地方,由於S波很快就會抵達鄰近區域,造成預警系統也來不及發佈。此外若是大型的地震(芮氏規模七以上),因為斷層破裂的時間較長,EEW則無法完整推估地震強度。又或者當兩個地震連續發生在同一地點時,EEW亦無法精確地區隔出兩個先後發生的地震。但是不論如何,EEW已經成為日本民眾伸手可得的重要預警系統,就是相當重要的進步了。

同樣身處地震帶的台灣,我們當然也想知道,中央氣象局是不是也有同樣的規劃,其實是有的!目前全台灣寬頻地震測站分佈的密度之高,並不輸給日本地震網,計算速度和準確度亦不遑多讓。只不過台灣災害性的地震大多發生在台灣西部陸地,而且震源深度都相當淺。因此若是真的發生大地震,恐怕預警系統也幫不上忙。但是不論如何,在台灣也開始有時速三百公里的高鐵開始奔馳之後,這樣的預警系統,恐怕也是必須盡快建置的吧!

原始論文:M. Hoshiba et al., (2008), Earthquake Early Warning Starts Nationwide in Japan, EOS, 89, 8, 74-75.

參考來源:

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科景_96
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寵物過敏原有很多種,避免飲食過敏困擾,可選擇單一/特殊肉種寵物飼料
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/06/06 ・2173字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 新萃 Nutri Source 委託,泛科學企劃執行。

你有發現家裡的狗狗經常舔自己四肢,或是身上出現不明紅疹?當心這可能是過敏反應。寵物和人類一樣,也會有過敏反應,過敏可依照「來源」分為三種:吸入性過敏、接觸性過敏和食物性過敏。

寵物的過敏源有哪些?

不管是哪一種過敏反應,在人的身上都比較容易發現和排除。但狗狗的過敏卻很難處理,如果是接觸性或吸入性過敏,即使你把家裡打掃得很乾淨,還是無法排除帶狗出去散步時可能接觸到的環境過敏原。因此,對飼主來說,最容易控制的是食物性過敏。

食物性過敏是怎麼發生的呢?其實,「食物過敏」這個詞並不太準確。正確的臨床醫學用詞是「食物不良反應」(Adverse Food Reaction, 簡稱AFR)(Jackson, H. , 2009),指的是吃下食物後身體產生各種不良反應。並進一步分為食物過敏(Food Allergy)和食物不耐受(Food Intolerances)兩種。

如果你看過動漫作品《工作細胞》,你就會知道過敏其實只是免疫系統對特定成分產生的過度反應,因此全名為「過分敏感」;而食物不耐受則並非免疫性反應,而是消化系統無法代謝或對該生物體有毒,例如狗不能吃洋蔥或巧克力,否則會致死等等。

由於寵物沒有選擇權,只能吃飼主提供的食物,如果飼料中恰好有會造成牠 AFR 的成分,就可能產生各種症狀。除了腸胃發炎和拉肚子外,最明顯的外在症狀就是皮膚問題,包括搔癢、脫毛和紅疹等。後者容易被誤判為皮膚性疾病,讓許多飼主狂跑獸醫院的同時,獸醫也難以對症下藥。

雖然曾有研究透過讓醫師用血液或唾液是否檢測出 IgE 抗體來判斷狗是否過敏(Ermel, R et al.,1997),但最新的研究卻發現,無論使用無論血清的 IgE 抗原或是唾液裡的 IgM 或 IgA 抗原都無法有效檢測出狗狗的過敏來源(Udraite Vovk Let al., 2019 & Lam ATH et al., 2019),甚至會造成偽陽性誤判。因此,目前學界公認唯一能識別食物過敏原的方法就是「食物排除法」(Food Elimination Method)。

以食物排除法,找出毛孩的食物過敏原!

食物排除法的原理相當簡單粗暴,類似我們過去在學校做的實驗一樣,抓出「控制組與對照組」。首先,將狗狗的食物換成牠沒吃過、單一來源且易消化的高蛋白質或水解蛋白質;同時嚴格限制牠對其他食物接觸,包括其他人餵食或路上亂吃等可能性都要注意,此為「對照組」,如此持續 8~12 週,觀察皮膚是否有改善。如果確實有改善,那就證明了確實是 AFR 而非皮膚病。

下一步我們可以進行「食物挑戰」,在每餐食物中逐一嘗試可能的過敏原(例如常見的牛肉、雞蛋等),有如「控制組」,等到症狀又出現,就可以確認哪種食物成分是過敏原,未來就可以在飼料中排除,讓狗狗健康快樂地成長。

這個方法需要飼主的大力配合和耐心紀錄,不僅要在漫長的試驗期,更需要在控制期一一排除所有不可能之後,才能找到答案。而其中最困難的部分,也是實驗的基礎可能是第一步:「提供狗狗牠從未吃過,且肉品單一的蛋白質」,這點對多數飼主來說幾乎是不可能的任務,因為大部分的寵物飼料成分都很複雜。不要說狗狗了,搞不好你連自己沒吃過什麼恐怕都不知道。

飼料成分多而雜,可選單一肉種飼料降低過敏。

那該怎麼進行食物排除法呢?別擔心,沒有找不到的肉品,只有勇敢的狗狗。市面上已經有了針對過敏狗狗的低敏飼料,新萃推出了一系列低敏肉,包含單一肉種的袋鼠肉、鹿肉以及野豬等相比牛豬羊等較不容易取得的肉類,是進行食物排除法第一步測試的首選。

此外,新萃牌無論哪種飼料都有美國專利 Good 4 Life® 奧特奇專利保健元素,能促進飼料中的營養都被狗狗完整吸收。不僅過敏的狗狗能吃,有消化不良症的狗狗也適用。

新萃商品選擇的是單一/特殊肉種的成分,低敏感肉品讓寵物吃了更安心。

參考資料

  1. Thus for the purpose of this discussion, although the term food allergy is used throughout, it should be recognized that this term is a presumptive clinical diagnosis and adverse food reaction is a more accurate term for these canine cases. – Consensus
  2. Jackson, H. (2009). Food allergy in dogs – clinical signs and diagnosis.. Companion Animal Practice.
  3. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease – PubMed (nih.gov)
  4. Lam ATH, Johnson LN, Heinze CR. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease. J Am Vet Med Assoc. 2019 Oct 1;255(7):812-816. doi: 10.2460/javma.255.7.812. PMID: 31517577.
  5. Direct mucosal challenge with food extracts confirmed the clinical and immunologic evidence of food allergy in these immunized dogs and suggests the usefulness of the atopic dog as a model for food allergy. – Consensus
  6. Ermel, R., Kock, M., Griffey, S., Reinhart, G., & Frick, O. (1997). The atopic dog: a model for food allergy.. Laboratory animal science.
  7. https://www.moreson.com.tw/moreson/blog-detail/furkid-knowledge/pet-knowledge/dog-food-allergen-TOP10/
  8. 狗狗因為食物過敏而搔癢不舒服,為什麼做「過敏原檢測」沒什麼用?
  9. 【獸醫診間小教室】狗狗皮膚搔癢難改善?小心食物過敏! – 汪喵星球 (dogcatstar.com)
  10. 寵物知識+/毛孩對什麼食物過敏?獸醫:驗血完全不準!診斷法只有一個 | 動物星球 | 生活 | 聯合新聞網 (udn.com)
  11. Is there a gold-standard test for adverse food reactions? – Veterinary Practice News
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戰爭、科學家與化學武器:從地圖上消失的島嶼——《世界史是由化學寫成的》
圓神出版‧書是活的_96
・2023/05/17 ・1680字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

從地圖上消失的島嶼

1929 年,舊日本陸軍在瀨戶內海的大久野島,設立了化學武器(毒氣)工廠。因為當地製造的是國際法所禁止的毒氣,所以屬於國家最高機密。直到 1945 年二戰結束為止,這座島一直都是不存在於日本地圖的祕密島嶼。

毒氣自 1929 年開始生產,工廠並在 1933 年和 1935 年兩度擴建,都在絕對保密的情況下生產芥子毒氣、路易氏劑、多種催淚瓦斯和氰化氫(氫氰酸)。

日本瀨戶內海的大久野島,有「從地圖上消失的島」之稱,由於相信是戰時用作製造化學武器的地點,所以被稱為毒氣島。圖/wikipedia

1937 年 7 月,蘆溝橋的一聲槍響,揭開中日戰爭的序幕,當時毒氣工廠的員工已將近一千人。在全盛時期,員工人數多達五千人,二十四小時全力製造各種毒氣,然後送往中國戰場前線。

當然,工人也會在工廠內因接觸毒氣而喪命。 1933 年 7 月,一名青年在傾倒氰化氫溶液時,飛沫不小心噴到防毒面具的吸收罐,結果瞬間就因吸入毒氣造成的急性氰化物中毒倒下。當他被送上病床躺好時,全身已嚴重抽搐,連救都來不及救,僅撐了一天就斷氣。許多員工也因長期吸入芥子毒氣而引發呼吸系統疾病——據說只要在大久野島工作,至少都會罹患一次肺炎。

要命的氣體

芥子毒氣的氣味類似黃芥末,因此才命名為芥子。它是一種揮發性液體,對皮膚和內臟都有強烈糜爛性,一旦接觸到,皮膚就會潰爛燒傷,痊癒後會留下蟹足腫般的肥厚疤痕,吸入後也會侵蝕肺部。

路易氏劑也是糜爛性毒氣,別名「死亡之露」,只要嘗到一滴,短短半小時必然斃命;皮膚接觸後會產生劇痛,吸入後會引發噁心嘔吐,並引發全身嚴重的中毒反應。

日本在 1939 年夏天之後,開始對中國國民黨與中國共產黨軍隊使用芥子毒氣。最大規模的毒氣攻擊,是為期四個月的武漢會戰(1938 年 6 月 12 日至 10 月 25 日),期間展開了將近四百次毒氣攻擊。

大久野島的毒氣生產在太平洋戰爭開始時達到巔峰,到 1943 年左右,才逐漸轉為以製造發煙筒和普通炸彈為主,不再生產毒氣。這項轉變起因於 1942 年 6 月,時任美國總統羅斯福對日本的警告。他表示,如果日本繼續採取這種非人道的戰爭手段,他將視其為對美國的挑釁,並以相同的方法施以最大的報復。提出這項警告,表示美國握有日軍在中國使用毒氣武器的鐵證。有一說認為,日軍剛好趁此機會結束對中國的毒氣攻勢。

不過還有另一項原因,就是製造毒氣罐的鐵等資材短缺。比起製造毒氣罐,日軍認為,應該把鐵用來製造普通炸彈。唯恐美國報復的日軍,從此停止製造毒氣。

第一次世界大戰採取的戰略是嚴守陣地,使得化學武器還能發揮某種程度的效果;但到了第二次世界大戰,轉為注重武器的火力和機動性,從這一點來看,化學武器的沒落,或許是因為跟不上時代的緣故。

「末日鐘」的衝擊

1947 年起,美國科學雜誌《原子科學家公報》每個月都會發表預測世界末日的「末日鐘」,目的在於警告全球核武開發、戰爭、環境破壞等問題。「末日鐘」是為了警告眾人關於核子戰爭的危險性,而由曼哈頓計畫中最早參與原子彈研發的美國科學家所創立。它將人類滅亡設為「午夜零時」,並以距離這個時間還有幾分鐘來表示。當核子戰爭的危機升高,分針就會前進;降低則會退後。

末日之鐘變化圖,越接近午夜代表越接近末日。圖/wikipedia

2020 年 1 月 23 日發表的末日鐘所顯示的剩餘時間,是有史以來最短的——僅剩一百秒。當時伊朗破壞核子協定、北韓研發核子武器,以及美國、中國與俄羅斯持續擴張核武,都提高了相關威脅;而各國對氣候變遷的關心降低,也是其中一項原因。

——本文摘自《世界史是化學寫成的:從玻璃到手機,從肥料到炸藥,保證有趣的化學入門》,2022 年 2 月,究竟出版,未經同意請勿轉載。

圓神出版‧書是活的_96
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書是活的,他走來溫柔地貼近你,他不在意你在背後談論他,也不在意你劈腿好幾本。 這是一種愛吧。 圓神書活網 www.booklife.com.tw

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為什麼土耳其大地震的災情慘重?反思臺灣的防災意識——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/05/14 ・2726字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 潘昌志/科普作家,著有《地震 100 問》、《海洋 100 問》。

Take Home Message

  • 土耳其位於被斷層包圍的歐亞地震帶,因此飽受地震威脅。
  • 年初在土耳其與敘利亞交界發生兩次大地震,因為地上建物多為古老、不耐震建築,導致災情嚴重。
  • 借鏡土耳其地震,臺灣的防災議題中除了討論傳統的防災建議,更要著重檢討老舊建物的補強問題。

今(2023)年 2 月 6 日,土耳其東南部與敘利亞交界處發生了兩次大地震,分別在當地上午 4 點 17 分(Mw = 7.8)和下午 1 點 24 分(Mw = 7.5)1。兩次強震與後續餘震造成相當慘重的傷亡,根據國際救援組織 Humanity First 截至 3 月 11 日的統計,已造成至少約 5 萬人死亡、13 萬人受傷,如此嚴重災害也引起國際社會關注。本文將介紹此次地震,並反思這次災害對臺灣地震防災的啟示。

地震發生的原因

土耳其位於歐亞地震帶上,附近的地體構造包括較大的歐亞板塊與非洲板塊,還有較小的阿拉伯板塊與安納托利亞板塊。

土耳其境內主要的斷層系統落在安納托利亞板塊與其他板塊的邊界,北側為與歐亞板塊相鄰的北安納托利亞斷層(North Anatolian Fault);東部的東安納托利亞斷層(East Anatolian Fault)則是安納托利亞板塊與阿拉伯板塊的交界,此交界再往東延伸便與比特利斯-札格洛斯褶皺逆衝帶(Bitlis–Zagros Fold and Thrust Belt)相鄰;南端則與死海轉形斷層(Dead Sea Transform)相連。

另外,地中海的塞普勒斯隱沒帶(Cyprus subduction zone)南方也是非洲板塊向北隱沒至安納托利亞板塊的交界,土耳其可說是被斷層包圍、充滿地震威脅的國度(圖一)。

圖一|土耳其附近板塊構造與本次地震震央示意圖。圖/科學月刊。

土耳其東南部與敘利亞交界處發生了兩次大地震,震央分別在圖上★的位置。

這兩次地震主要坐落在東安納托利亞斷層系統的破裂帶上,兩次地震規模相當,加上震央位置與斷層機制不同,以及餘震的空間各自獨立分布,一般會將兩次地震視為兩個不同破裂面上的事件。

但像這樣接連兩次的地震,有些單位或學者也會將規模較小的第二次事件視為餘震,就像是去(2022)年在臺灣的關山、池上接連發生的地震一樣,自然界中偶爾會看到兩次地震規模相近、又可能是同一斷層或相鄰斷層系統的地震事件案例。

歐亞地震帶上的地震好像都特別嚴重?

「歐亞地震帶」大致的分布範圍可以從印尼延伸到中國、印度、尼泊爾、中亞、土耳其、希臘,甚至遠到義大利。不過這裡的地震頻率不如環太平洋地震帶頻繁,所以人們對於歐亞地震帶上的強震較為陌生,或許還可能有此區地震總特別嚴重的印象。

不過災情之所以慘重,主要是由於歐亞地震帶涵蓋了希臘、羅馬、波斯、印度等蓬勃發展的古文明國度,這些國家的古老建築多半難以扺抗強烈震度。

即使現代工程技術已能扺抗強烈的振動,但這些地區的耐震補強更新不一定能趕在大地震來襲之前完成。過去如2009年義大利拉奎拉市(L’Aquila)地震、2015 年尼泊爾地震、2016 年義大利中部地震、2017 年伊朗-伊拉克邊界地震,致災原因皆為劇烈震度與當地建物的不耐震。

進一步探討今年土耳其的災情狀況,與 1999 年 921 集集地震的規模(Mw = 7.6)相比,這兩次地震的能量釋放已經相當接近,而地震的震源深度又分別只有 18 公里和 10 公里,MMI 震度達到 9 級2。淺源地震造成強烈震度,再加上當地的建物耐震能力較差,致使慘情慘重。從部分新聞提供災區照片,也可以看出低樓層結構軟弱、柱子不夠粗、缺乏抵抗剪力強度的老舊建物受到嚴重損壞。

掃描 QRcode,可見土耳其的港口城市伊斯肯德倫(Iskenderun)某建物地震前後對比圖。大面積的窗戶側缺乏強力的柱子支撐,加上樓層較高,遇上大地震其實很難撐住剪力的破壞。

「生命三角」有用?重點還是耐震問題

也因為樓房倒塌狀況相當慘重,人們生還機率渺茫,因此有部分報告也提及,在樓板瓦礫中發現了躲在家具間縫隙的「生命三角」空間而生還的例子,讓這個一般「不建議」的防災概念又再次被討論。然而,生命三角適用的「整片樓板震毀落下」的情況,根本原因是來自於建物的脆弱。

防災單位之所以建議「趴下、掩護、穩住」而非「生命三角」,乃是因為絕大多數地震對人身的威脅,遠大於生命三角所適用的情況。像這樣因缺乏耐震建物的狀況下,比起討論何種防災建議恰當,更重要的是檢討老舊建物的補強問題。

危老住宅、防災都更進展緩慢的問題不僅在臺灣可見,在土耳其更加嚴重。近年來,當地北方大城市如安卡拉、伊斯坦堡的房價已達到一年成長破 100% 以上的程度。再加上近幾次大地震後,土耳其的防災與建築專家也不斷倡儀政府應重視建物耐震議題,希望可以在下次大地震來臨前先做好準備。

然而大地震不會等人們慢慢重整旗鼓,我們也該藉此反思,即使 921 集集地震後建物法規的修訂與落實逐漸被正視,但國內仍有大量連耐震評估都未辦理的老舊建物,實為一大潛在威脅。

未來地震防災應該關注的重點

殺人的不是地震,而是建築。或許人們會認為,蓋好房子總要花大錢,但其實提升耐震並不是只有重蓋房屋一途,還可以利用耐震補強來落實(圖二)。近年內政部營建署與國家地震工程中心的「私有建築物耐震弱層補強」措施已提供民眾補助的方案和金額,然而強化房屋涉及房產的所有權人,必然需要透過如「區分所有權人會議」讓公寓大廈內的住戶取得一定共識才能實施。

因此真的要提升住宅的耐震安全,靠的不是政府或科學家,而是人們應有「居安思維」的意識,願意從認識地震來思考如何在地震頻繁的臺灣安全生活,將社區的基金用在修繕補強耐震上、將管理費撥一點用於防災演練或是設備添購。地震防災要有效深耕,不該只是準備地震包、演練趴下掩護穩住,而是要將防災視為一件重要的事,並作為日常的習慣。

圖二|住宅耐震補強的申請步驟。圖/科學月刊。

耐震補強的補助條件

  1. 耐震能力初步評估結果危險度總分大於 30 分者。
  2. 耐震能力詳細評估結果為須補強或重建者。
  3. 經依「災害後危險建築物緊急評估辦法」第六條規定緊急評估有危險之虞,並已於建築物主要出入口及損害區域適當位置,張貼危險標誌者。
  4. 經執行機關認定有補強必要者。

註解

  • 〔註 1〕Mw 是地震矩規模,為其中一種地震規模表示法。
  • 〔註 2〕MMI 震度 9 級對照到中央氣象局的震度分級約是 6~7 級的程度。
科學月刊_96
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