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屋頂上的氣象先生 守望彰化天氣30年

劉珈均
・2015/09/18 ・4777字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

銀星氣象站
呂權恩在自家屋頂上蓋的簡易觀測平台。圖/呂權恩提供。

民國66年七月底、八月初,中颱賽洛瑪(Thelma)和強颱薇拉(Vera)一北一南,相繼橫掃基隆和台北。颱風的災情景況震懾了當時年僅十歲的呂權恩,從此對變幻莫測的氣象深深著迷,一頭栽入就超過30年,他在自家房子屋頂架設儀器,成立觀測站,忠實記錄彰化數據。

他的「銀星氣象站」取得中央氣象局登記證,為民間唯一氣象站(現在則為暫停狀態),也曾是彰化雲林一帶唯一的「氣象站」(註1)。他曾因故停止觀測十年,儀器也已難以滿足量測需求,他希望能募資重建像樣的觀測站,成為推廣氣象知識的據點。

彰化和美鎮的尋常巷子裡,一棟透天厝門口掛著「銀星研究氣象站」藍色牌子,說是研究站,其實相當克難,自搬家過後,呂權恩的儀器只能分散擺在住家角落。「自記虹吸雨量儀」、風速風向儀(今年八月中被蘇迪勒颱風吹壞了)設置於鐵皮屋頂的簡易平台,「自記氣壓計」則在神明廳的櫃子上滴答作響,曬衣場空間的一方桌板擺著紀錄本,一箱箱紙本天氣圖資料堆疊在鐵櫃上,櫃裡則堆滿氣象相關書籍與資料。

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呂權恩的儀器分散在屋頂、頂樓空位。他面前的儀器為「自記風向風速儀」,蘇迪勒颱風打壞的風扇就擱置儀器旁。圖/劉珈均攝

每天清晨五六點,呂權恩便起床調校儀器、記錄自家數據、看看中央氣象局的資料和圖表,接著出外到工廠上班,數十年如一日,記錄和美地區的地面數據。現在多了預報中部在地天氣的服務,趁空檔在FB預告雨訊。 他認為,大家對於天氣資訊的需求相當單純,就是想知道當天是否會下雨、要如何安排行程。

此次訪問開始前,他說待會可能會下大雨,不一會兒窗外果真下起傾盆大雨,呂權恩也不時滑著手機回覆網友提問(每天約有幾十人提問,在地人、國中生、附近廟宇等都是常客),或是看看雷達回波圖,預告下一波陣雨,訪問就在一陣陣雨聲中進行。

一人觀測站 氣象工作像星星一樣無法窮盡

這「一人氣象站」的誕生可以追溯到呂權恩13歲時,起初他只是用簡單符號記錄天氣陰晴,漸漸地加入溫度、風向風級、雨量等項目。當兵時呂權恩努力存錢,購置自記溫濕度儀和自計氣壓儀,一個簡單但項目完整的氣象觀測站於是成形。

呂權恩並向氣象局申請登記證,因為場地不夠正規,持續申請了六七年,氣象局在79年「破例」發放證照給呂權恩,他也按月傳回觀測數據給氣象局。將測站取名為「銀星」是因為,研究氣象是不能停歇、無止盡的工作,就像天上星星無法數清,綿久恆長。

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氣象局發給銀星氣象站的登記證(呂銀山為呂權恩舊名)。圖/劉珈均攝

因為家貧,呂權恩國中畢業後就出社會工作,他曾北上求職,擔任電視台撰寫氣象資訊的幕後人員,後來回鄉任職於各式工廠,工時冗長,一天只有一兩小時得以自由運用,他的氣象知識皆靠自修而來,有問題就寫信給氣象局、索取資料。

早年資訊不發達,研究天氣是相當孤獨的工作,呂權恩都靠撥打氣象專線166獲取氣象資訊,遇颱風或特殊氣象時,常得緊密盯著天氣變化,跟著氣象人員一起「加班」。近年在女兒建議下,呂權恩開設了FB粉絲頁與社團「彰化天氣搶先報」,即時預報中部地區的天氣和雨況,最快幾點、最慢幾點下雨。他說,今年梅雨季的陣雨估算地準,還曾有網友對他說:「雨是你說下就下的嗎!」但也有雲進來就突然消散,預測失準的情況。

天氣圖與颱風警報單的故事

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民國70年代的天氣圖。圖/劉珈均攝

他從民國73年開始,一口氣訂了50年份的天氣圖,「兩三天寄一次,有時候也會漏掉。」呂權恩足足累積了30年份的天氣圖,後來各項資訊上網後轉由網路下載。早年天氣圖為手繪,密集的字跡、數字與曲線是氣象員每日不懈的觀測成果。逢特殊天氣時,圖上的曲線就像被擾動的漣漪,標誌著這些遠洋而來的颱風或鋒面,呂權恩翻著這些天氣圖,信手拈來背後故事。

有張雙颱衛星雲圖被呂權恩稱為鎮台之寶,南北半球各一個強烈颱風,旋轉方向相反,在衛星雲圖上幾乎對稱,宛如兩個相互牽引的星系,「雙颱本來就罕見,像這樣對稱的更是絕無僅有!」呂權恩說。當時報載,北半球的羅拉(Lola)在海面上消散,南半球的南姆(Namu)卻造成所羅門群島幾萬人無家可歸、百人以上死亡或失蹤的災情,那年正逢哈雷彗星回歸,有民眾因此穿鑿附會是「掃把星」帶來麻煩。

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呂權恩稱為鎮台之寶的雙颱衛星雲圖。75年5月,北半球的羅拉(Lola)與南半球的南姆(Namu)被媒體形容為兇神惡煞的巨眼。圖/呂權恩提供

收藏裡有份泛黃的颱風警報單,那是民國52年的強颱葛樂禮(Gloria),當時台灣省氣象所(中央氣象局前身)認為颱風會北轉,不會侵台,民眾可以安心睡覺,結果颱風又轉回來,路徑變為西北颱,造成台北嚴重水患、300多人傷亡或失蹤等災情,氣象所所長鄭子政更因此下台、移送法辦。

讓呂權恩印象最深刻的,莫過於民國75年八月的韋恩颱風(Wayne)。韋恩颱風是台灣氣象史上第一次由中部登陸的颱風,造成台灣中部重大災情。它的生命週期長達20天,期間它登陸台灣兩次,讓中央氣象局3度發布海上及陸上颱風警報,路徑錯綜複雜,更有一度減弱成熱帶性低氣壓後又起死回生,再度發展成颱風。

當時呂權恩每隔兩三小時便撥打氣象專線166,半夜亦然,「當時預報間隔跟資訊項目跟現在差不多,就差在形式用電話或電視。」中央氣象局發佈海上警報後,每3小時更新一報;發佈陸警後,每小時加發最新颱風位置。 他從電話聽取預報資訊,自己手繪警報單,貼在住家附近橋樑的電線杆上,也帶到公司給同事看,「看的人也不多,但我還是貼。」他笑著說。他對韋恩從濁水溪登陸那天記憶猶新,大清早他聽完預報後,直接打電話給老闆,堅決告知他當天不去上班了,不久風雨立驟,雨勢猛烈,狂風掀起路樹和屋瓦,先前視他反應過度的左鄰右舍也紛紛轉變態度。

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(左)民國52年葛樂禮颱風警報單;(右)今年天鵝颱風警報單。圖/劉珈均攝
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韋恩路徑圖。圖/取自wiki

暫停觀測十年後 今日重啟未竟藍圖

氣象站建立後,如常運行了十幾年,不過,和美鎮鄰近海邊,在海風吹拂下,儀器日漸損壞,加上經濟拮据,有些耗材也缺乏補給,到民國90年代逐步停止部分項目,僅持續測量氣壓和雨量。後因忙於生計和家庭,觀測工作不得不暫停,這一停就是十年,至去年才恢復記錄雨量、氣壓、風速。

為什麼暫停許久後又恢復觀測,甚至嘗試募資? 有什麼好理由讓大家資助一個民間測站?

他回答:「就興趣啊!」他不想放棄繼續研究天氣的可能性,並戲稱:「我沒有背景,只有背影。」因此報著開放心情嘗試群眾募資這新穎方式。他說,現在申請參訪氣象局或測站有一定難度,他想成立一個開放性、教育性質的氣象站。

他比劃著,描述理想中的氣象站要設在空曠場地,佔地十幾坪,白色圓塔頂樓擺儀器、太陽能發電和風力發電機,下面樓層則有觀測室和展覽室,戶外有觀測坪。氣象站會提供資料服務,並對外開放,讓一般人或學生有親民的氣象站可以參訪。

不過,現實因素是一大挑戰,這願景需要新台幣百萬以上的經費才能實現,若「折衷」在屋頂上蓋個堅固的觀測平台,也需要二三十萬。 他去年兩度於flyingV募資網提案,只募到兩萬元,「只能有多少錢,做多少事。」他說,觀測儀器都要幾萬元起跳,專用記錄紙、記錄筆等耗材也需要經費。為了省錢,自計氣壓計的記錄紙原為一天用,他調整氣壓計的發條,讓一張記錄紙可以記錄一周的資訊。

呂權恩的成果曾寫成《台灣的天氣》一書、編進彰化縣的鄉土教材,和美鎮誌、消防員、建築商也曾向他請教在地天氣資訊。「氣象資訊是很在地的東西。」他說,以前沒有儀器的時代,人們口耳相傳經驗,累積為地方諺語,科學數據則能有根據地累積,讓往後回顧、研究時有所依循。

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爬上兩道鐵梯才能上屋頂的簡易觀測站。圖/劉珈均攝
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(左上)自記氣壓計;(左下)今年蘇迪勒颱風的氣壓記錄,呂權恩說這是他量測過最低的氣壓;(右)自記風速風向儀是他僅存不多的儀器之一。圖/劉珈均攝

氣象局組長:「喔我記得那位小朋友的故事!」

早年呂權恩常連絡預報中心,詢問問題或分享自身觀測成果,氣象局第二組組長李育棋在氣象局服務30幾年,剛入氣象局時就在預報中心服務,聽記者詢問銀星氣象站,他說:「喔我記得那位小朋友的故事!」李育棋說,早年通訊不發達,加上處於戒嚴時期,氣象資料有國防敏感性,一般人不易取得,經內部查詢,當時氣象局發證照給銀星氣象站其實鼓勵研究的性質居多,並未嚴格查驗儀器或數據。(P.S.聊了一下,組長才發現自己和呂權恩不過相差十歲)

「弄一個完善的百葉箱就需要四五十萬了。」李育棋說:「建立一個嚴謹的氣象站起碼大概需要新台幣兩百萬。」加上後續維運、保養等也需要資金,一般民間或私人單位無力負擔運作一個測站的成本。

氣象法修正後,有限度放寬民間參與預報(註2),測站也由許可制改為報備制。李育棋說,在許可制時期,除了氣象局,只有各縣市水利署、農田水利會等單位會為了農業研究目的而成立測站、向氣象局登記;現今有些校園等「教育單位」會設立測站,目前尚未有民間或私人所有的測站。在這層意義上,銀星的確是「民間」唯一氣象站。

氣象局不會干涉同好之間交流知識、科普教育,或是環境評估等為特定用途而進行的氣象觀測,不過,氣象資料運用有其界線,若要拿私自測量的數據當作憑據甚至預報,就涉及專業和法規問題。

要公開發佈氣象消息,或成為氣象局採納數據的「專用站」,須經一套嚴謹的申請與審核流程,氣象局會勘查場地、校驗儀器、審核觀測數據和儀器保養等,「作好環境控制,才能確保那些數據是在相同標準下產生和可信度。」若審核通過,氣象局才會採納該測站的數據,收錄進資料庫,作為日後預報或研究參考。 1086_001

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民國70年代的手繪天氣圖,一張約為月曆般大,手繪而成。圖/陳亭瑋攝。
圖片7
民國80年代天氣圖改為粉色(左為內頁,右為封面),對折後約A4大小,開始使用電腦打字。圖/陳亭瑋攝

 

註:

  1. 依據「專用觀測站認可辦法」,氣象觀測站依用途和觀測項目分成13個種類。早年彰化和雲林一帶只有「雨量站」和「農業氣象站」,沒有全面觀測氣象資訊的站點。
  2. 氣象法於民國73年制定,92年及104年修正。第一次修正時,許可其他機關、學校、團體或個人可以發布氣象或海象預報,但禁止災害性天氣預報;第二次修正再放寬,除了不得發佈災害性天氣中的颱風、豪雨,其他如大雨、雷電、乾旱、濃霧、寒潮、冰雹、龍捲風、強風、低溫、海水倒灌等,都可開放發佈,但須同時註明中央氣象局的資訊。

參考資料:颱風資料庫氣象法修正QA中央氣象局知識特輯Scimu「屋頂上的氣象先生」募資案

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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為了讓地球科學更好,快去下載吧!氣象局把所有珍貴的地震資料都放在那裡了!——臺灣地震與地球物理資料管理系統
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/22 ・3186字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 文/陳儀珈

臺灣是全世界地震測站密度最高的地方,然後呢?

臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊交界處,古往今來,從 1935 年新竹-臺中地震、1999 年集集大地震到 2016 年的高雄美濃地震,這座島嶼挺過無數次強震的襲擊,更催化出驚人的地震測報實力與研究能量。

自日治時期設置了全臺第一座地震儀至今(2022 年),在 120 多年內,現在的臺灣已經擁有全世界地震測站密度最高的地震觀測網:共超過 700 座測站,平均不到 10 公里就有 1 座,一年平均可偵測到超過 3 萬次的地震!

新竹站的地震儀,可以 24 小時監測並記錄地動情形。圖/地球物理資料管理系統

從預算籌措、技術研發、測站建置、通訊與電力接通、儀器維護到資料處理與信號監控等,每一座地震觀測站的背後,都耗費了無數地球科學家們的心力和血汗,他們辛勤地上山、下海、鑽井、拉線,投入大量的人力、時間和資金,就是為了挖掘更多地球的秘密。

每一分、每一秒,都有可觀的訊號湧入中央氣象局的儀器,然而,人們到底要怎麼做,才可以讓這些得來不易的寶貴資料發揮最大的效益呢?

中央氣象局的做法是——將它們全、數、公、開!把臺灣地震與地球物理的觀測資料,無償開放給全世界下載使用!

2008 年初試啼聲、2020 年脫胎換骨!

自 2005 年起,中央氣象局地震測報中心開始規劃這個整合型地震相關資料的開放平台計畫,並在 2008 年 8 月正式上線,命名為「地球物理資料管理系統(GDMS)」。

舊版地球物理資料管理系統(GDMS)的網站畫面。圖/截圖自地球物理資料管理系統

可惜的是,當年 GDMS 採取「會員制」,使用者需線上申請,經過審核方可啟用帳號,也限定僅有「國內」的相關學術人員才能成為會員。

此外,隨著上線時間一長,原系統的功能及資料服務已無法滿足所有使用者的需求,例如資料並未使用國際通用格式、更新不夠即時、儀器參數不完整等等問題。

有鑑於此,中央氣象局和中研院地球所攜手合作,建置了全新一代的「臺灣地震與地球物理資料管理系統(GDMS-2020)」,取消原先僅開放國內學術人員下載的限制,轉型為向全世界開放,所有人都能在此下載地震和地球物理的觀測資料。

新版的 GDMS 也針對資料管理進行全面優化,設計了標準化的流程,讓整體資料典藏變得更穩定更即時,資料品質更有保障。新增的詮釋資料(metadata)也讓使用者得以從原始資料(raw data)分析出更真實的物理量。

走向國際化的地震資料中心!

在地球科學界中,美國 IRIS、歐盟 ORFEUS、日本 NIED 是公認的三大資料服務中心,負責提供即時、高品質的地震與地物資料。

無論是資料格式,還是系統管理,臺灣的 GDMS 也向這幾個單位看齊,藉由向全球研究人員開放地震與地球物理資料,不僅能夠促進整體地球科學的發展,也讓臺灣在地球科學界的能見度更高,展現我國在地震領域的研究和技術能量。​

現在,無論你是地球科學的學術人員,或是對地球科學研究有熱情的愛好者,只要進入這個網頁註冊帳號,就能取得即時又完整的地震與地球物理資料。​

新一代地球物理資料管理系統(GDMS-2020)的網站畫面。圖/截圖自地球物理資料管理系統

完整性、通用性:最全面、最沒有門檻的研究資料

根據中央氣象局的介紹,GDMS 提供的資料大約分為三個類型:地震資料、地球物理資料,以及儀器的詮釋資料,提供連續的觀測紀錄,擁有資料上的「完整性」。

其中,地震資料來自各式各樣的地震儀,例如短週期地震儀、強震儀、寬頻地震儀、井下地震儀所記錄的震動波形,取樣率每秒 100 點;地球物理資料包含全球導航衛星系統(GNSS)所記錄的地表變形、水位計的地下水位、磁力儀的地磁強度,取樣率每秒 1 點;​詮釋資料則記錄了​儀器管理相關的資訊,包含測站位置、營運歷史、維護紀錄、儀器響應(instrument response)等內容,讓研究人員得到地動訊號真實的物理量,在分析資料的過程中扮演關鍵性的意義。

臺灣的地震資料,全世界都可以用!​圖/報地震 – 中央氣象局

為了讓研究人員下載地震和地物資料更便利,GDMS 參考了其他國際地震中心的做法,從資料查詢、瀏覽與下載的介面,到符合國際標準的資料格式,具備資料上的「通用性」。

觀測資料的格式如下:

  • 地震波形資料:miniSEED、SAC 和文件檔格式
  • GNSS 資料:RINEX 格式
  • 地磁資料:  IAGA2002 格式
  • 地下水位: 純文字檔​

詮釋資料的格式為:

  • 地震儀:管理上採用 dataless SEED 以及 StationXML 兩種格式,使用上另提供 Poles and Zeros 檔案
  • GNSS、水位計和磁力儀:純文字、試算表或資料表等方式儲存,同時相關資訊亦全部轉入資料庫線上管理。​

即時性、國際性:幾乎即時的更新頻率,開放給全球學術界!

​標榜「即時性」的 GDMS ,更新資料的速度到底有多快?

為了讓研究人員在強震後能夠立刻進行分析,所有地震波形資料會持續開放至此時此刻的前 15 分鐘。而地球物理資料每日產製 1 個檔案,也就是說,今天可以拿到最新的資料是前一天的檔案。

規模超過 6 的地震發生後,GDMS 會自動擷取所有對應的地震波形,在一個小時內放在首頁供所有人瀏覽及下載,避免在地震過後湧入過多的索取而影響網站的服務效能。

登入新版 GDMS 後可在首頁瀏覽規模 6 以上的地震所自動擷取的地震走時波形,此例為 2022-06-20 M6.0 花蓮地區地震的 TSMIP 加速度波形,橫軸為震央距,縱軸為走時。圖/地球物理資料管理系統

此外,GDMS 也保存了從 1991 年 1 月 1 日至今的「地震目錄」。

由於地震觀測站收到的原始訊號是不停的連續波形,一般研究人員若要進行地震研究,需要耗費極大的人力和時間成本,土法煉鋼地從波形中挑出地震的波形。

地震目錄在 GDMS 網站上所呈現的樣貌。​圖/地球物理資料管理系統

GDMS 所提供的地震目錄,是由地震定位專業的夥伴們,從連續的波形中一一挑選而成,不論是在學術或災害研究上,都是非常珍貴的資料。目前系統中最新的地震目錄可提供到當下的前 1 個月,地震目錄跨越的時間超過 30 年,累積地震數超過 75 萬筆,毫無疑問是地震相關研究的一份瑰寶。

透過中研院梁文宗博士,向全球地震學界宣布新一代的 GDMS 正式啟用!​圖/截圖自 IRIS

為了讓 GDMS 在國際上更有能見度,日前中央氣象局已正式向國際數位地震觀測網聯盟(International Federation of Digital Seismograph Networks,簡稱 FDSN)申請註冊數位物件識別碼(Digital Object Identifier,簡稱 DOI),進一步強化 GDMS 的服務品質。

未來,GDMS 不會停下進化的腳步,在中央氣象局與中央研究院的合作下,除了測站數量將不斷擴大、進行儀器的汰舊換新,還預計開發一套新儀器維護與參數連動機制,確保觀測資料與詮釋資料的可靠性,並隨時關注和參考使用者的回饋與需求,進行滾動式的修正,持續擴充 GDMS 的功能。

參考資料

  1. ​中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統​
  2. Thread: Taiwan CWB Seismological and Geophysical Data is officially OPEN from the new GDMS​
  3. 地震測報中心蕭乃祺、甘志文、莊雅婷。〈建置國際化的地震資料中心〉。
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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不只地震,更肩負了火山、海嘯測報的使命!推開地震中心大門後的甘苦與祕密
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/15 ・5154字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文由 交通部氣象局 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

經過中學地科課程的薰陶,大部分的人都知道臺灣位於環太平洋地震帶上,是菲律賓海板塊與歐亞板塊的碰撞交界處,因此地震非常、非常地頻繁。

然而,這個頻繁到底是多頻繁呢?

據統計,臺灣每年偵測到的地震平均達 3 萬多次,每天平均約發生 100 多次地震,約 2 天多出現 1 次規模 4.0 ~ 5.0 的地震,規模 5.0 至 6.0 的週期大約是 2 個星期左右,每年平均出現 3 次規模 6.0 以上的地震。

每一秒 180 天,帶你看見臺灣的地震活動頻率有多麼驚人!圖/中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統

影片說明:

每一天都有這麼多地震在這塊島嶼底下悄然發動,什麼時候又會有如 921 般的大地震突然重創臺灣?

為了更了解這塊土地和潛在的危機,中央氣象局地震測報中心(以下簡稱地震中心)一肩擔起監測臺灣地震的重任,不斷提升地震測報的效能,努力降低未來可能的地震災害。

1989 年 7 月 1 日,中央氣象局將原有之地球物理科,升格為地震測報中心。圖/中央氣象局

33 年內,進化了 5 次的「強地動觀測」計畫

自日本政府在臺北測候所設置了臺灣史上第一座地震儀至今,已經有 125 年的歷史了。這麼多年來,臺灣的地震儀和地震觀測網,有了哪些翻天覆地的變化呢?

1897 年 12 月 19 日,臺北測候所設置了全臺第一座地震儀:​格雷.米爾恩式(Gray Milne)地震儀,開啟了臺灣地震觀測科學化的偉大時代。圖/中央氣象局臺灣地區地震儀沿革網

國民政府接手臺灣後,改由中央氣象局負責臺灣的地球科學相關測報業務,並在 1989 年成立了「地震測報中心」,擴大編制,走上地震觀測現代化之路。

自成立至今,地震中心投入了巨大的資源和心力在「加強地震測報建立地震觀測網計畫」和「強地動觀測」的長程計畫中,其中強地動觀測每 6 年一期,致力於建置地震觀測資料的蒐集與應用,目前已完成共 5 期的計畫。

經過地震中心 33 年來的努力,從都會區到山區、從陸地到海上、從地表到井下、從 16 位元到 24 位元,地震測站的儀器越來越好,也漸漸拓展至臺灣各個地方。

截至 2022 年 7 月為止,包含中央氣象局地震觀測網(CWBSN)和臺灣強地動觀測網(TSMIP)在內,全臺已經建置了超過 700 個地震測站,是全世界測站密度最高的地震觀測網,平均不到 10 公里就有 1 個地震站!

小小的臺灣、全世界密度最高的地震站!圖/中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統-測站介紹

蒐集了震波資料,然後呢?

除了監測地震活動之外,這些測站蒐集到的強震資料,不僅可以成為學術研究的養分,讓地震學家更了解這塊土地下的構造和祕密,在民生防災上,更有著極為關鍵的貢獻!

「地震」,是臺灣人自出生以來就與之共存,甚至習以為常的自然災害。不過,地震到底有多可怕?

對於成年人們來說,傷痛與恐懼可能會被逐漸淡忘,而對於那些沒有經歷過 921 集集大地震、1999 年以後出生的孩子們,更是毫無具體的想像和實際感受。

臺灣史上傷亡最慘重的1935年新竹-臺中(關刀山附近)地震,帶走了約 3000 人的生命;2018 年 2 月的花蓮地震,震毀了 4 棟大樓;日本 311 大地震和海嘯,奪去了 1.5 萬條生魂;震撼半個亞洲的中國汶川大地震,有將近 7 萬人罹難,受災人口高達 4600 萬多人。

1935年新竹-臺中地震不僅震毀了魚藤坪橋(後改名為龍騰斷橋),也是臺灣目前史上傷亡最慘重的地震。圖/報地震 – 中央氣象局 FB 粉專

因此,對於地震中心來說,如何「應用」這些地震資料,發展出更先進的預警系統,協助制定建築物耐震設計規範,以及配合其他政府單位規劃救災計畫,更是中心業務的一大重點。

30 秒→10秒→5秒!越來越強大的強震即時警報

「建置強震速報系統」是強地動觀測第 2 期計畫的主要目標,致力於提升地震測報的計算能力、縮短向其他單位通報的時間。

在 921 地震期間,雖然當時的地震速報系統只是雛形,卻成功在地震後 102 秒對外發布地震報告,這樣的速度,備受國際重視與肯定。

到了第 3 期計畫,「強震即時警報系統」已經可以在 30 秒內自動推估出初步的地震規模與震央位置,搶在破壞性地震波(S波、表面波)抵達前,將地震的訊息傳達給防災、救災相關單位。

除了大家最熟悉的、會讓手機響起震耳欲聾警報聲的災防告警系統(PWS)外,地震中心也和各防救災單位、公共設施、各級學校以及電視臺合作,一旦強震即時警報偵測到符合條件的地震,就會馬上傳遞地震消息,讓各單位進行緊急應變。

時至 2020 年 4 月,隨著地震觀測網的擴大和更新,以及不斷進步的通訊技術,地震中心已經可以在地震後約 10 秒內發出地震預警訊息,為國人爭取更多避難的黃金時間。

下一步,地震中心將投入前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,除了持續擴建井下地震觀測網、發客製化地震預警系統作業模組之外,也預計在 4 年內,讓都會區可以在 7 秒內收到地震預警。

在更久遠的未來,地震中心期許可以順利的應用 AI 技術,建置新一代的地震預警作業系統,進一步將發布時間縮短到 5 秒以內!

地震前兆:有辦法抓住強震前的蛛絲馬跡,然後「預測」嗎?

由於地震是在板塊彼此的作用之下,岩層不斷累積應變能量後斷裂錯動而成,不斷累積能量的同時,地底的岩石有可能會產生許多微小的裂隙和變形,並間接影響其他環境參數,改變地下水位、地球磁場、大地電場的數據。

以 921 大地震為例,在車籠埔斷層附近,地球科學家就曾經觀察到地下水水位出現了「同震」的變化!

地球科學家推測,有可能是當地的岩層受到應力的影響後,產生了許多微小的裂隙,因此改變了岩層的孔隙率、滲透率,進而產生地下水位的變化。

如果每一次大地震之前,地球科學家都可以掌握到這些細微的現象,就有可能發展出成熟的地震前兆研究和技術,甚至走上「地震預測」之路。

因此,地震中心除了建置地震站的觀測網之外,也大力推動地震前兆的研究,自 921 大地震後開始設置「臺灣地球物理觀測網」(TGNS):

圖說:地球物理測站的外觀。圖/中央氣象局地震測報中心提供
  • 「全球導航衛星系統」(GNSS)可以進行大地測量,建立臺灣大地變形的資料庫,藉此監測斷層、火山活動,以及地層下陷或滑動等現象。
  • 「地下水」測站能夠連續記錄大氣壓力、雨量與地下水位的相關性。
  • 「地球磁場」測站用以監測地球磁場擾動的現象。
  • 「大地電場」測站可以蒐集大地電場的觀測資料,並推估與大地震之間的關係。
地球物理觀測網分布圖,包含了 163 個 GNSS、6個地下水位、12個地球磁場以及 20 個大地電場觀測站。圖/中央氣象局臺灣地震與地球物理資料管理系統

可惜的是,雖然地球物理的資料和分析已經逐漸制度化,但在地震前兆的研究上,成功案例仍然遠遠不足!

不僅是臺灣在地震前兆上遭受挫折,其他國家在這個領域的研究也長路漫漫。地球科學家還沒有辦法歸納出地震前的行為並取得共識,更別說是地震預測這個更遙遠的夢想了。

幸好,現有的難關無法阻擋地球科學家的好奇心,中央氣象局地震中心也持續投注心力在地震前兆研究中,期許未來有破解祕密的一天!

起死回生的火山、仍然未知的海嘯威脅,地震中心也緊盯不放!

根據噴發紀錄和火山地震波等證據,在中央研究院林正洪研究員的努力下,中研院於 2016 年提出大屯火山群岩漿庫存在的證據,同時也在龜山島附近發現同樣的現象。

隨著地球科學家不斷提出新的證據,經濟部中央地質調查所蒐集相關的研究成果後,在 2019 年 9 月 24 日召開了「火山活動專家諮詢會議」。在各方學者的討論下,讓大屯火山群「起死回生」,將原本公認是死火山的大屯火山群和龜山島,重新被認定為「活火山」。

面對這個反轉,全臺如臨大敵,畢竟人口眾多的天母、北投與士林就在大屯火山群的山腳下,不但核電廠鄰近,總統府和 101 大樓也都距離它不到 20 公里!

大屯火山監測網分布圖,以及核電廠、總統府和臺北 101 等重要地標之相對位置(黑色三角形為地表的地震站,紅色三角形為井下地震站,YM01 到 YM12 測站由大屯火山觀測站維護)。圖/中央氣象局地震測報中心三十周年專刊

我們對這些火山的了解和掌控,又到了哪一步呢?

藉由氣體、溫度、地表變形和地震波等資料,地球科學家可以判斷出大屯火山是否瀕臨爆發的狀態,而早在 2011 年,內政部與國家科學及技術委員會成立大屯火山觀測站 (TVO),並整合中央地質調查所、中央氣象局、中央研究院及國內各大學分析研究成果,建立多項火山監測系統及平台,同步監測大屯火山活動並進行研究。

除了來自大屯火山觀測站的 10 個地震站之外,也包含氣象局設置在北部的地震站,藉此協助研究人員獲得幾乎即時的火山地震資訊。

大屯火山地區的即時地動訊號,紅色矩形為地震訊號。圖/中央氣象局地震測報中心三十周年專刊

當前我國政府已在 2018 年5 月 25 日正式將火山災害列管於「災害防救法」,隔年中央氣象局也制定了火山活動等級與預警發布機制,後於 2020 年 9 月 14 日公布「火山噴發訊息發布作業要點」,一旦大屯火山有任何不對勁,就會立即啟動火山預警發布機制!

氣象局將「火山活動等級」分為 3 級,適情況召開火山專家諮詢小組會議和發布通報。圖/交通部中央氣象局火山噴發訊息發布作業要點

除了來自大屯火山的威脅外,地震中心也負責海嘯的監測和警報發布,並在短短的幾分鐘內,就能解算出海嘯的抵達時間、預估浪高。

倘若太平洋海嘯警報中心(PTWC)預估海嘯可能在 3 小時內到達臺灣,或是臺灣近海發生規模 7 以上、震源深度小於 35 公里的地震時,地震中心即會發布海嘯警報,籲請沿岸居民因應海嘯侵襲。

臺灣的地震防災教育,地震中心也當仁不讓!

除了地震、火山和海嘯測報等核心業務之外,地震中心也致力於地震和防災教育,提供無數科普資源,讓社會大眾學習和運用。

在網路上,有中央氣象局建置的「中央氣象局數位科普網」、回答你關於地震大大小小疑惑的「地震百問」、地震中心官方 Facebook 粉絲專頁「報地震-中央氣象局」等等,各式各樣的線上科普內容。

在實體場域,中央氣象局也設置了幾個展示空間:中央氣象局本部、臺灣南區氣象中心、田中氣象站、竹子湖氣象站-火山監測教育展示室等地(目前因疫情暫停開放),讓有興趣的民眾或學校機關,都可以實際前往觀摩,親眼見證地球科學家和氣象局人員的工作場域和聆聽解說。

畢竟,若想達成真正意義上的「防災」,單單只是完善測報工作、防災工程與避難措施並不足夠。更重要的是,必須讓所有臺灣人都有正確的防災觀念,才能有效提升整體社會的抗災能力。

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