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18 世紀臺灣西南沿海真的發生海嘯嗎?——《科學月刊》

科學月刊_96
・2016/03/21 ・2230字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 575 ・九年級

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洪奕星/國立臺灣海洋大學應用地球科學研究所教授,多年從事海域和陸上地質研究。退休後轉業為臺北市中崙諮商中心,諮商心理師。

謎般的海嘯歷史記錄

臺灣地區素來有許多關於海嘯的文獻紀錄,在歷經 2004 年南亞海嘯以及 2011 年日本宮城海嘯後,因死傷慘重震驚全世界,也再度掀起國內外研究海嘯的熱潮。臺灣歷史上的海嘯,依據資料蒐集與可信度分析,僅有 1867 年發生在金山基隆一帶的海嘯是公認比較確定的,其他發生在南臺灣的海嘯記錄,雖有信其為真者,但大都仍受到質疑。

2004年印尼海嘯後,村落受損嚴重。圖/U.S. Navy photo by Photographer's Mate 2nd Class Philip A. McDaniel
2004年印尼海嘯後,村落受損嚴重。圖/U.S. Navy photo by Photographer’s Mate 2nd Class Philip A. McDaniel

然而在 2015 年 10 月,新加坡南洋理工大學地球觀測研究所的李琳琳等學者,在國際性《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)期刊上,發表了一篇以〈是何原因造成了在 18 世紀襲擊臺灣西南海岸的神秘海嘯〉為題的文章,在文中引述《臺灣采訪冊》(Taiwan Interview Catalogue)以及另外兩篇外國文獻所記載的,在 1781 年 5 月份的晴朗天氣之下臺灣西南部突然發生了海嘯,侵襲了屏東東港大鵬灣一帶並淹沒附近的村落,估計海嘯波高可能有 5 到 10 公尺,或甚至更高,在當時造成重大的傷亡。

1781 年海嘯的可能成因

透過「柯奈爾多格複合海嘯模式(COMCOT)」模擬此一海嘯的成因,李琳琳等認為要能造成此一波高超過 5 公尺的海嘯,地震規模便必須要大於地震矩規模 8.6(magnitude scale, Mw)。然而此一地震規模所產生的海嘯波,不會只有侵襲臺灣西南部海岸,也一定會波及臨近的大陸沿海和菲律賓的呂宋島。但是她們卻遍尋不著在 1781 年間大陸廣東和福建沿海,以及巴士海峽南側的呂宋島,有任何海嘯侵襲的記載,因此她們認為此一大地震並未發生,所以將地震引發海嘯的成因排除在外。此外,由於在臺灣西南部並無活火山,所以她們也不認為當年的海嘯是由附近的火山噴發所造成。

排除了斷層錯動和火山的肇因之後,便只剩下由地震所觸發的海底大面積滑坡(Submarine mass failure),才有可能引發局部區域型海嘯。是故,李琳琳等人選擇了三處最大的海底滑坡區來模擬海嘯的形成和傳播。依據反覆的模擬測試後,雖然未能進一步加以定年確認,但仍不會影響她們的推論,也就是說 1781 年的海嘯,確實是有可能經由高屏斜坡上部的大面積海底滑坡所造成的。該文最後並強調現今在臺灣西南部同一海嘯受災的地區,人口已增加逾三百萬人,同時在恆春還增建了一座馬鞍山核能發電廠(核三廠),要是再度發生海嘯的話,恐怕會造成一場大災難。

海嘯的可能性評估

此文刊出後讓人驚訝的是,國人對於南部的海嘯是否真的曾經發生過,仍抱著存疑的態度,臺北市立教育大學教授林明聖在 2006 年還曾經為文指出 1781 年海嘯的可能性為零,那為何新加坡的學者會這麼篤定該年確曾發生過海嘯事件呢?經細查其內文,李琳琳等雖然引用了中外共三則歷史文件記錄,並研判這三則均是在報導此一海嘯災難,不過她們同時也指出此等文件所記載的年代並不一致,且所造成的損害程度也差異甚大。

對於記載不一致的歷史文件記錄,林明聖特別強調必須先區別是親歷災難當事人的記述,還是轉述或翻譯的記載。其中對於轉述或翻譯的文獻,就必須謹慎的考證。關於此一造成南臺灣死傷慘重的 1781 年海嘯事件,經過林明聖詳細的比對和查證後,指出其實是 1867 年的基隆海嘯事件被錯誤的轉載了。依據他的論述,南臺灣在18 世紀並未發生過海嘯。若然,則李琳琳等應該是引用了錯誤轉述和翻譯的歷史文件記錄。

筆者曾在 2013 年時經由整個東南亞的區域地質背景分析,指出臺灣地區不大可能發生類似印尼和日本一樣規模的大海嘯。這是因為日本本州外海的日本海溝,以及印尼蘇門答臘外海的巽他海溝,都己經發育成熟,而且板塊仍持續活躍的在聚合碰撞。至於在臺灣南方的馬尼拉海溝,由於南海海盆從四千萬年前以來,即已停止分裂擴張,所以不但發育還未成熟,也早已不再有活躍的隱沒碰撞作用了。此外,在北臺灣東側的琉球海溝,其增積岩體相對的小且深,顯示發育也未成熟,同時由於琉球海溝北段的弧後盆地早已停止分裂擴張,而其南段的琉球群島也無活火山,顯示琉球海溝也不再有活躍的隱沒作用,是故推論不可能發生有大規模的海嘯。

台灣南海的海底地形,其中可以看到由歐亞板塊隱入菲律賓海板塊的馬尼拉海溝。
台灣南海的海底地形,其中可以看到由歐亞板塊沒入菲律賓活動帶的馬尼拉海溝。

雖然李琳琳等所主張的海底滑坡,足以產生局部區域型海嘯是有其可能性,不過也得要有諸多條件的共同配合才行,這些條件包括了海底滑坡的地理位置、滑坡的體積大小、起滑和停止滑動的深度,以及整體滑動的速度等,缺一不可。因此,要由海底滑坡來產生海嘯也不是一件容易的事情,所以大家不必過於驚慌害怕。儘管在臺灣西南部發生海嘯的機會不大,但仍應積極謹慎的繼續進行海嘯的研究與防範,以免過於輕忽大自然,而招致難以彌補的災難。

延伸閱讀:

  1. 林明聖,〈歷史海嘯的研究方法〉,《地質》,25 卷第 2 期 71-81 頁,2006 年。
  2. 洪奕星,〈臺灣海域會發生大海嘯嗎〉,《臺灣博物季刊》,32 卷第 4 期 88-93 頁,2013 年。

2016-01-cover〈本文選自《科學月刊》2016年1月號〉

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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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