地震 – PanSci 泛科學

時序進入秋天，氣溫漸漸下降。在台灣的中南部和東部，夜裡微涼的秋意總為清晨帶來滿地的露珠——還有滿地的蚯蚓。

然後就會出現像今天（2017.11.03）這樣的新聞。

蚯蚓亂走，是因為地動山搖？

蚯蚓平常躲在土裡或地表的枯枝落葉腐植層裡，突然大量爬出來經常讓人感覺不祥。如果是下大雨後成群爬出地表，目前推測應該是耗氧量較高的特定種類因為在積水土裡缺氧，或者是要躲避自己趁著大雨大量排出的含氮廢物的緣故；但是如果沒有下什麼雨就有蚯蚓大量爬出，這個現象就經常繪聲繪影的和地震發生連結在一起。

由於日本也是地震的好發國度，因而也有研究人員試圖找到地震和蚯蚓大量爬出到地表之間的關聯。日本學者池谷元伺研究團隊認為地震會造成某些地球物理或化學因子的變化，因此以這些因子測試多種動物，並發現實驗動物的確表現出地震前被目擊的異常行為。例如地震前的地磁和地電流會產生變化，於是利用斷層電磁模式計算出地震產生的電流強度，用這樣的強度刺激養殖箱的蚯蚓，的確導致蚯蚓大量爬出洞穴並產生聚集現象。

除了電磁與電流之外，地震前可能產生的其他土壤變化也可能導致蚯蚓爬出洞穴，例如地下水位上升淹沒蚯蚓的隧道造成如同下大雨後的缺氧、也可能是地底如硫化氫等具刺激性的化學物質分佈改變等。

流言追追追也曾經探討過這個傳聞，但是結果都不支持地震會引起蚯蚓大量爬出。話說回來，選用的蚯蚓都是大量人工養殖、自然狀況下不住在土壤中的表層型，其實又跟地震可能造成的影響更少了點關聯。

不過問題在於，上述這些地球物理或化學因子的變化，並不一定只能由地震產生；而蚯蚓大量爬出到地表的行為，也不只有這些從地層深處啟動的地球物理或化學因子才能觸發，從地表造成的變化如特定頻率的震動、化學物質的滲入沖洗、乃至地面而來的電流，也都能夠讓地下的蚯蚓大量爬出到地表。

既然蚯蚓大量爬出到地表不一定是由地震造成的地層深處變化所引起，目前也沒有證據顯示地震前後或發生當下一定會引發蚯蚓大量爬出至地表，因此，非雨天時蚯蚓大量爬出至地表與地震之間就難以成立因果關係，遑論用來預測地震了。

每年秋天都會出現的蚯蚓大量爬出現象

近年來，由於網路媒體和智慧型手機的興起，人人都能夠及時拍下影片扮演記者的角色，也因此每年總有數起非下雨天蚯蚓大量爬出至地表的網路新聞，而且無論是記者撰稿或民眾受訪，總也有人以擔憂的語氣提及恐怕有地震來襲的可能。

有趣的是，若是回溯過去六十年來台灣地區各家主流報紙，在 1999 年 921 大地震後的這 18 年來，幾乎每年都有數則新聞報導蚯蚓大量爬出至地表的事件，但在 921 大地震之前從未有過任何蚯蚓大量爬出至地表的新聞。與其認定是 921 大地震開啟了台灣地區蚯蚓在非雨天時大量爬出到地表的習性，不如說是因為 921 大地震震得人心惶惶，於是之後只要看見蚯蚓在非雨天時大量出現在地表這種看似異常的現象，就會提心吊膽大肆傳播一番。

19991103 中國時報第二十一版屏東潮州潮昇國小蚯蚓大量出土。

20011012 聯合報第十七版台中梧棲文華街人行道遍布蚯蚓。

20060530 聯合報 C4 版蚯蚓雨後趴趴走雲林縣虎尾鎮惠來里。

20101023 聯合報 B2 版南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

更妙的是，若分析過去這些蚯蚓大量爬出至地表的報導，其中提到的地點和時間分佈很顯然的都與地震無關。

以發生地點來看，這些報導中的事件地點絕大多數集中在台灣中部、南部與東部，北部與東北部地區、尤其是地震頻繁發生的宜蘭地區反而少有報導。以發生月份來看，這些報導中的事件發生月份則是集中在十月和十一月，這兩個月份的累積次數分別高達 22 次和 15 次，近幾年的網路新聞影片也可以看到一致的發生月份傾向。

相較之下，其他發生月份累積次數皆各不超過 5 次，此外還有六個月份從未有蚯蚓大量爬出至地表的事件發生。這樣在月份上如此不平均的分佈樣態，合理推測應該和隨機發生的地震無關，而和季節和天氣狀態息息相關。

921 大地震至今的新聞報導中，非雨天時蚯蚓大量爬出至地表的發生地點分佈圖。

921 大地震至今的新聞報導中，非雨天時蚯蚓大量爬出至地表的發生月份分佈圖。

此外，根據過去的研究與近年來的幾次調查，這些非雨天時大量爬出至地表的蚯蚓種類都是同一種蚯蚓——土後腔環蚓，而非多種不同蚯蚓的集合。若是與地震相關，照理說應該會影響整個區域的所有蚯蚓種類，而非僅僅影響特定種類的蚯蚓。

正巧，土後腔環蚓在台灣的分佈也是以中南部和東部為主，北部相對的就比較少見，這也和蚯蚓大量爬出到地表的地點分佈吻合，又加上這類大量爬出至地表的事件幾乎都發生在十月和十一月，因此這樣的行為應屬於土後腔環蚓的特殊習性，解釋起來最合理。

土後腔環蚓 Metaphire posthuma。體色偏深、受驚擾後僵硬蜷曲成團是顯眼的特徵；此外，一對雄孔和前後體節各一對的乳突也是不難觀察的重要鑑定特徵。釣具店販賣的黑蚯蚓多為此種。

土後腔環蚓為何大量出土，早有答案卻無人問津

其實，早在 921 大地震後的數個月，為了平息當時蚯蚓大量爬出事件在震後造成的人心惶惶，特有生物研究中心的兩位研究員就已經在屏東幾個蚯蚓大量爬出的國小收集資料，並在 2002 年發表了研究成果。

他們的研究結果顯示，爬出到地面上的蚯蚓數量和地震的關聯並不顯著，蚯蚓大量爬出的事件也和往後 25 天內的有感地震沒有關聯，因此沒有預測地震的能力。不過，蚯蚓爬出數量倒是和地溫、相對濕度、還有日照時數有明顯相關。當地也有其他的蚯蚓種類，但就是只有土後腔環蚓會這樣大量的爬出到地表，因此應該是土後腔環蚓的特殊習性所致。

根據這樣的研究結果，詳細一點的解釋就是：

土後腔環蚓在夜間活動時可能會探出到地面，若是夜間氣溫偏涼使地溫高於氣溫，再加上氣壓越低、空氣相對濕度越高，則土後腔環蚓越是可能大批到地面活動覓食。

直到太陽升起，空氣相對濕度迅速下降、氣溫上升，土後腔環蚓才會鑽回地下躲藏，如果白天正好是陰天或微雨，那麼回到土裡就更是拖拖拉拉，時間也更晚。在十月與十一月間台灣中南東部開始轉涼時，正巧符合土後腔環蚓夜間爬出至地表活動所偏愛的天氣條件，這樣的習性之下，只要土後腔環蚓躲回地底的時間稍晚了點，清早起床運動的民眾和上課學生目擊蚯蚓大量出現的機會當然大增，「非下雨天蚯蚓大量爬出到地表」的事件集中在這兩個月份，也就不意外了。

清晨從草地大量爬到人工鋪面上的土後腔環蚓，太陽曬死的屍體又被學生掃回草地上。

所以呢，以後要是在沒下什麼大雨的秋天早晨又看到蚯蚓滿地爬的景象，要記得這跟地震沒什麼關係，如果稍微辨別種類確定都是土後腔環蚓，那就又是這種蚯蚓的正常能量釋放而已。這時候除了呼朋引伴一起賞花賞葉賞蚯蚓之外，還可以行行好幫忙牠們離開人造鋪面回到有植被遮蔭的土壤或草地上，以免被太陽曬乾熱死。畢竟，每星期扶老太太過馬路一次加上國定假日多扶個兩三次，行善積德的樂趣遠不如幫千百小蚯蚓找歸處，你說是不是啊？

同場加映

參考資料

The post 離人心上秋意濃，清晨地上蚯蚓多：為何秋天經常有大量蚯蚓出沒？跟地震有關嗎？ appeared first on PanSci 泛科學.

y編按：我們常常會用「地牛翻身」來形容地震，但到底為何是地牛？明明世界各地或是台灣都有其他動物，烏龜、大象、地底人、鯰魚、豬、羊、蛇、熊等等，為什麼現在「地牛」變成了主流呢？而有些紀錄留下了地震前後的「地生毛」現象，又有可能是什麼呢？雖然目前還沒有研究確定這個因為地震出現的異象原因確切為何、無法給各位讀者一個確定的答案，但透過一層層的爬梳，去探索自然現象跟傳說之間的交織，亦是很有意思的過程。

最近工作室出品的桌遊《說妖》正在進行募資，因為募資解鎖的關係也介紹了「地牛」的傳說。翻找文獻之後，意外發現這個神秘又有趣的自然現象，覺得相當值得鑽研，才動筆寫下此文。

編按：現在趕上募資還來得及喔，詳情請參考集資頁面–《說妖》

所謂的「地生毛」，指的是在地震過後的一兩天內，遍地生長或白或黑，類似動物毛髮的現象。有時不只地上，連民房和城牆上也會生長，長度寸餘至尺餘。

歷史上「地生毛」的文獻記載甚多，李善邦教授所著的《中國地震》中，便收錄了 53 個案例，其中最早的是西元 535 年 12 月的「都下（南京）地震生白毛，長二尺。」至於最近一次的地生毛案例，目前筆者找到的是 1878 年 6 月 12 日的無錫地震，由外國人 Macgowan.D.J 所記載：「⋯⋯兩天之後的夜裡這裡又發生了一個強震，在城牆的內部和外部都長出了銀鬚那樣的白髮，有 3 至 4 英寸長，小孩們拔出來，很快收集了一把。」

安西大地震作圖，圖／wikipedia commons。

由此可見，「地生毛」雖然罕見，卻並非是單純捏造的傳說。然而對其成因，由於難以研究，幾乎無人了解。有趣的是，該現象可能也促使了「地牛翻身」成為主流地震傳說。本篇文章，除了分析「地牛翻身」傳說的流變之外，便是要對「地生毛」現象，進行可能的成因探討。

不只地牛會翻身

可能很多人不知道，「地牛翻身」是臺灣獨有的特殊傳說。然而不只「地牛」，臺灣位處於歐亞板塊與菲律賓海板塊交界，地震頻仍，早在漢人移居這座婆娑之島前，島上的原住民族早已流傳著各式各樣的地震傳說。

根據莊美芳教授的研究，臺灣原住民的地震神話可分為六類：

支撐大地的動物身體動就發生地震
支撐大地的神或巨人身體動就發生地震
觸怒神靈而引發地震
搖動世界柱引發地震
地震時呼喚祖靈以停止地震
大地氣息擾動引起地震。

其中，最常見的是前兩種，地牛就是屬於第一種。

清水大地震舊圖，圖／by Bill-Chiang@flickr。

原住民地震神話的採集一直到日治時期才開始。泰雅族中，流傳地震是因為地中的熊、海中的鹿或地下的鯉魚，翻身而引起的。鄒族和布農族則流傳著螃蟹和鰻魚（蛇）相爭，造成地震與洪水的故事。阿美族和平埔族的巴喏茲黑族，在日治時期都有「地震豬」的說法。阿美族說地震是「地底下的豬搔擦身體所致」；巴喏茲黑族則說地震是地下的大山豬「巴魯匝庫」搖動身體所引起。

至於本文所關注的「地牛翻身」，最早見諸於日治時期的紀錄，是阿美族南勢蕃說：「地中有水牛，累了，動動身體，便引起地震。」以及鄒族阿里山蕃所說：「地震是在地中的、有如牛、名叫『哇茲姆』的獸，搖動牠的身體時所發生的。」

明明那麼多動物都翻過身，為什麼只有地牛成為主流？

由於漢人對牛有特殊的感情。

臺灣其實自古無牛。大家耳熟能詳的水牛和黃牛，是在荷治時期由荷蘭人引入的。1624 年，時值大航海時代，荷蘭東印度公司為了建立與明朝和日本貿易的據點，從澎湖轉移陣地來到臺灣。

由於開墾土地需要大量的勞動力，荷蘭人又缺乏本國移民，便大量招引漢人移民臺灣，形成特殊的「共構殖民」。也就是「荷蘭人提供軍事與行政架構，漢人在其保護之下進行開墾」。而為了幫助開墾，才在這個時候，自澎湖引進了拉車的黃牛，又自爪哇引進耕田的水牛，自此開啟漢人與牛深厚情誼的濫觴。

牛與農民朝夕相處，是不可或缺的勞力來源，一頭牛支撐著一整個家庭的生計，這讓漢人對牛有著非比尋常的感情。不僅有著「不吃牛肉」的習俗，甚至年老的牛也不會遺棄或殺死，是近乎親人一般的對待。這導致這麼多的地震傳說中，與牛相關的「地牛翻身」傳說，最容易被接受和流傳。

漢人對牛有特殊情感，圖／by Tappancs@pixabay。

然而，除了漢人對牛隻的特殊感情之外，還有一個更根本的原因：那便是地震過後的「地生毛」現象。

「地震生毛」的說法，在漢人的觀念中一直都有（先前有提過李善邦教授收錄了從古至今共 53 則紀錄），文獻中也時常將其形容為豬鬃、牛毛或馬尾。比如金門志：「嘉慶十六年夏，夜有聲自東南來，地震。明日，地生黑毛，長寸許，類豬鬃。」或是《斯末信齋雜錄》載：「彰境地生牛毛，長寸許，旋即震動。」然而一直以來都只是覺得像，並沒有真的認為地底下住著動物。

一直到日治時期，原住民的口傳故事被記錄下來，原漢之間文化交流，才逐漸看到傳說被「地牛」影響的痕跡。例如日本官員東方孝義記載，1906 年嘉義梅仔坑大地震時，有人在山上地裂之處，發現一條牛的大尾巴，因此盛傳地底下住著一隻地牛；或者日治時期的詩人賴惠川的〈竹枝詞〉寫道：「連人帶屋北移南，決岸崩堤草嶺潭。聞道地牛毛一振，能令大地作搖籃。」

種種紀錄顯示，「地牛翻身」的傳說不再只存在原住民之間，同時也在漢人之間流傳。甚至到了今日，因為媒體傳播的關係，在各個原本沒有地牛傳說的原住民族，也漸漸採錄到了「地牛翻身」的地震傳說。

「地牛翻身」儼然成為了臺灣地震傳說的主流。

但是，地生毛到底是什麼？

筆者進行研究時，恰好發現中國微信的公眾號「地震三點通」，幾個月前也寫了類似的探討文章：《地生白毛之謎》。文章內總結了「地生毛」的四種可能成因：蜘蛛網、植物根、化合物結晶、菌絲，以下筆者將分別進行分析。

首先，蜘蛛網的說法筆者認為最不可能，這並非蜘蛛無法在一天之內結的遍地都是蛛網——實際上這樣的現象發生了很多次。例如2016 年夏天澳洲發生了豪大雨，洪水逼得數百萬的蜘蛛必須織網逃生，2012 年、2015 年也都發生過類似的情況。這是因為蜘蛛必須利用絲，藉由風力來進行移動所導致的，這還有個美麗的名稱叫「天使髮絲」。

遇到各種天災，蜘蛛必須織網來逃生，圖／by AdinaVoicu@pixabay。

筆者認為這個說法不可能的原因很簡單：因為遍地的蜘蛛網根本就不像動物的毛髮——完全不像，看圖就知道了。就算古人看到這個景象也只會認為是蜘蛛結網的異象，不會聯想到是地生毛才對。也許該作者也認為這個說法有些瑕疵，內文還提到了地震時會發生的另一個特殊現象——「地震靜電」——來輔助這個說法，認為蛛網會因此直立。但蛛網相當纖細，風一吹就會交纏，筆者懷疑是否有這個可能。

內文提到的第二個可能，是植物的根鬚。

作者提到了一個案例：1976 年，在江蘇海安縣發生了一起地生白毛事件，白毛有一、二尺長。該現象發生在附近幾戶農民的房屋內，經研究後得出，白毛是房子周遭植物延伸的根，之所以向天生長，乃是這些房屋建造在原來的水田之上，屋內濕氣過重所導致。

然而就筆者了解，該事件與地震其實並不相關，植物也並非如文獻中記載，是在地震後一兩天所形成。所以嚴格說起來，雖然植物的根鬚確實很像動物的毛，但並不能算是「地生毛」的案例。

作者提出的第三個可能，是化合物的結晶。

結構性的地震源自於板塊擠壓的應力釋放，同時也伴隨著地溫升高的現象。內文解釋，可能是地殼中某些低沸點的化合物因此昇華，到了地面遇到冷空氣再凝華，結晶之後才造成遍地白毛的現象。的確，在一定條件下形成的結晶，是有可能被看成毛髮的，這個說法有其道理。但一來我們根本無法確定究竟是何種化合物，二來筆者也不確定這麼快速的凝華，是否可能產生長度足夠被稱為「毛」的結晶，因此不予以討論。

至於第四個原因「菌絲」，則是筆者認為最有可能的「地生毛」現象的成因。

有什麼菌類長得像毛呢？圖／by HeyouRelax@pixabay。

到底哪種菌長得這麼像毛？

之所以這麼說，是因為在某些地生毛的文獻中，有著點燃之後，產生臭味的說法。這是動物性蛋白的特徵。菌類的菌絲也有相同的特徵。而且要在一至二天這樣短的時間內，從無到有的萌發，對於生長快速的菌類，似乎也不是什麼難事。

但是，真的有菌類長的像毛髮的嗎？有的，「髮菜」就是其中一個例子。

顧名思義，髮菜正是因為它長的像頭髮而得名。但可能鮮少人知道，髮菜其實是一種藍綠菌，又被稱為「髮狀念珠藻」。

髮菜是長得很像毛的藍綠菌，圖／by Polyhedron@wikipedia commons。

髮菜適合生長於沙漠和貧瘠的土壤，和草共生，遇雨萌發，不過生長緩慢，一年僅能夠增長 6％。髮菜在中國的主要產地是北方各省，「地生毛」經前人統計，經常發生於春夏季的中國南方。綜合以上兩點，髮菜雖然有著與毛髮相似的外形，但很顯然並非我們要找的人選。

還有可能是怎樣的菌類呢？

說到菌類這個詞，其實可以分開成差異頗大的兩類：細菌和真菌。真菌下要再細分，又可分為微孢子蟲門、壺菌門、芽枝霉門、新美鞭菌門、球囊菌門、子囊菌門、擔子菌門等七個門，以及捕蟲黴菌亞門、梳霉亞門、蟲黴菌亞門、毛黴菌亞門等四個亞門。

人類對真菌所知甚少，科學家預估真菌約有 150 萬－500 萬個物種，然而目前正式被分類的僅有 5%左右。因此要真正找出是哪種真菌造成了「地生毛」現象，近乎是不可能的任務。但還是可能利用刪去法，得出較為縮限的答案。

微孢子蟲門、壺菌門、芽枝霉門、新美鞭菌門等等幾門，若非是寄生的單細胞生物、小到肉眼難辨，不然就是不會形成足夠被稱為「毛」的菌絲，因此予以排除。

擔子菌門是真菌中最高等的一門，共有 2 萬多種，全為陸生，包括蘑菇、木耳等常見的菇類。地下的菌絲體盤根錯節，然而並不會形成類似毛髮的構造，因此也予以排除。

球囊菌門可和植物的根或蘚苔的假根形成「叢枝菌根」，協助寄主吸收無機鹽類。子囊菌門是真菌界中種類最多的一個門，其中除酵母亞門為單細胞外，其餘種類都是多細胞，如冬蟲夏草、黑黴菌、青黴菌、羊肚菌等等。這兩者以及剩下的四個亞門，是較有可能成為「地生毛」現象成因的候選人。

phycomyces nitens 或許有可能是地生毛的菌類，圖／by Neil Kelley@flickr。

有趣的是，筆者在查資料的途中，在國外論壇上看到一則針對家中地下室地板忽然長出頭髮的討論。網友告訴他，這是一種叫作phycomyces nitens 的真菌，只會生長在糞便或骯髒的地方，甚至叫它poop fungus，「糞便菌」。點開圖片一看，才發現這也太像是人或動物的毛髮了！

據說這種真菌主要生長在歐洲地區，與它同屬且外形接近的 phycomyces blakesleeanus 則生長於美洲，這個屬目前除了這兩種真菌之外，沒有其他物種。而 phycomyces，便是屬於毛黴菌亞門的真菌。

雖然如此，我們並不知道中國地區是否找得到 phycomyces nitens 或與其親緣相近的菌種，更不知道這類型真菌與地震之間的聯繫，因此並不能說是真正破解了「地生毛」現象，只能說是找到了一個模糊的方向。後續的真相究竟是如何，還要待後續學者的研究。

結語

說了這麼多，來整理一下文章的脈絡。

簡單來說，雖然原住民一開始有許多地震神話的傳說類型，但在漢人對牛的特殊情感，以及根深柢固的「地震生毛」傳說之下，讓「地牛翻身」成為了臺灣目前最主流的地震傳說。其影響力甚至回過頭影響了原本沒有該傳說的原住民族，成為其文化的一部份。

而「地生毛」的成因，可能肇因於地震後，地下水脈移動，或是地形改變等等原因，產生類似發黴，真菌在一兩天內增生的情況。至於究竟是哪種真菌形成形似毛的菌絲，由於人類對於真菌的研究不夠透徹，目前還無法給出特定答案，但可以大致縮限在球囊菌門、子囊菌門，以及餘下的四個亞門之中。而目前筆者找到，外形最像毛髮的，當非 phycomyces 這個屬之下的品種莫屬，造成「地生毛」現象的真菌，也許便是生存在亞洲較溫暖地區，隸屬於 phycomyces，尚未發現的品種也說不定。

參考資料

莊美芳，《論臺灣原住民族地震神話類型——兼論排灣族群地震神話的特殊性》。
陳忠信，《解釋與安頓——試論台灣原住民地震神話之治療義蘊》
陳忠信，《試論台灣地牛神話的形成與發展》
台灣的自然資源與生態資料庫-農林漁牧
溫宗翰，《地震的由來：你知道「地牛翻身」是臺灣本土創生的地動傳說嗎？》
Discovery｜地生白毛之謎
地上為何長「白毛」
真菌
“WTF is growing out of the floor in my basement? It looks like glossy human hair and it is freaking me out.”

楊海彥／小波

畢業於台灣大學生化科技學系，而後就讀實踐大學工業設計所，沒念完就跑出來開工作室。目前專注於把台灣文史和民俗元素轉化為故事，設計實境遊戲、桌遊和小說。
嗜讀奇幻文學，喜愛電影，比起咖啡更喜歡茶，卻養一隻以咖啡為名的貓。

新時代的到來，就像一陣狂飆的颶風，將一切連根拔起。臺灣妖怪們被迫帶著傳統的記憶，躲進人心的空隙。妖怪掙扎地生存著，等待著消亡的結局。

不知從何處開始，流傳著一個名叫「說妖」的儀式。傳說中，在儀式堅持到最後的人可以召喚出妖怪，實現願望。

臺灣妖怪桌遊《說妖》，熱烈募資中！

The post 地震為何偏偏要是「地牛翻身」？翻身後的「地生毛」又可能是什麼呢？ appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

身在地震頻繁的臺灣，相信在地震後若常關心報導，對「前震」、「主震」、「餘震」等名詞應該不陌生；這些名詞從字面上看來就簡單易懂，所以媒體報導也總是朗朗上口。但熟悉這些名詞並不代表理解這些詞的意涵的用法，雖然這件事情過往的文章如《斷層上的短暫瞬間：動與不動之處(下)》一文中也曾簡單提過。不過因為常有看到誤用的情況，還是忍不住再寫一篇說明白！

source：marcellomigliosi1956 @pixabay

地震序列中操作型定義的分類

很多時候我們習慣從「前因後果」來了解事物，不過這些名詞的使用，時間卻早於了解它的前因後果之前。舉個例來說，日本地震學之父大森房吉在提出餘震時間分布的關係式的文獻是在1864年發表[1]，但關於地震成因為斷層的彈性回跳理論的文獻，則是到了1910年才問世[2]。也就是說這些詞的發名與知道它的成因無關，而是以直接觀察的角度來作分類。

這時我們再來看定義：發生在相近時間、空間（不單是地表，地底下的深度也鄰近）上的一連串地震，可以稱為「地震序列」，而地震序列中的地震，依照發生次序可分為前震、主震和餘震，難以判別主震的地震序列稱之為群震[3]。這時我們可以思考幾個問題：

問題1：某地發生了一次規模4.5的地震，幾個小時內又發生了一個5.0的地震，接著幾分鐘後又來了一次規模4.7的地震，那誰是主震？

這個問題比較簡單一點，依照前述的定義，第一次的規模4.5為前震、規模5.0的為主震、最後一個規模4.7的為餘震。

問題2：承上，在介於規模4.5地震和5.0主震的那段時間，地震學家有可能知道規模4.5的地震是個「前震」嗎？

以目前我們對地震的了解，這還是很難做到的事，要是能知道的話，那等於是臨震尺度的地震預測了！因此我們可以發現，某個地震是屬於前震、主震還是餘震，是有可能隨時間變化的。某個地震過後發生了更大的地震，那時間上較早發生的那次地震就會變成前震，而下圖的報導截圖，便是混淆了分類定義的例子。

餘震比主震大？這一定是有什麼誤會！圖／截圖自新聞

所以這些分類很重要嗎？

先說結論：它在過去很重要，現在看起來應該還是很重要。

之所以重要的理由，在於我們在建構一門科學論點的時候，最需要的就是觀測並找尋規律。我們應該也都會同意，某個大地震的地震序列中，規模最大、釋放能量最多的那一次地震，是我們最需要關注的，因此稱之為「主震」，頗為合理，而在主震前的小地震就稱為前震、之後的地震則稱為餘震。而在地震儀問世後，隨著足夠的資料累積，我們才有辦法探求其規律。

「餘震」在這部分研究發展較為完整，因為其規律較為顯著。在此先貼心小提醒，接下來的內容涉及數學公式，如果您有看了數學式子會頭昏的症狀，可以跳過此段到最末段；那就開始囉。

早在1894年大森房吉就提出了大森法則（Omori’s law），說明餘震會有衰減的規律，而且可以用數學式表示：

大森法則（Omori’s law）。圖／作者提供。

其中N(t)是主震後的餘震數量，t是時間，K、c為常數，代表餘震是直接和時間接近反比的關係。大森房吉當時以為數不多（相較現在的地震資料非常少）的資料下，分析出餘震的規律性，著實不易，是很重要的科學進展。

大森房吉在1984年在發表期刊上提出的大森法則，可看到fig.1漂亮的個數衰減趨勢線。圖／截圖自網路

而到了1960年代前後，宇津德治又稍作修正，加了個衰減指數p，讓這個公式更能適用在更多情況（名為修正-大森法則或大森-宇津法則）。

大森法則(Omori’s law)。圖／作者提供。

同時，在1954年，建置「芮氏規模」的芮克特（Charles Francis Richter）和古騰堡（Beno Gutenberg）也對於餘震的規模提出了古騰堡-芮克特法則（Gutenberg–Richter law），提出餘震除了數量上的變化，還有規模上的變化，這個變化規律就很複雜了：

大森法則(Omori’s law)。圖／作者提供。

式子中的N是發生規模M的餘震個數、a、b是常數。簡單來說就是餘震的規模「大致」上會隨時間變小，但要細究下去，其實應該是「規模越大的餘震，發生的機會會隨著時間過去而降低」。因為餘震並不是百分之百的衰減，而是有一定的趨勢性變化，因此這個公式等同是在餘震的統計分析上加上了規模的考量。

先有了觀察，才去推敲機制的科學發展

綜合上述的地震研究，加上我們對斷層行為了解的演進[3]，現在我們已經了解，餘震是大地震後斷層上的應力重整的行為（不一定完全在斷層面上，也可能在鄰近區域）。所以實際上我們要判斷某個地震是否為前一個大地震的餘震，除了考量空間上是否有相關、是不是同個斷層的作用之外，還有上述的古騰堡-芮克特法則與修正-大森法則等作為科學上的依據。

接著我們繼續看下個問題。

問題3：再承前面提到的第2題，如果又過了3年，同個地方又發生了一次規模4.5的地震，又該如何分類這個地震？是5.0主震的餘震？還是下一次發生主震的地方？

要回答這問題，得要先了解現今對餘震產生機制的看法：

一般來說，如果當地震後的個數已恢復到接近大地震發生前的背景值(註)，這時大概也可以算是一個地震序列已結束，但規模非常大的地震，就較難定義。像是規模9.0的311東日本大地震的五年後，仍有規模達7.4的餘震。聽起來或許會覺得「怎麼可能這麼久還有影響？」但試想一下前面提到的古騰堡-芮克特法則，其實就告訴我們餘震的規模並不一定是越來越小，而大地震後對鄰近地區岩層受力情況的影響也甚大，斷層的應力重整過程釋放的能量也相對較大，就像是不同劇烈程度的運動後乳酸堆積的程度也不同、恢復時間也可能隨著運動越劇烈而延長的概念。

所以，看似粗略的前震、主震、餘震分類，卻在漫長的科學研究中發現了不簡單的地方，至少在餘震的行為上，我們已有長足的認識。不過直至現在，這些地震的觀察與分析仍還尚未足夠，理想上，我們希望能從同一個斷層、不同次的大地震序列的地震資料統計尋找規律，便能藉此來預測下一次地震。但實際上許多大地震之前是沒有明顯前震的，這讓科學家很難找到前震的規律性，加上斷層滑動的行為經常也不單純，能量的釋放不一定完全反映在地震之上（如之前提過的「潛移斷層」），這樣一來斷層累積能量的程度便不易從地震活動評估。尋找地震前兆的方法或是觸發地震的成因，或許其實還在前震的資料中只是尚發掘，又或者還有更多的資料等待我們去收集，這也正是現代地震學家們的重要課題之一！

參考資料與延伸閱讀：

[1] Omori, F. (1894). On the aftershocks of earthquakes. Journal of the College of Science, Imperial University of Tokyo. 7: 111–200.
[2] Reid, H.F.(1910), The Mechanics of the Earthquake, The California Earthquake of April 18, 1906, Report of the State Investigation Commission, Vol.2, Carnegie Institution of Washington, Washington, D.C.
[3] 斷層上的短暫瞬間：動與不動之處(下)
[4] 斷層「動靜之間」的學問—關於「潛移斷層」

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《為什麼一下是主震，一下又變前震了呢？》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 為什麼本來是主震，一下又變成前震？餘震有可能會比主震規模大嗎？——《震識》 appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹 │《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

康熙臺灣輿圖。（局部）　圖／國立臺灣博物館

歷史地震既然是歷史，那麼應該是歷史學家的事啊，為什麼地震學者要關心這個？

科學家的出發點還是科學，人們一直到 19 世紀末才發明地震儀，而 1935 年才開始使用地震規模來量化地震。就算是拿稍早地震波形來回推地震規模，也才不過一百多年的資料，若是能藉由歷史找到更多的地震，也算是能充實了一點地震分析的資料庫吧？

缺乏詳盡的時空紀錄：歷史地震研究的難處

但是，代誌絕對沒有前面講的如此輕鬆，在研究歷史地震的時候，光是推估地震的震央就相當不易，因為當時並沒有震央的概念，歷史記錄中的地震只會描述大略的地點和描述受災的區域與情況，甚至連時間都不會太精準。不過這也不太令人意外，畢竟當時鐘錶尚未普及，加上有些資料並非官方，記載上有偏差、疏漏也在所難免，有時也需要綜合很多資料進行修正。

譬如 1862 年的臺南地震，多數資料的日期雖然同為同治元年，但有些資料僅記載夏五月、有的寫五月初九，不過大多數則為十一日，故現今認為是五月十一日，而在早期徐弘（1983）的研究中提出的時刻為「戍刻」（19-21 時），不過蔡義本（1986）則更正為亥刻（21-23時）（黃清淵的《茅港尾記略》也是記載亥刻），但即使如此，也不能如現在知道是幾點幾分。

除此之外，由於文字記載是較為主觀的紀錄，而且還會因當時的政治、經濟情勢所影響，這些因素都得需要考量進去，所以，用科學解讀歷史地震時，有幾個重要的觀念：

盡可能的收集各種資料，才有可能更知道全貌。
結果可能會因為資料量的增加而有所不同。
有人居住的地方，才會有災害紀錄，不能因為紀錄少就推估其規模小。
歷史資料還是可能有缺失遺漏之處。
解讀資料的過程還是有可能還是會有些爭議，需要更多論證等等。

至於這些可用的歷史資料，大概會有以下幾個種類或來源：

第一手的實體文獻，可能收藏在某些機構或個（包括國內外）。
第二手的資訊，可能是有學者研究的、也可能是早期有人訪問耆老整理的，如日治時期的某些資料也彙整了過去清領時期的地震。
廟誌石碑，如果廟宇有毀壞重建，通常都會有些資訊。

許多廟碑、廟誌是重要的地震史料來源。鹿港龍山寺廟誌就曾紀載一場清乾隆 57 年（1792）的大地震。因為這場地震，讓甫遷建完成的龍山寺又得重修。　圖／Fcuk1203 [CC BY-SA 3.0] via Wikipedia

初步研究：從歷史資訊推估災情並估算震度

歷史地震資料中，最重要的科學用途就是幫助我們推估震度，雖然古代沒有強震儀，但震度除了科學資料外，還會附帶一個情境描述，如果將當時所載的資訊，套用到地震分級的情境描述中，我們就能知道大略的震度分布。當然，因為建築型式的差異，也需依不同的年代、建築方式來調整評估震度值，而如果描述地震情況的客觀資料越明確，就能有更好的震度分布，反之則就越加困難。譬如「地大震」這類的描述，我們只能知道可能至少有四級，但到底是四級、五級還是六級就不能百分百確定；而樓房倒塌的數量、搖晃大略的時間、是否一直持續有餘震等等，都是比較明確的資訊。
甚至在 1862 年臺南地震的資料還有土壤液化的資訊，如下圖所示：

八里溪灣告示（石碑，位於今台南歸仁區）：同治元年五月間地震，該園地高者崩裂，低者湧出瘠鹵黑
沙，崩陷不堪耕種，無力墾複。　圖／臺灣地區歷史地震文獻資料庫

所以這些歷史地震紀綠實際上能提供的科學資料雖有限，但有時還是有很大的助益！

進階研究：推估震央與規模

當資料量夠充足時，除了能畫出較精確的等震度圖，還能推估出震央，而多數的情況會將震央定在震度區最大的地方，但震央的位置就會隨著更多資料的補足而換位置。像 1845 年台中地震更新後的震央地點與之前的判定一下子就差別了幾十公里，因為這個地震在早期研究中較被忽略，一開始的受災資料多集中於彰化，自然會認為震央在彰化。而後來學者找多更多在台中的災情，進而將震央位置一口氣修正到台中，當然後續的分析也就差很多了，等等我們會繼續以這個地震來談研究方式。

1845 年台中地震，依資料量不同而使震央位置產生變化。
圖／作者截自塵封的裂痕 – 歷史地震第六講：1845 年台中地震 1848 年彰化地震投影片

利用震度的分布除了可以推估震央，也可大致評估規模的規模的範圍，但是單只有這樣的評估是會有些誤差的，那是因為我們不知道斷層的位置、錯動方式，而震源的深度只能粗略的推估，譬如是超過 100 公里，抑或是少於 30 公里的範圍。這時如果我們可以利用震央鄰近的斷層研究成果作為模擬的基準，我們就能進一步縮小這些參數的誤差範圍。

利用歷史資料得到等震度圖的分布，圖中綠色線段由左至右分別為彰化斷層、車籠埔斷層與雙冬斷層。黃色為推估震央，紅色為研究模擬部分車籠埔斷層錯動的區段。
圖／作者重繪自塵封的裂痕 – 歷史地震第六講：1845 年台中地震 1848 年彰化地震

在 1845 年台中地震的例子，因為推估的震央最近的斷層為車籠埔斷層，而等震度圖又呈南北向延伸，又大致以車籠埔斷層為中心線分布，因此鄭世楠教授在研究時便以部分車籠埔斷層錯動發生地震的情境來進行模擬，並藉此得到等震度圖，因為像地震規模、斷層位態、震央位置、震源深度等資訊都有某程度的假設，因此算出來的等震度圖和利用歷史分析的資料一定也會有些誤差。以此地震為例，可以發現斷層西側的模擬與歷史資料結果相近，但東側則相差甚遠，但實際上科學上所能做的就是盡可能找尋合理的數值模擬、並找尋最適當的結果。

紅色星號為研究模擬時推估的震央，紅色線段為模擬部分車籠埔斷層錯動的區段，紫色等震度線由內而外分別代表震度 7 級、6 級、5 級的等震度區範圍。
圖／作者重繪自塵封的裂痕 – 歷史地震第六講：1845 年台中地震 1848 年彰化地震

到底要怎麼找到對應的斷層？

接著來看 1848 年的彰化地震，和 1845 年台中地震類似，它的資料也不算多，不過或許是地震較大、災情較為嚴重，細究後發現資料稍多一些，比較特別的還有詩詞創作（如林占梅的地震歌），因此仍可簡單的做出等震度分布圖。

不過，這回的震度分布情況比較特殊，雖然最大震度區亦大致呈南北走向，但在南段卻往東方延伸，因此斷層的對應可能性就包括了彰化斷層和大甲斷層，而在考量上就有三個可能性：只有大甲斷層錯動、只有彰化斷層動或是大甲斷層和彰化斷層同時錯動。不過三者中模擬結果對應的較好的只有兩斷層同時連動的狀況，但這同時也意味著斷層帶的錯動範圍會更大（兩斷層長度加起來達 66 公里）、產生的地震規模也就更大了（超過 7.0）。

歷史地震研究幫助再現地震周期，「趨吉避凶」

在看完這些地震的分析，可以發現好像有許多無法對應的很好的情況，也有或多或少的誤差存在，既然不確定的事很多，那我們要怎麼看待這樣的研究結果？

百分之百重現當年的情境大概是不可能了，因為我們沒有精準的量測數據，但透過嘗試評估當時各地的震度並求得大略的地震規模，並連結到現今對斷層的研究與認識，有助於我們了解這種主要活動斷層或構造的地震再現週期統計，進而調整我們對未來地震潛勢、地震動機率的評估，就算有誤差，在理解誤差或假設的前提下合理的運用資料，歷史資料仍有一定的科學價值！所以「以史為鏡」，不僅僅是可以知興替，還能知災厄，助你我趨吉避凶。

參考資料：

臺灣地區歷史地震文獻資料庫
塵封的裂痕 – 歷史地震第六講：1845 年台中地震 1848 年彰化地震
蔣正興，從廟宇史料回顧 1848 年彰化地震，國立自然科學博物館館訊 328 期
鄭世楠、江嘉豪、陳燕玲，台灣地區歷史地震資料的建置，中央氣象局

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《歷史地震為科學研究捎來的訊息》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 能「穿越」該有多好！無法時空旅行的地震學者，如何用科學解讀歷史地震？ appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹 │《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

地震總來的突然，其實自古就有當災情嚴重時人們捐款救助的各種例子，來源有官方的補助、也有來自民間的善款。在臺灣過去的歷史震災中，這些賑災、重建、捐助、受助等情形是怎麼樣呢？有沒有發生過很扯的事？阿樹從幾個歷史地震的例子，讓大家看看過去的做法，也順便思考一下現在有沒有更好的方式。

圖／nattanan23 @Pixabay

清領時期的做法（以 1848 年彰化地震為例）

清領時期臺灣發生大地震後的撫恤金和重建經費來源，可以分成下列幾項：

朝廷專款賑恤：就是直接由中央政府從國庫提撥經費，簡單來說就是國家出錢。
臺灣府庫儲備金：地方政府（臺灣）先出錢，再向中央政府（清廷）報備申請經費。
官紳捐款：當地的官員、有錢的知識分子士紳捐款。
民間捐款：就是向一般縣民大眾勸募，未受災的人發揮人飢己飢、人溺己溺的精神（就像今日我們遇到大地震時會去捐款或物資一般）。

1848 年的彰化地震，最主要的撫恤金經費來源就是來自「官紳捐給」，少部分為各縣自己勸募。

為什麼會有大量的官紳捐款呢？因為這樣可以「買官」。清代的買官的情況十分嚴重，只是官方說法不是用「買」的，而是用「捐」的，而要捐也不是隨隨便便就能捐，當政府有事需要用錢時才能提供，「海疆捐輸章程」便是這項災害後捐官的法源依據，可謂是「依法行政」。捐得越多，就能得到更好的官職品銜，因此震災、風災、民變等需要經費的事件發生時，便是一個很好的機會，你看，這樣助人又助己啊，豈不是好棒棒！（咦這其中一定有什麼誤會）

1848年彰化地震後，官紳捐給和其用途的上奏文書。

不過，值得一提的是，除了屋倒、壓斃者之外，這些經費有一定的比例是用在「極貧」者的身上，也就是低收入戶可以得到多一些補助（富人有錢，應當能自食其力），說起來雖然士紳花錢買官的行為不妥，但至少這筆官紳所捐的金錢還是用在救災上，而且規定上也有排富條款，似乎也還算正當（但難免捐輸的官紳也有些貪官汙吏，但這些從資料上看不出來，就暫不討論了）。

這些補助有些是以銀兩文錢，有些則是用洋圓計算，而像彰化對極貧戶則是提供「米糧」的方式，這些由鄭世楠老師的演講中整理如下表：

表來源：塵封的裂痕：1845 年台中地震與1848年彰化地震(投影片)

不過或許也因為接受撫恤金多數以屋毀、傷亡和貧戶為主，是否有將捐款和經費用於振興災後經濟的用途，就不得而知了。不過阿樹個人推論既然有類似排富的條款，可能有錢的商號等未必能得到補助。

日治時期的做法（以 1903 梅山地震、1935 新竹─台中地震）

阿樹手邊的日治時期的史料相對多一些，因此可以多看到一些端倪，簡單來說這個時期災民的撫恤的主要來源多了一些：

來自日本政府的資金（天皇、滿州國）
地方政府的災害救助基金
第二預備金災害費（1906 梅山地震比預期的災害救助基金多太多了，所以臨時多了這項）
臺灣島上的民間捐款
臺灣島上的民間捐款
國際捐款（當時不管是清代或是中國對臺灣都算是「國外」）

1906 年梅山地震款項運用如下，這部分應該是上述 1~3 項來自官方的補助：

表來源：塵封的裂痕：1906 年梅山地震（投影片）

至於 4~6 項的民間捐款，捐助最多的還是來自臺灣自己，當時臺灣日日新報的強力勸募下，共募得 52,600 餘圓，而來自日本也約有 35,900 餘圓，加上國外的數千捐款，已經超出前一張表的罹災救助費支出，而這點亦讓當時的日本總督府感到意外（可見民間捐助的力道在那時就很大了）。

在產業和教育方面，梅山地震的災後處置也看得出一些政策上的端倪。譬如糖業本來是臺灣本土產業，但卻因為震災和日資的介入而使產業整個被替換；而教育上也因當局較重視殖民地的日語教育，因此對於中文教育的書院和日語教育的學校態度不同，如新港的登雲書院也隨著地震而消失了。反而來自日本的教育系統，就有受到捐款的幫助，在 1906 年和 1935 年所有的震災捐款中，有「指定用途」的部分，教育類別算是大宗，可見當初的政府對此是十分重視的。

上圖來源：塵封的裂痕：1906年梅山地震（投影片）

然而我們現在看到嘉義市方正的道路設計，也是拜地震災後的市區改正計畫所賜；這種「將整個城市規畫砍掉重練」的情況，在 1923 年關東地震、1935 年新竹─台中地震的災後重建都可以見到。

但這樣對當地人來說，無論是生活起居還是情感寄託皆有重大影響，畢竟沒受災的老房子也是要拆掉、地籍也會重新設計。阿樹認為這或許是當時在帝國主義盛行下才有辦法實行的做法，即使會對原來的居民造成諸多不便，但因為之後的街道市容方正、災害管理方便，還是藉由公權利強制執行（這做法在現在根本行不通啊）。

至於 1935 年地震，阿樹從昭和十年臺灣震災誌（原為昭和十年新竹州震災誌）上面找到了一些資訊可以供大家參考，首先是所有捐款、政府賑災和使用的大略款項用途：

資料來源：昭和十年臺灣震災誌（點圖放大）

可能是因為 1923 年關東地震時臺灣也捐輸不少給日本，加上當時為殖民地的關係，因此最大宗的捐款反而來自日本本土，而這些款項再加上恩賜金、救助基金大多都用在救助災民上，不過還是有一小部分用來輔助災民就業。

有趣的是，看似占救災款項比例最少的恩賜金，卻得到了官方最大的宣傳，在災震誌上也有寫到，要領這筆錢，還得要「謝天皇恩典」，裡面不乏有許多謝恩的作文比賽文。在這篇臺史博館研究員所撰述的文章中也提到，這筆錢還要拿來買日本國旗之類的，這在現在也是看起來令人不可思議的事。

但話說回來，似乎現今也是有些人捐款時還會有媒體大肆報導，也是類似的概念。而加加減減下來，竟然還有將近 50 萬圓（原來的救災加捐款經費近 200 萬圓），除了有部分用來救助 7 月份餘震的災害（約 8 萬圓），而剩下的經費似乎就留在災後復興委員會來處理了。

至於產業方面的救助，震災誌上並沒有說到有利用這些捐助款項來復興產業，反而是以政府的經費補助約占一半，而另一半則是提供業者以低利貸款或國庫補助利息的方式借貸。震災誌上說明產業重建補助約需 74 萬多，其分配如下：

資料來源：昭和十年臺灣震災誌

雖然重建補助金額也不少，但震災誌中也提到，重建復興最重要的是「自力更生運動」，意思就是災民不能因為受災而消沉，需要振作來幫助復興建設。講起來似是合理，但其政策還是看得到日本力行皇民化運動的痕跡，阿樹看了覺得甚是有趣。但即使這樣的復興運動並不單純，卻還是有許多令人值得學習之處，譬如市區改正計畫的落實、防救災體系的設置（有許多做法也是借鏡過往日本震災的處理方式），讓災後的社會民生能更快趨於穩定。

結語：過去和現在的相似與相異

或許我們會發現這些歷史有些荒誕之處，譬如官紳捐錢得官、人民得感謝天皇浩恩等情事，但卻可能讓我們反思一些事情。比如：「有沒有因震災而得利的人呢？」或許這種利益並不是實質金額，而是像知名度、好感度等等，又或者是「捐款要怎麼運用？」「重建經費從哪來？」有些的問題不單單是數學或科學問題，涵蓋了政治、經濟、社會等面向。

此時就不一定會只有一個答案，甚至還會產生爭議；而我們在此也只是想提供一些過去不同歷史、政經脈絡下的做法，讓大家可以有更多思考空間，說不定會比直接看待當下的情況還來得客觀。

圖為1966年河北地震。source：Wikimedia

話又說回來，有沒有人試想過，如果重大天然災害發生時，政府準備的救災與預備金難以面面俱到的因應受災和重建事宜，我們是否可以做好相關調整、在下次災前先盡可能做好因應措施呢？譬如參考過往的經驗，制定適合的法源以發揮款項用途，又或者是在長期都市計畫上多下點工夫、在地震或是各種天災保險上有更多的考量？這雖然不是震識能幫忙回答的問題，但卻是對大家都重要的震事，讓我們一同關心！

本文轉載自《震識：那些你想知道的震事》。原標題為〈歷史上的地震捐款從哪來？又到哪去？過去又曾有什麼關於捐款和使用的荒謬之事呢？〉。

參考資料：

The post 以古鑑今：歷史上的那些地震捐款，從何而來又流向何方呢？ appeared first on PanSci 泛科學.

用 GPS 觀測地殼變形

因斷層活動而無時無刻都在變化的地殼狀態，與地震、海嘯、山崩等現象的發生息息相關，因此「地殼變形」便成為了地震學家無法忽視的觀察標的，換句話說，地殼變動就像是地球在表露情緒一樣，不注意它可是會出大事的。那麼「地球的情緒測量師」又是在做哪些事？肩負了哪些任務呢？讓我們一起來看看吧！

地球情緒量測師──許雅儒

中研院地球科學所許雅儒研究員主要的研究項目，是利用全球衛星定位觀測系統（GPS）、地震及井下應變儀觀測資料，綜合分析陸地及隱沒帶斷層在地震周期中不同時段之地表變形。簡言之，她是一位「地球情緒量測師」。

中研院地球科學所的許雅儒研究員。攝影／張語辰

談起踏入這一行的由來，許雅儒表示從碩士畢業後，起初其實沒有繼續進修打算；但在中研院地球科學所擔任研究助理期間，恰巧碰上了台灣地震史上的重大事件： 921 地震。親眼目睹了斷垣殘壁和慘重傷亡，許雅儒決定步上探索地球科學之路，深入探討那些災害背後的真正成因。於是，接下來的故事我們都知道了：她成為了地科研究員，成為了能看懂地球情緒起落的人。

今天地球心情如何？觀察「地殼變形」就知道

位於臺灣汐止的 GPS 固定觀測站。半圓形遮罩是為了避免蟲鳥、外力等因素造成天線損毀。　圖片來源／許雅儒提供

發生地震時，避難是當務之急，但地科所的研究員們最先想到的卻是：

全臺超過 400 個 GPS 固定觀測會往哪個方向位移？

GPS 觀測是經由衞星量測地表測站的座標位置，並加入時間變化數據計算位移速度，藉以推測地底斷層的活動情形。也因為它由衛星量測的特性，GPS 固定觀測站的設立位置需具備良好透空度（仰角 10° 以上無遮蔽物）、地質穩定、遠離電磁波干擾源等，臺灣目前設置有 400 多座GPS 固定觀測站，大抵沿著主要斷層帶擺放，與斷層垂直及平行方向皆有設置測站。

日常 GPS 導航的量測精度頂多是「公尺」，而 GPS 觀測地殼變形卻精準至「毫米」。

地球的板塊移動十分緩慢，一年僅移動幾毫米至幾十毫米，必須透過長時間的連續觀測以換取精度。研究員收集的資料，藉由觀測測站的位置隨時間之變化，取得測站的位移速度，反推出地下斷層的滑動情形（如下圖）。

分析全臺各地 GPS 測站的座標變化，得出 2003-2010 年間臺灣地區的地殼變動。　圖片來源／臺灣地震科學中心

以地殼變形最顯著的「地震」為例，平常測站會呈現長期、穩定的線性運動；而一旦發生地震時，時間序列上就會出現不連續的狀態（如下圖）。藉由計算地震震央附近測站的「位移量」，便可得知地殼何處出現變形，並推測斷層如何活動、滑移。

GPS 測站的座標時間序列。縱軸的 U 為垂直分量、 N 為南北分量、 E 為東西分量。線條錯開處為地震造成的不連續。　資料來源／許雅儒提供

臺灣位處隱沒帶、地震頻繁，地球的「情緒」時常在地表數十秒震動、板塊幾公分的移動間展露無遺。所以，地震正是觀測「地殼變形」的重要時機啊！研究員們當然第一個先想到的是「觀測」！

斷層滑移 ≠ 地震

講解「斷層滑移」之前，許雅儒表示我們應先建立一個觀念，才能正確的看到斷層活動的全貌：

了解斷層活動不能只看當下，因為斷層滑移歷史很長，可能長達數萬年。斷層活動是能量累積的結果。

我們對於「斷層滑移」的認知通常只想到地震；但其實斷層隨時都在累積、釋放能量，而其中伴隨地震的斷層滑移稱為「同震滑移」。

隨著板塊運動，地殼會不斷變形，而「地殼變形」分為兩種：「脆性」變形與「塑性」變形。上部地殼一般為脆性變形；下部地殼則因為有地球內部的溫壓，所以是塑性變形。上下部地殼也因為各自的變形特性，有不一樣的能量承接方式：上部地殼可以積聚能量，並承受下部地殼的推擠，當上部地殼承受不住便引發地震。舉例來說，若下層每年推進 5 公分，假設 100 年後地震能量才一次釋放，便會產生位移 5 公尺的地震。另一方面，下部地殼因為其質地宛如年糕，通常不會造成大地震。

知道地殼形變的種類與對能量的因應方式後，許雅儒說，接下來要注意的就是斷層滑移的「歷程」了。斷層滑移有三個階段──間震期、孕震期與震後期，如下圖：

同震滑移、震後滑移、間震期滑移，可描述斷層累積及釋放能量的歷程。　資料來源／Scholz, 1998

而這三個階段滑移事件如下：

間震期滑移：上部地殼沒有大地震發生，主要能量由深處斷層緩慢釋放的斷層滑移。

同震滑移：伴隨地震的斷層滑移稱為「同震滑移」。

震後滑移：若在同震滑移後，地殼能量未釋放完全，而於地震時產生破裂的周遭發生斷層潛移、慢慢釋放能量，稱為「震後滑移」。許雅儒說，通常潛移是一種緩慢釋放能量的方式，時間可能長達一、二年以上。不過震後滑移還是有可能引發較大餘震。

為了更了解地震滑移的特性，許雅儒近期也進行了「山崩」的研究。她說，研究斷層難度較高，因為斷層所在的位置很深層，訊號傳到地表已經很微弱了，反之，滑動特性和斷層活動有部分類似的山崩事件，卻因山坡滑動面淺，在地表就可以接收足夠的訊號以了解滑動行為隨時空如何演變，因此，研究山崩也許就能推測地震孕震的過程。

（編按：關於山崩的相關研究成果，讓許雅儒獲得 2017 年臺灣傑出女科學家「新秀獎」。）

陸地之外，藏在海底的地球脾氣

除了陸地觀測，隱沒帶海底斷層活動也是不容忽視的一環。

海底監測同樣透過 GPS 定位系統，不過因為衛星訊號無法穿透海水，所以必須同時使用聲波定位。觀測時，陸地的 GPS 站會先跟船的位置做一般 GPS 相對定位，船的位置再跟海床聲波回應器做聲波定位，由此得知海床聲波回應器相對陸地 GPS 站的位置及位移速度。

海床聲波回應器，將之放入海中。　圖片來源／許雅儒提供

許雅儒說，近年的研究成果顯示，隱沒帶的地震規模相當驚人，如較為人所知的 2004 年蘇門答臘地震與 2011 年日本 311 大地震。許雅儒在蘇門答臘隱沒帶的研究成果（註一），首次收集到了近海溝的 GPS 觀測資料，並且驗證了隱沒帶淺層有「速度強化」此一摩擦性質；亦即隨著斷層的滑動速度增加，其摩擦強度也隨之增加，並有顯著的「震後滑移」。

此外，臺灣的鄰近海域還有許多大型的隱沒帶海溝值得進行觀測，包括琉球海溝（長約 2200 公里）與馬尼拉海溝（長約 1100 公里）。她說，雖然自 16 世紀至今馬尼拉海溝未曾記錄到大規模的地震，但因為無法排除未來發生的可能，仍需持續監測；如同在 2004 年發生大地震之前，蘇門答臘也沒有相關紀錄，地震發生後斷層破裂卻超過 1000 公里。

臺灣位處歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊交界處，有可能發生隱沒帶大地震。周遭海域有二大主要海溝：琉球海溝、馬尼拉海溝。　圖片來源／許雅儒提供　圖說重製／張語辰

海床監測面對的障礙較多，相較於陸地監測可以隨時驅車前往測站；海床監測受限於臺灣研究船少，有時只能租用漁船出海。海床監測工作不僅要搶船期，還得避開海象洶湧的冬天與颱風季；這項工作一年出海二次，一次一星期，期間研究人員需要 24 小時輪班。而且海床監測的定位誤差比陸地監測大，所以監測海床更需要長時間的觀察，平均需要五、六年才能累積出研究成果。

海洋研究船、漁船的海床監測工作景象。　圖片來源／許雅儒提供

GPS 測站守護者的野外挑戰

各地的 GPS 測站肩負感測地球一舉一動的任務，而研究者的野外工作就是守護這些測站。許雅儒表示，海床聲波回應器可能會被海底泥流掩埋而失聯、難以回收，除非派機器手臂下潛維護。而陸地上的觀測站則容易遭雷擊損毀，在非常嚴重的情況下，一年會有三座測站遭損毀。

許雅儒的野外研究，始於中央大學應用地質研究所時期於南橫測站的工作經驗。她說，觀測站大多位於人煙稀少的地區，分為固定站和野外站。固定站每天都會回傳資料，野外站則靠研究者平均每年一到二次野外工作收集資料。觀測工作的主要內容乍看單純，不外乎設置腳架、量測、紀錄等，但在野外進行研究就是一場場的冒險，許多時候得學會砍草、劈樹、挖地等技能，才能找到測站點完成工作。

許雅儒與團隊前往宜蘭太平山野外觀測站，進行研究工作。　圖片來源／許雅儒提供

野外工作充滿各種出乎意外的時刻。許雅儒分享，有次劈草開路，不小心與草堆中的墳墓照片四目相交，瞬間背脊發涼。也曾發生野外測站所在處山路險峻，車子踩滿油門居然還是因為太陡峭往後滑。更甚者還包括，設置好的測站因學校整地而被掩埋，必須親自拿鏟翻掘。野外活動也免不了與蟲蟻過上幾招，許雅儒曾於菲律賓野外研究，但因站點偏遠，僅有零星住家燈火，因此必須架燈擺站；殊不知燈一架，蟲黑壓壓地鋪天蓋地趨光而來，一張口吸進不少隻，還外帶了幾隻回旅店。

許雅儒強調，觀測地殼變形對其實對預警災害有著實質貢獻。例如監測一路延伸至菲律賓的馬尼拉海溝的狀況，可以告訴我們這條海溝是否可能發生地震、從而引發海嘯；這項資訊對整個南海，包括印尼、馬來西亞、越南等東南亞國家都至關重要。而若馬尼拉海溝附近的斷層發生地震引發海嘯，因臺灣西部海岸海底深度較淺，海嘯放大後也機會對臺灣造成嚴重災情。

預測地震很難，但有正確防災概念就可以減少地震損害

地震與海嘯的破壞力固然讓人恐懼，但並不若諸多影視文本可怖。

電影都太誇張了，每次看都覺得導演很有想像力。

許雅儒笑著說，民眾對地震了解不夠深入，而地震電影也時常「誇大」地震形象；例如地表嚴重破裂會讓人直墜地心，根本是無稽之談。她轉而正色且科學地解釋：地殼的確會破裂，但隨著深度增加，岩壓就越大。所以不管地震時地殼發生了張裂或聚合，深度增加時岩壓也會變大，因此最終深處裂面都會閉合。人們對地震缺乏透徹了解，因而帶來了諸多錯誤的災難想像。

至於地震觀測研究是否能達成「預測」、減少傷害？她坦言：

地震預測難度很高，因為地震孕震週期長，目前對地震觀測頂多百年以內，但是地震周期可能長達千年，從小窗口看出去，難以窺其全貌。

許雅儒說，各種預測方法不同，目前可感測的程度也不同。目前科學面推測可能可從地球化學、地震活動度、電離層、地球磁場等方法著手，不過要達到有效預測，需要長期研究排除其它非地震因素可能造成的擾動，最終才可能達成目的。最常被謠傳的生物表現其實也還需要嚴謹的測試，才能知道引發鳥鳴、馬陸大規模逃出地面的唯一原因是不是地震。

「就像這棟樓不久前才測得傾斜 2 公分啊」許雅儒手指天花板表示，中研院地球所頂樓就有一個 GPS 測站，後方新建大樓挖地基，在尚未建造連續壁時，頂樓的測站資料顯示地球所向南傾斜 2 公分。她說，若不曉得測站附近正在施工興建大樓，可能會誤判為其它因素。

預測難度高，主要由於斷層訊號傳到地表都很微弱，必須排除很多不相關的因素，因此要判斷地震前兆還有一段艱辛的路要走。

然而，面對地震的風險，具備防災觀念可能比追求預測地震更加更重要。許雅儒說，預測或改善現有的預警系統都還在努力中，但要真正減少地震的損害，其實不如從小教育地震防災的正確觀念；如此災害來臨時，才能將傷害減至最低。舉例來說，在地震如此頻繁的地區，臺灣仍然並非家家戶戶都備有最簡單的地震包。

不只是紙上談兵的「地球情緒測量師」

「地球情緒量測師」的研究並不是只限於「紙上談兵」的基礎研究，更深具社會責任、對防災做出貢獻。運用現今的科學技術，善用 GPS 和其她方法覺察地球的情緒起伏，雖仍不足以全面「預測」地震的發生，卻已能掌握地殼如何變形及斷層活動的情形。她也將量測方法、研究方法應用至了解滑坡、降雨及地下水位之關聯（註二），藉以瞭解大規模崩塌潛勢區域之滑坡活動，供防災與避難疏散之用等等。

在訪談最末，因為想到正身處傾斜的中研院地球所之中，我的眼神似乎透露出「傾斜 2 公分頗嚴重」的訊息，許雅儒連忙笑說：「還好啦，已經建造連續壁，不會再傾斜了」。對這件事的輕描淡寫不是忽視，而是許雅儒長期觀測地殼變形培養而來的淡定；「地球情緒量測師」慣於感測隨時隨地都在變動的地球情緒，靠的是正是準確定位、細心觀察、再下結論的紮實研究功夫。

延伸閱讀

許雅儒的個人網頁
【演講影片】隱沒帶大地震與海嘯，講者：許雅儒
《科學月刊》在熱誠之中追尋人生理想－許雅儒專訪
2017 年臺灣傑出女科學家獎－「新秀獎」得主許雅儒簡介
（註一） Hsu, Y. J.*, M. Simons, J.-P. Avouac, J. Galetzka, K. Sieh, M, Chlieh, D. Natawidjaja, L. Prawirodirdjo and Y. Bock (2006), Frictional afterslip following the Mw 8.7, 2005 Nias-Simeulue earthquake, Sumatra, Science, 312, 1921-1926.
（註一） Briggs, R. W., K. Sieh, A. J., Meltzner, D. Natawidjaja, J. Galetzka, B. Suwargadi , Y. J. Hsu, M. Simons, N. Hananto, I. Suprihanto, D. Prayudi, J.-P. Avouac, L. Prawirodirdjo, and Y. Bock (2006), Deformation and slip along the Sunda megathrust in the great 2005 Nias-Simeulue earthquake, Science, 311, 1897-1901.
（註二） Hsu, Y. J.*, Y. S. Chang, C. C. Liu, H. M. Lee, A. T. Linde, S. I. Sacks, G. Kitagawa, and Y. G. Chen (2015), Revisiting borehole strain, typhoons, and slow earthquakes using quantitative estimates of precipitation induced strain changes, J. Geophys. Res., 120.
（註二） Hsu, Y. J.*, R. F. Chen, C. W., Lin, H. Y. Chen, and S. B. Yu (2014), Seasonal, long-term, and short-term deformation in the Central Range of Taiwan induced by landslides, Geology, 42, 991-994.
Chen, Horng-Yue, Ryoya Ikuta, Cheng-Horng Lin, Ya-Ju Hsu, Takeru Kohmi, Chau-Chang Wang, Shui-Beih Yu, Yoko Tu, Toshiaki Tsujii, Masataka Ando (2018), Back-Arc Opening in the Western End of the Okinawa Trough Revealed From GNSS/Acoustic Measurements, Geophysical Research Letters, 45(1), 137-145.
Wu, W. N., Y. T. Yen, Y. J. Hsu, and W. M. Wu (2017), Spatial variation of seismogenic depths of crustal earthquakes in the Taiwan region: implications for seismic hazard assessment. Tectonophysics, 708, 81-95.
Hsu, Y. J.*, S. B. Yu, J. Loveless, T. Bacolcol, R. Solidum, A. Luis Jr, A. Pelicano, and J. Woessner. (2016), Interseismic deformation and moment deficit along the Manila subduction zone and the Philippine fault system, J. Geophys. Res., 121, 7639–7665.

本著作由研之有物製作，原文為《地球情緒量測師許雅儒》以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

The post 今天地球心情如何？觀察「地殼變形」的地球情緒量測師 appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

作者說明：原刊登之版本，其震央的計算方式有誤，重新修改此文章，感謝網友指出錯誤，並提出算法，已修正原錯誤。（編按：2018/8/8 修改）

今 (107) 年學測最後一題，是個有意思的地震題，不但結合了地震波速和震度的概念，還用了兩個地震、分處四個地區的朋友不同的感受來作為情境：

107年大學學科能力測驗自然科第68題。圖／截圖自大考中心

一開始來先解個題目

這題的關鍵在於震度和震波到時的合理性，有個最早的 6 級震度、接著 10 秒後有個 3 級震度，而 17、18 秒有兩個 4 級震度的點，加上題目給的資訊：有 2 個時間接近地震，分別有 4 個點有收到，依照時間、空間和衰減的關係，我們要先找出一個「和另外三個不能視為同一地震的狀況」，而依題目給的地點，理所當然的台北、台中、高雄有感的會是同一次地震，另一個獨立的事件是在洛杉磯才合理。

接著將題目給的資料列成表後，就會發現乙的 3 級震度出現的時間比丙、丁都還早，如果乙和丙、丁是同一個地震的話，那是最不合理的情況，這樣一來，就能先推導出「乙是洛杉磯」的結論。

而剩下的三個點、三個震波到時和震度資訊，最合理就是接近中部地區的某處附近發生地震，先到最近的台中，接著才到北高（想到 921 地震）。這樣最早的「甲是台中」的答案也就出來了，題目只問到這裡，並沒有要學生進一步計算誰是北、誰是高、震央在哪，當然題目給的波速 4~6km 在此也沒有用處了。不對，它有用處！如果我們知道台北─台中、台中─高雄的距離，就可以算出震央了，所以下表中我先把震波到時設了一個未知的 t 變數。在甲的 t 秒前就是地震發生的時間，t 秒就是震波從震源傳來的時間。

根據題目作出的震波行進時間假設，在甲地收到地震波的t秒前就是地震真正發生的時間。　圖／作者提供

題目中「藏」的震央資訊

那麼震央在哪呢？在這之前阿樹先提醒一個常會出現的盲點，那就是：

題目中的「甲」不是在震央！

雖然甲是震波最早到的地方，但因為震央照理說離甲也是有一定距離，所以就如同上表一樣，從震源傳達到甲站還需要有一點時間，所以如果一下子就把甲當作震源，那就會出現以下不合理的狀況：
台北到台中直線大約是131km左右(大概用google map拉的值)，而台中到高雄卻近172km，題目給的波速4~6km/s代入是無法求解。如將17、18秒的到時乘上波速6km/s，計算起來最多僅有102、108km，和實際距離相去甚遠。不過，若假設震源深度=0，地震波波速固定行進的話，題目給的資訊還是可以告訴我們震央(因為深度假設為0，這情境下會等同於震源)在哪，但這就要「認真」的算一下了。

不過在動手計算前，我們先用一個影片了解定位的基本原理：

從上面的影片也可發現，影片中的震央和各地震站都有些距離，不過地震發生時，我們從直觀的觀測資料只會看到一個接一個收到震波順序，既不知道地震在哪，也不知道是何時發生的。如果要回推震央(震源)，就必需要有地震波速、震波的到時資訊，當然，還要運用每個測站的經緯度資訊，才能計算出震央。

可是，要直接求解的話，用手算可能會算到考試結束鐘響(等等會說明)，所以阿樹先用猜想震央可能位置的幾何關係簡單表示：

震源–台中的距離是 vt
震源–台北的距離先假設是早到的 v(t+17)
震源–高雄的距離就假設是晚到的 v(t+18)
用 Google map 測量台北–台中距離為 131km、台中–高雄的距離為 172km
就得到了下圖：

簡易的假設與幾何關係推導，這邊也先簡化假設震波先到台北才到高雄，實際上也有可能是反過來的情況。　圖／作者提供

接著用三角形「兩邊和大於第三邊」的關係來列式，會得到 T 至少要大於 8.2 秒的結果，但也代表這樣的關係存在許多組解。

那麼，假如我們要用進階一點的方式，改用聯立方程式來算的話，求得出來嗎？我們來試試：
假設震源經緯坐標為（x, y），把地球的曲面視為平面，經緯度差 1 度為 105 公里（在此也是簡化處理，因為經緯度會因地球曲面而有距離變化……）

再抓大概的各地坐標為
台中（120.7, 24.1）、台北（121.5, 25.0）、高雄（120.3, 22.6），地震波速為 v
則：

震源–台中的距離 (vt)^2=((x-120.7)*105)^2+((y-24.1)*105)^2
震源–台北的距離 (vt+v*17)^2=((x-121.5)*105)^2+((y-25.0)*105)^2
震源–高雄的距離 (vt+v*18)^2=((x-120.3)*105)^2+((y-22.6)*105)^2

就算把 v 簡化成 5km/s 代入，要解這個方程式也是十分累人，所以建議還是用程式計算，也因為前面已經有很多為了方便而簡化的假設，其實算出來誤差也很大，這邊阿樹就略過不提了。
以下為根據上面的式子，以不同的 v 與 t 設定下求出來的幾個解（感謝友站不會冷大大協助相關計算～～）：

那這個震央位置「正確」嗎？

阿樹的答案是「不知道」，因為資訊太少（那前面是在算心酸的嗎？），應該說就目前已知的資訊而言，這樣的計算已經可以大概限縮震央的範圍，而由此我們也可以發現，在地震定位解算時，最麻煩的幾件事：

不知道地震發生的時間
不知道地震發生的地點
地震波在地下行進的速率可能不是定值

而藉由題目的情境，我們還得對 2、3 進行限縮後，才能勉強求出解，因此在地震定位的實務上，我們就需要更多的地震測站收到的資料、更好的地下速度分布情形（往往需要更多其它的地震事件來交叉比對），才能求出更加接近事實的地震發生位置。

因此，在像是不同的定位需求，就會有不同的精確度，我們不可能要求幾秒鐘到幾十秒的速報要定位的很準。而當科學家要研究地震的特性時，反而就要用更多的資訊佐證，有時連一天兩天也不夠呢！這也是為什麼地震測報中心需要觀測地震、科學研究單位也需要觀測地震，他們做的，可以說是同一件事，也是不同件事！

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《地震定位的實作篇之一：比想像中還要麻煩的定位》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 解題囉！地震定位沒有想像中簡單？——地震定位的實作篇（一） appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

感謝鄭世楠教授整理的各項資料不吝公開，各種資料的細節已收錄在「塵封的地震」系列演講。本系列文多參考其中的資訊撰文。

1600～1900年間台灣發生過的地震。圖／塵封的裂痕系列投影片。地震資料目錄可參考中央氣象局災害地震總彙

不是現代才會發生，清治時期的滅村災難

1862年6月7日（同治元年五月十一日），約晚上九點到十一點間（亥時），位於茅港尾的居民在正準備進入夢鄉之際，不知巨變即將到來。倏忽間，怪聲巨響傳來、接著地面就如同巨浪來襲般翻騰滾動，除了民房一一倒塌毀壞，就連雄偉的廟宇：茅港尾的天后宮，也無法承受劇烈的搖晃，災變重創了臺南的茅港尾（位於今日的臺南市下營區），小小的千戶之地，震災當天便在此造成了172人以上死亡，而後續重傷的人們，也約有數十人不治身亡。

……迨至破曉，鄰村多來救援，掘開倒屋，有母子四人同斃一床者，有父子交橫十字而死者，有兄弟牽連死於壁下者，有姊妹慘死於屋隅者，有姑媳同登極樂世界者，有妯娌齊赴枉死城中者，有夫婦赤體死於溫柔鄉者，有樂人手持鼓吹被天后宮之圓光門搾如扁魚者，有旅客壓死而無屍親可尋者言死亦有，有血肉模糊難辨孰是昆仲者，有祖孫父子同遭其災者有一家八口至靡有……

（黃清淵，1953／茅港尾記略／震菑志）

上述的各種受災慘狀，反映了災時的時間點和大家的行為，這個時間點已是大家都在家中的時刻，甚有些人也已經睡了，而當時的房屋型式多半是以中國南方漢人的建築方式，以泥磚屋瓦組成，並不耐震。能夠在屋毀中躲過震災的生還者，我想僅有可能是較為敏銳、還未歇息的人們，才有機會即時躲避或快速離開。

茅港尾災情與震度推估。圖／塵封的裂痕　歷史地震第二講：1862年台南地震投影片

洩露天機？媽祖的一把辛酸淚

1862年時的茅港尾，是臺南地區較熱鬧的村莊之一，即使到了晚上都還有「夜市」可逛可買，故昔有「小揚州」之稱。據部分記載（黃清淵，1953；何厚增，1997），在地震發生的前夕，茅巷尾天后宮的聖母媽祖曾「降乩」示警，提醒民眾「有大災難將至」，萬事小心。但信徒想再細問「是什麼災害」，媽祖便未再細說，因為洩漏天機已是大罪過，無法再多作說明。

而由於當年的4月起，戴潮春發動民變（史稱戴潮春事件或戴萬生事件），地震發生前夕時，戴已起兵作亂一個月，在臺灣中部已經發生數起戰事，並且戰區擴延至嘉義。或許因為如此，茅港尾當地的居民並未將神明示警聯想到天災，反而是連結到了人禍，以為是戴軍或者是強盜會來犯村莊，故作了把門戶封死、灑豆阻礙盜匪等預防措施。沒想到來災變竟是大地震，這樣的作為反而困住了逃生的動線，或許因為媽祖的示警被誤解了，又或許是洩露天機，而後才有媽祖「坐牢一百年」之事，直到了1962年媽祖「出獄」了，才發起重建了天后宮的委員會，1975年完工。

關於媽祖坐牢一百年的故事，民間確有此一說法，而且還有許多不同版本、甚至亦有拍攝成電視影集，不過阿樹一直覺得這茅港尾的媽祖運氣真是不好，在神界又被質疑洩漏天機，在凡間又被信徒誤會而被責難，要是我的話就乾脆不說了……

戲說台灣《媽祖坐牢一百年》畫面。圖／youtube截圖

同為神明卻兩樣情

同樣是神明示警，嘉義的城隍爺的運氣就相對好多了。由於當時戴潮春已攻至嘉義，甚至包圍嘉義城三次，居民人心惶惶，知縣便去城隍廟求籤詩，得內容為：「閤家人安泰，名利兩興昌，出外皆大吉，有禍不成殃」。而後地震發生時，城牆並沒有嚴重損毀，而這次戴軍的圍城也正好順勢解危，並且後續在當年九月戴軍再次圍城也安然度過。或許是信仰帶來的正向信念，讓軍心民心平穩、竭立誓守使得一再化解危機。平亂之後，知縣先是致上「至誠前知」匾額叩謝，十多年後，沈葆禎奏請朝廷幫嘉義縣城隍神加封號，嘉義縣城隍尊神便受加封號「綏靖」，這是當時台灣府各縣級城隍中，唯一敕封尊號和賜匾之寺廟。

想想這件事也頗有趣，同一個地震、同樣出現示警，卻擁有不同的結果。但無論是被罰還是受封，這些終究只是民俗信仰，並沒有科學根據。此外也可以發現，在過去大家不明白天災成因的漫長歲月中，的確很容易將這些自然災害和神怪、民俗或是信仰連結，也因而產生許多「神奇」附會傳說。

辦理臺灣等處海防，沈葆禎等奏報嘉義縣城隍神（同治13年12月初5，1875年1月12日）圖／作者提供

對女性的偏見？對信仰的虔誠？

這邊來談另一個地震後發生的民俗事件，就是在前陣子《歷史視角脈絡中的地震故事(上)》一文中提到的新化十八嬈。據傳當時的說法是，地震後新化一帶的婦女，在每年宵後，便開始「放蕩」起來，約從農曆元月16日開始漸漸出現癥兆，經17日，到18日最為明顯，接著才又漸漸恢復正常。當時地方上即有句俗諺「盤籬笆，爬豬稠，沒嬈凍未條」（台語）。而當時有人去請示媽祖後，得到了指示，說是在現今「中正路」與「中山路」交叉口附近，俗名「三角湧仔」的地方，有個「八卦蜘蛛穴」，裡面蟄伏著一隻蜘蛛精，由於地震驚擾了這隻蜘蛛精，因此作怪地方…

因此，從1868年左右開始，每年的元宵節後舉辦盛大的繞境活動，名為「新化十八嬈」（或名大目降十八嬈），當時的信眾認為以這樣的繞境方式，神明便可以有效的鎮壓蜘蛛精。如果以現代眼光來究這個民俗的緣由，的確是有諸多疑點，像是女性「突然間有放蕩的行為」就令人十分費解了，而且還有時間上的變化特性，著實微妙。

媽祖繞境活動。圖／歷史視角脈絡中的地震故事（上）

或許延伸討論下去，有些人可能會引伸到當時的女性地位較為低下，故較容易被拿來大做文章；又或者有些思考方向則是「因地震造成大量的廟宇倒塌，故需要有些手段振興」。而無論是何種思考脈絡，均可見人們會將對於地震未知的恐懼，寄託在令人可以安心的信仰之上，我並不會說這是迷信，因為這的確是人的本性。

追思先人的文化祭

雖然有些民俗活動的緣由難免有些附會，但實際上也並不都是負面的情況，像是1845年的夏天，颱風暴潮帶走了三千多人的性命，在雲林的口湖鄉便有一處紀念罹難先人的「萬善同歸塚」，而也因為追悼亡靈而有了牽水（車藏）超渡祭典，時間就是在發生災害的農曆六月初七和初八，現在已是具有當地特色的一種文化祭。

口湖下寮萬善同歸塚，埋葬著因天災而罹難的先民。圖／wikipedia

只是這樣流傳下來的祭典習俗並不算多，或許是災害的慘重總讓人不忍回憶，不過話說回來，這也是我們開始探討歷史地震的理由之一，從科學的角度看，研究歷史地震可以補上我們觀測不及的資料，而更多史籍或是民俗與地震的探究，則是讓我們從先人受地震的各種影響、看待地震的態度，思索未來對災害的因應之道。

淺談歷史故事帶來的啟發

這些故事看似與現今的防災無關，但阿樹認為可以從中延伸思考幾個方向：

不同時間點的地震，傷亡的型式也不盡相同。而茅港尾的例子便可看出，由於發生的時間較晚，傷亡多半在自己家中，如若真有神明警示預防盜匪之事，那麼緊閉門戶確實不便於逃生。
科學上目前地震預測仍還有很長的路要走，而最應當心的就是在未成熟的技術出現前，擅自宣稱其技術有用並公布警告，這是十分危險的！並不是單純觸氣象法問題，而是心理上會受其影響而干擾防災作為的判斷。
災後的心理狀態，亦是防災環節中重要的部分，也因此在早年會寄託於信仰或宗教活動之上，近年來心理學家也注意到了災後心理的照顧。不過，即使災後沒有如PTSD般的症狀，但地震災害對住家、工作、親友的生命影響，或許後續會影響我們對於生活的態度，這點實為未來可發展的方向。

這僅為個人粗淺的想法，這系列以震為鏡的歷史主題，乃是期許大眾能從老故事中探索新的方向，未來我們將在此主題多加著墨！

參考資料與延伸閱讀：

黃清淵，1953，茅港尾紀略/震菑志(南瀛文獻，1 卷 2 期，1953 年 9 月)
何厚增，1997，《被遺忘的茅港尾－四百年史話》
臺灣地震科學中心：歷史地震資料庫
塵封的裂痕歷史地震第二講：1862年台南地震
災難，然後（五）：社會的韌性
以震為鏡（四）：講講看地震考古多有趣？
《歷史視角脈絡中的地震故事(上)
地震預測，是真有其事還是危言聳聽？難道不能寧可信其有嗎？
[三立電視：戲說台灣]媽祖坐牢一百年

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《從歷史看地震系列之一：天災與民俗活動的連結》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 媽祖曾經坐牢100年？那些因天災而產生的民俗活動 —— 從歷史看地震系列(1) appeared first on PanSci 泛科學.

文／馬國鳳、潘昌志（阿樹）

地震可以說是「一瞬間的事」，那一陣強烈的搖晃不過數十秒，卻總帶來令人措手不及的恐慌。位於菲律賓海板塊與歐亞板塊邊界上的臺灣島，板塊運動在你我的腳下地殼不斷累積「能量」，當累積到承受不住時，就會尋找機會釋放出來，於是就發生了地震。

上述概念是地震學者或工作者常用來對大眾說明「地震是什麼」的說法，然而許多人遇到地震學家時，反而更常會問：「那麼何時能預報地震？」只是現在問這個問題似乎還太早了點，雖然預測地震是地震學家的終極目標，但能回答這個問題科學還在發展中，尚未問世。所以我們只能再退回一步的思考：地震是怎麼發生的？又是如何造成災害？

集集地震造成光復國中的校舍倒塌。圖／作者提供

九二一過後，我們可以做些什麼？

民國八十八年的九月二十一日，在接近臺灣島的正中間處，發生了規模7.6的強震。對多數的臺灣人來說，這天是近代地震對人們最深刻烙印，是災民們難以抹滅的傷通，而對一般大眾而言，那一瞬間雖已逐漸塵封到回憶深處，但地震當下的驚恐和對災情的震憾並不會比較少，而對地震研究者而言，地震儀留下的紀錄更成為份外沉重的研究課題。

逝者已矣，重點是活著的人還能做些什麼？以科學角度來看九二一，稍微令人感念的是，臺灣的地震學前輩們的真知灼見，在1990年代推動各種地震觀測站的建設（參見台灣發展地震預警的過往雲煙一文），全臺各地設置了多達九百多部的地震儀，因而留下非常大量又完整的科學資料，這在當時的世界上也是罕見的珍貴資料。

氣象局地震測報中心強震地震觀測網記下集集地震時的沿斷層的地震波形紀錄，數字代表地表振動加速最大值，單位為 cm/s2，這些測站中有多數已超過七級 (400 cm/s2)，而 TCU129站更是超過 1g （重力加速度）。圖／作者提供

接著，在後續的研究中，也讓科學家見識到超凡的大自然力量：地震造成車籠埔斷層地表破裂，短短四秒之間，斷層北段滑移了十五公尺之多，也就是說幾乎在一瞬間，地表就抬升了相當於五層樓的高度，可見地震的「力量」之大。

再試想一下「摩擦生熱」的基本道理：這樣快速的滑動，斷層面上的摩擦作用將讓溫度瞬間上升到上百至千度，如此的瞬間高溫，讓斷層帶的物質產生物理及化學變化，進而「潤滑」了斷層面，更加大了滑移量和滑移範圍，斷層在地表破裂的長度也長達85公里。這些研究除了來自於地震波紀錄，還包括了地質與鑽井，在震後數年間我們從這世紀末的地震更進一步推進了地震科學。

九二一集集地震在光復國中被斷層在地表抬升切過的操場，如今已成為九二一地震教育園區的展示區。圖／作者提供

還不能預測地震，不代表科學家對地震完全無能為力，我們還有些事能做，像是前述我們對車籠埔斷層破裂過程的了解，就結合了地震科學、地質科學、地球物理學的基礎資料收集與研究，科學家才能了解斷層的力學機制、發震機制進一步推估斷層錯動的模式（詳見斷層上的短暫瞬間：動與不動之處），並以瞭解地下速度構造、場址效應的特質，了解地震波傳遞時的行為；我們也才會知道地震波至地表後的振動情況。

防震不是只有「預警」那麼簡單

如果只有研究預測地震這條路，那我們就太「浪費」大自然給我們的訊息了。光是從地震波的資訊，我們就足以發展出地震「預警」的系統（詳見這篇和這篇），不過，這只能用在地震發生當下的爭取逃生，我們還有更多的事情可做，譬如「地震情境模擬」。

所謂的模擬，當然也需基於科學的根據，現今的研究已知斷層面積、滑移量與地震的規模，有一定的尺度關係（這篇關於「潛移斷層」的介紹，有稍稍提及）。所以，以斷層的幾何資訊，就能估算其可能產生的地震規模，接著再代入許多科學數據與假設(包括從力學條件得到斷層在不同區段的錯動量差異，還有用來模擬地震波傳遞過程的地下速度構造等等)，便可得到地震發生時可能搖晃情形與情境。

台灣未來五十年，最大地表加速度值達到0.23g （相對於氣象局震度五級）及0.33g （相對於氣象局震度六級）以上的發生機率。以機率表示等於代表各地遇到該震度搖晃的「風險」。圖／作者提供

「地震預警」目的在於提前告警爭取數秒，而「地震情境模擬」並不是在探討地震會在「何時何地」來襲，而是在地震必然發生的前提下，模擬地震情境以判斷不同地點的危險程度。而知道「地震來的最糟情況」去預先做好準備，對一般大眾而言，其實與平常會做的各種保險機制無異，像是遠離風險較高的斷層帶、選擇耐震建物、準備地震包和逃生計畫等等，在日常即有此思維並做好評估補強做起；多了幾秒預警時間的準備，減少大地震帶來衝擊。

如果把預防準備的層級向上提高，就是企業和政府層級。政府可根據情境模擬的結果推估受損和災防搶救方針，也可協助大眾檢視與提升建物的耐震強度。一般企業也可以分析了解其未來面臨地震時，可能蒙受的損失成本（包含因工廠產能停擺而需承擔的經濟損失），使地震危害及風險得以量化，納入其企業決策之中。

百年來的變化　十餘載的啟示

臺灣近百年傷亡最慘重的地震是1935年的新竹—台中強震，其次就是九二一集集地震，所幸九二一地震的發生時間在凌晨，倒塌最為慘重的中小學校舍並未釀成更重大的傷亡。而我們可以發現，雖然隨著科技和建築技術改進，倒塌的情況會逐漸改善，但隨著社會經濟的發展，人口的密度已與百年前不可同日而語，暴露於地震危害中的生命與財產成倍數般成長。

當人們開始淡忘大地震的威脅時，風險正不斷提高中，至此不禁想提問：下一個大地震，我們準備到哪了？

地震過後，下一步該怎麼走？圖／pixibay

要精準預測地震發生的時間位置，目前還不可能，然而由前段所述的地震預警與情境預估，已有些突破發展和技術整合，接下來我們再談深入一點。臺灣地震模型組織利用地震及地質資料，以機率式地震危害度分析技術，量化未來強地動發生之可能性，提供政府主管機關對重要場址（如：核電廠及學校校舍等）之安全評估。

此外，藉由震源參數拆解分析，科學家可標定造成地震危害的主要震源。根據該震源特性，利用前項所說的地震波模擬技術，考量地震波傳遞過程的物理特性，估算該震源可能造成鄰近或目標地區的震度。政府機關則可根據該地建築物以及人口分布，擬定出因應此地震危害情境之措施，評估各地區之防災設施是否完善（如避難地點、醫院等）。

平時應注意緊急避難路線。圖／pixibay

我們期許當地震來臨時，我們有更完善的準備，正視面對地震可能造成的危害及風險。地震防災工作需要各領域專家共同努力及合作，在科學上挑戰世界性的問題、提出新的理論，同時和世界上其他優秀的地震學家對話，以各國的經驗及資料，一起貢獻人類的地震知識。九二一地震後的十餘載至今，台灣地震學界與世界持續對話，分享經驗及一起面臨挑戰。

科研成果與大眾的距離看似遙遠，然而地震災害本身並無差別待遇，地震研究需要紮實的基礎科學發展，以成就理論知識，有了知識才有更好的防災科技，譬如前述的「情境分析」。後續將與工程及資通科技專業合作，使其能有更有效的防災運用，得以服務人群。地震離我們很近、地震科學當然也離我們不遠，我們期許發揮這些知識，將其帶入科技、走入產業、也走入公部門及企業部門的政策，讓知識發揮更為入世的價值。

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《地震如何致災？科學家如何知災？我們又該如何防災？》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 防震不是只有預警那麼簡單：大地震過後，下一步該怎麼走？ appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

在解題囉！地震定位沒有想像中簡單？──地震定位的實作篇（一）中，我們已經解析過了以下的試題（取自 107 年學測自然科），但今天我們要利用這題談談不同的情況。

107 年大學學科能力測驗自然科第 68 題。圖／截自大考中心

請試想一下，題目中「離洛杉磯較近的地震」，如果發生在台灣附近，這樣一來在很近的時間之內，接連發生了地震，地震波的紀錄中會有什麼情況？又會對地震定位有什麼影響？

或許有人會聯想到物理上的干涉現象，但實驗室中接觸到的是理想的波動，純天然的地震波動會有點複雜，相對也會有一些較麻煩之處。

普遍實驗室中的干涉現象結果。圖／wikimedia

搖啊搖，兩個地震「連發」

如果我們先用開槍來比喻發生地震事件。它有可能是一把槍朝同個靶連開兩槍，也有可能是站得很近的兩人幾乎同時朝同一個靶開槍。這種現象，最常發生在大地震後的餘震，或者是在某地發生一連串的小型群震。

但是，如果是開槍的情況，我們都會事先知道是什麼情況。但實際上，地震學者或是氣象局進行定位的人員在看到地震站地震波時，完全不會知道兩個地震的震源確切位置，僅能藉由 P 波 S 波秒差推測大致是十分接近的兩個震源。而這種情況會對地震定位造成的困擾是：規模比較小或是造成振幅比較小的地震，能用來進行的地震測站相對較少。

以 2018 年 2 月 6 日花蓮強震後續餘震中的編號 52 號和 53 號地震，氣象局網頁上公布花蓮市測站的「即時強地動波形」圖為例：

編號 52、53 號（及其陸續的）地震，花蓮市的波形紀錄。圖／載自中央氣象局網頁

我們將這張圖「加工」一下，標出圖中的「6 個地震事件」（用灰色標註），此外其中包括編號 52 號和編號 53 號地震的 P 波（紅線）和 S 波（綠線）：

修改自上圖編號 52 號花蓮站波形，標註上 6 個地震事件，並以灰色顯示其主要波動的範圍。紅色代表 P 波，綠色代表 S 波。

以花蓮站的狀況看起來每個地震事件的 P 波和 S 波都明顯好認，畢竟花蓮站距離編號 52 號的震央僅僅只有 3.66 公里，而看 P 波和 S 波的間隔相近，加上這一陣子附近地區的餘震偏多，想必 53 號的震央也不會差太遠。

但是，如果到了再遠一點的地方呢？來看合歡山觀測站（加工版）的情況：

可見編號 53 號地震的 P 波已和 52 號地震後續的振動混雜在一起了。

因為地震波傳遞時，不同的頻率和振動型式的震波速度不一，就像賽車比賽一樣有快有慢。而上面這張圖的情況就是 53 號地震的 P 波已經追上 52 號地震「吊車尾」的尾波。可想而知，離震央再更遠的地方，可能連 S 波確切的位置都很難辨識了，如下面這張的德基測站波形圖（沒辦法加工，因為已經難以辨認）：

編號 52 號地震德基站的波形紀錄。
圖／載自中央氣象局網頁

實際上臺灣的地震測站密度很高，即使是在這樣的情境下，還是大致能出這幾個地震的位置，然而若是兩個地震相隔的時間更短，地震波形發生相互干擾、難以辨認的測站一多，比較小的地震在波形資料上，往往會被大的地震給「蓋過去」，就有可能讓我們少發現到一個小地震。

餘震是什麼？

科學家很早就發現，較大地震發生後，通常都會有餘震，而且餘震的規模和數量也會有一定隨時間衰減的關係，這點在我們之前文章（為什麼本來是主震，一下又變成前震？餘震有可能會比主震規模大嗎？──《震識》）中也曾提過餘震衰減定律。

但到底為什麼會是這樣的情況？餘震發生的原因又是怎樣？我們再從另一篇文章（在動與不動之處，那些斷層面上的複雜事（下）──《震識》）提到的斷層模型來切入，現在從地震波反演回推斷層活動的相關研究，已經可以透過地震後的波形紀錄，推測斷層上面的破裂過程。

實際上，斷層的會發生破裂區域，僅在面上部分一塊塊比較「粗糙」的「地栓」(asperity)，而地栓處活動發生地震時，一來可能僅釋放了局部累積的應力（或者理解成能量），二來也可能有些處於臨界狀態的小規模地栓受地震（主震）影響，因而被誘發地震，或許這樣的餘震情況，可以拿「藕斷絲連」來比喻。

從很多例子當中都會發現，餘震分布大致會和主震發生的機制接近，震源分布的位置也會大致在同樣的斷層面附近。不過，由於主震的地栓才剛劇烈的活動完，有很多的餘震是發生在斷層上主震滑動區以外的部分，這種情況在規模越大的地震越為明顯。

餘震分布大致會和主震發生的機制接近。圖／作者提供

2016 年的台南、高雄美濃地震就有「雙主震」

以 2016 年 2 月 6 日高雄美濃、台南的地震為例，震後報告畫出了主震時最主要的滑移區和餘震的分布，如下圖所示。圖中的白、黃、紅等方格組成的平面為斷層面，紅色為主震時最主要錯動的地方，其它小圓則是餘震，不同顏色代表不同規模。可以發現，多數的餘震集中在斷層上其它的位置，這就是主震後持續釋放能量的情況。

美濃地震主震滑移區（方格）和餘震（圓點）分布。圖／作者提供

另外，這次地震正好就發生了「兩個地震在一起」的情況，一般學術上會稱作為「雙主震」，而這次地震的例子，就是相差僅數秒鐘的主震滑動而發生的地震，藉由下方的「累積滑移量分布圖」，可以看到斷層在最初活動隨時間的變化，而在 8 秒和 16 秒處用紅色圈出了兩個地栓的位置，而這兩個地栓初始錯動的時間也僅只差了一秒鐘，代表確實是兩個同時發生的地震事件。

反演出美濃地震的斷層面破裂分布，顏色代表斷層錯移量，以公分表示；星號表示震央，紅色圈起來為主要滑移的地栓。圖／作者提供

不過，這樣類型的「雙主震」在中央氣象局最初提供的報告根本看不出來，因為地震波整個被包住了，在初步僅靠 P 波、S 波和最大振幅進行地震定位與芮氏規模計算的方式下，只會知道斷層「初始發生錯動的地點」，即是上圖標示出紅色星號的位置。

而像中央氣象局地震速報，需在極短時間或是用自動化的方式判讀地震並立即公布，就無法用前述學者解析地震波的方式來還原「案發現場」，僅能提供在短時間內盡可能精確的數據，可以說是「沒辦法中的最好辦法」，當然以這次地震的例子來說，即使作為一個地震事件處理，對於後續震度的評估，並不會造成太大影響。

地震定位、規模、震度對於防災的意義

藉此我們不妨思考一下，為何強震警報多以震度四級作為發布標準？在誤差在所難免，無法 100% 避免的情況下，即使四級的震度多半不會有重大災情，但把誤差一級的程度考量進去，我們或許應該對警報某程度多一分警戒！

像這樣有多個地震或是雙主震讓震波交雜的狀況，主要帶來的麻煩是在於像氣象局這樣第一線的資料處理端，可能會有非戰之罪的誤判或是增加資料處理的繁複程度，但這對科學家而言，卻是一個能讓我們解開斷層特性的現象。因為每一個斷層或是盲斷層都像人有百百種一樣，有不同的特性，因此多了解一些，有助於我們評估斷層未來錯動時的情況，當然，這樣的研究對於未來的防災多少也是有助益的！

兩個地震為何會造成強震警報系統誤判？

兩個相距數十公里的地方同時發生兩個地震，就可能像誤判燈泡數目一般，會讓地震警報系統誤判成一個地震。圖／pixabay

試想一下，從數十公尺的遠處看兩個擺得很近（小於30公分）發亮燈泡，有可能會把兩顆燈泡視為同一個比兩顆都亮的燈泡（如果有近視的話可能更有可能誤判）。而兩個相距數十公里的地方同時發生兩個地震，就可能像誤判燈泡數目一般，會讓地震警報系統誤判成一個地震。

在 311 東日本地大地震後，鄰近地區的地震變得頻繁，發生這種容易造成誤判情況的機會多了很多，因此後續研發了 IPF 法以解決這類問題。

過去一般使用的方式就是當有幾個連續地震站「認出」有地震發生後，就開始進行定位和分析的計算，如果同時發生兩個地震，自動系統又判斷成一個並且同時計算，就有可能算出錯誤的結果；IPF 法則是在計算時，將每個測站的數據可以交互參考，同時判定時間、測站位置分布以及振幅等，或許可以把它想成是結合「大數據」和「人工智慧」的方式[註1]，因為這樣的方法需要更大量的演算、更多資料量的分析處理。這樣一來，預警系統能用更少的測站資訊就能決定震源參數，自然就會更有效率，這是IPF 法額外的好處，而這方法在 2016 年的 12 月開始使用。

不過，在2018年1月5日上午，日本的緊急地震速報系統還是發布了一個有問題的警報，將極近時間兩處發生地震的波動讓系統誤判成一個更大的地震，一個地震發生在日本西側的富山縣，另一個則在東側的茨城縣，由於自動系統誤判震源的關係，導致計算出來的規模高估許多，震度自然也評估成較大的情況。

下圖為地震發生時各個時間點的地振動加速度情況（圖片截自日本防災科學技術研究所強震觀測網 K-NET 網站公布的影片資料，由於影片有研究單位版權，故提供其下載連結）。

2018 年 1 月 5 日，同時發生了兩個地震，圖中的小點為地震測站，轉變成綠色時代表振幅增大，可以看到隨時間擴散的震波，最後交雜得分不出是哪個地震了。圖／日本防災科學技術研究所強震觀測網K-NET網站

等等，不是已經用了 IPF 法避免將多個地震誤判成一個嗎？怎麼還是發生了？阿樹自己的解讀是，這樣的方法投入不到兩年，雖然能有效減少誤判（以此方法重新解析過去的誤報事件確能減低誤報率），但還是有需要持續改進的地方。

預警系統不是做好就好，還要不斷修正

改進也不是只有針對同時發生的地震，接著繼續談另一個近期（2018 年 3 月）投入改善速報結果的方法：「PLUM法」（日文）。如 2011 年 311 地震這樣規模極大（M=9）的地震，規模極大的地震如果要把規模估的準確，就需要完整的地震波紀錄，然而這樣一來就沒有辦法提前預警，PLUM 法的出發點是用來因應這樣的情況，直接跳脫先計算地震規模再估算震度的模式，而是用已得到的震度資料來估算後震波還未到達地方的震度。

這樣一來如果一開始無法正確估算規模，低估了大地震，也能在後續提供比較準確的震度預警，讓稍遠一點的地方也能被預警到。以 311 為例，有許多地方在一開始沒有正確的震度預估資訊，在運用 PLUM 法重新模擬後，就會有更多實際觀測震度較大的地區，在地震波還未到達前就可以預警。

對此，阿樹有個「猜想」：

如果有這樣的方法藉由實際觀測修正預警資訊，那在前面提到將兩個地震誤判成一個而高估震度的情況，是否能用這樣的技術輔助判斷呢？[註2]不過目前還沒有相關應用。

最後，我們從地震定位的演進、各種困擾測報人員或科學家的情境，可以發現即使是今日的科技以讓地震定位可以用極短的時間完成，但在分秒必爭的情況下，早一點探得先機，就能早一步採取防災作為。所以這樣的科學研究，研如同一場沒有止盡的長期抗戰，必須不斷精進更新，沒有所謂「做到哪就夠了」的事，永遠都有數不完的挑戰！

註解

[註1]：氣象廳公告 IPF 法的說明文件並沒有明確解釋詳細的計算方法，阿樹對於這方法的理解也有限，若解讀有偏差煩請先進指正。
[註2]：目前阿樹查到的資訊，還未有提及 PLUM 法的技術可用來因應兩個地震同時發生的誤判，因此本段僅為個人觀點，並非科學上已達到的技術。

不只5倍？還可能10倍！場址效應的超自然發現

我們來追溯最早的典故。據筆者所知，最早記載有關場址效應 (Site Effect) 的文獻是在距今超過 100 年前，由有現代地震學之父之稱的約翰．米爾恩 (John Milne) 於 1898 年所出版的《Seismology－地震學》一書，書中原文提到：

It is an easy matter to select two stations within 1000 feet of each other where the average range of horizontal motion at the one station shall be five times, and even ten times, greater than it is at the other." （Milne, 1898, pp. 81）。

中文即是說，不難找到兩個相距不到 300 公尺的地震測站，但它們的水平向振幅卻可以達到 5 倍，甚至 10 倍。由此可知，早在 19 世紀就藉由地震觀測，發現了震度可能也會因地而異（而且還可能落差很大）。而造成落差極大背後的原因，就是地質條件差異，這也就是所謂「場址效應」！

1+1>2，晃上加晃的臺北盆地

地震發生後，一開始的地震波會在堅硬岩盤中傳播，但地震波從岩盤進入接近地表的鬆軟土層時，會因為地層性質轉變發生幾件事：

地震波振幅加大（搖得變更大）
地震動延時加長（搖得變更久）

放大後的地震波更容易造成建築物的損壞、倒塌而加重地震災害，因此場址效應的研究在地震工程領域相當受到重視。

筆者借用一個簡單的短片來介紹場址效應（取自921地震園區臉書專頁），影片中使用布丁模擬鬆軟土層的震動，透過簡單的實驗呈現，可讓一般民眾了解場址效應的現象。

很巧合的是，臺北盆地正好具備所有場址效應發生的要點：

堅硬的岩盤（第三紀基盤）
鬆軟的土層（松山層）
西深東淺盆地外型

這些因素不僅造成不同週期的震波放大，也讓地震波進入盆地時更容易聚焦，進而產生共振及延長震動的持續，造成臺北盆地內的民眾在地震發生時更加「有感」。

臺北盆地在近代曾受過數次強震的影響，皆是由於盆地內的場址效應造成震波放大，而使災損更加嚴重，例如 1986 年芮氏規模 6.8 的花蓮外海地震，震央距離臺北盆地約 110 公里，仍造成臺北盆地內多處建築物倒塌或嚴重損壞；1999 年芮式規模 7.3 的集集地震，雖然發生在台灣中部，卻在臺北盆地造成相當嚴重的災情，包括松山賓館（東星大樓）和新莊博士的家兩棟高樓的倒塌，以及多棟建物的嚴重損毀。

【圖1】右上為集集地震時，位於臺北盆地內的 TAP014 民生國小強震站（上圖震波），另一個位在臺北盆地外的 TAP067 指南宮強震站（下圖震波）的加速度震波比較，位於盆地內的民生國小測站，位於鬆軟土層上，其最大加速度 (PGA) 值為107 gal，而位於盆地外的指南宮測站，位於堅硬岩盤上，其最大加速度值卻僅有36 gal，兩個測站與車籠埔斷層之距離差異不大，但其加速度振幅卻差了近 3 倍。

若再看到右下之加速度反應譜圖[註1]，則可看出兩個測站的譜加速度值（Y軸）在不同週期（X軸）時有不同的振幅放大的情況，代表臺北盆地對不同週期震波會有不同的放大倍率，因此在臺北盆地內被大幅放大的震波（週期約 1 秒左右）更容易造成災損。

【圖1】集集地震時，臺北盆地內－TAP014民生國小、臺北盆地外－TAP67指南宮，兩個監測站的地震動加速度歷時（右上圖）及加速度反應譜（右下）。圖／震識提供

再看另外一個例子：2002 年 3 月 31 日芮式規模 6.8 的花蓮外海地震，也造成當時施工中的 101 大樓頂樓的起重機吊臂掉落及多棟建築物受損，臺北的災情也較花蓮嚴重。

隔山打牛，數百公里外的地震重擊墨西哥城

在國外有無類似臺北盆地的案例呢？不止有，還發生過慘重的災情。

墨西哥的首都墨西哥城，就位於盆地之中，而腳下鬆軟的湖泊沉積物就覆蓋在堅硬的岩盤上。1985 年墨西哥近海發生震矩規模 8.0 的隱沒帶強震，距離震央 400 公里的墨西哥市，因其地質條件也產生強烈的場址放大效應而造成墨西哥市嚴重災損。

如【圖2】所示，位於盆地內的 SCT 測站，PGA 為 170 gal，而位於盆地外圍的 UNAM 測站之 PGA 僅 35 gal，兩者差異將近 5 倍，而由兩個測站的反應譜比較，可看到週期 2 秒的震波在 SCT 測站的譜加速度值（Y軸）將近 0.8 g，但同樣週期的震波在 UNAM 測站的譜加速度值則僅有0.1 g，其放大倍率超過 7 倍，這也是場址效應的另一項特性，沉積物較厚之處會對長週期震波造成放大。

【圖2】左圖：1985年墨西哥地震之震央與墨西哥市位置圖；右上圖：SCT測站和UNAM測站的加速度反應譜；右下圖：不同距離的測站加速度波形。圖／震識提供

由於 1985 年地震的經驗，墨西哥政府早在 90 年代就開始推動地震預警（Earthquake Early Warning，如我們國內目前的強震即時警報）系統的設置，因為地理位置的因素，墨西哥大規模地震都是發生在南部沿海一帶，距離墨西哥市大約都有 300 公里以上的距離，但由於墨西哥盆地強烈的場址效應，本當隨著距離而衰減的地震波在到達墨西哥市後又被放大，但數百公里的距離也給了地震預警系統相當足夠的時間可以對墨西哥市民眾發布警報。有興趣者，可以參考IRIS對墨西哥地震所製作的科教影片。

防震秘笈：臺北盆地分區123

那麼臺北盆地要不要考慮因為特殊地質條件所造成的場址效應？當然要啊！

國內的《建築物耐震設計規範》於 2005 年改版後已在臺北盆地加入微分區的概念，並於 2009 年對其分區進行調整，即對盆地內不同的區域，依其地質條件及實測資料的強震特性，特別考量場址放大效應和長週期震波效應，並為各分區制定適當的設計反應譜[註2]。

現行規範中，為因應盆地內不同的沖積層厚度造成的強震反應，而將其分為臺北一區、二區及三區，並分別制定不同的建築物設計反應譜【圖3】，所考量的地震波週期由長到短依序為一區、二區、三區，也正好反應由深到淺的沖積層厚度變化。這個根據臺北盆地實測資料而制定的微分區規範，考量到位於盆地內的建築物會受到的震波放大效應和較長週期的地震動，可確保符合此規範的建築物可以承受場址放大作用後的地震力。

【圖3】現行耐震設計規範的臺北盆地微分區圖。圖／邱世彬等人，2008

分區仍不夠，還要加強建築耐震度

人類為生活便利逐水而居，而肥沃的沖積土壤更是孕育農作物的良田所在，因此發展出許多位於沖積平原或盆地的大都市，但是當地震發生時，這些位於軟弱土層的城市則必須承受更強的地震作用力。類似的例子履見不鮮，除了上述的臺北盆地、墨西哥市外，還有像美國加州的舊金山、洛杉磯，以及日本的東京、大阪等，都是位於鬆軟土層上而人口稠密的大都市。

那麼怎麼辦？砍掉重練、把人都搬走嗎？

目前世界上還未有能做到這樣的例子。但隨著科技的進步，先進國家都能制定合宜的耐震規範，只要按照規範施工，都能確保地震時建築物不會完全倒塌而保有生存空間，近年來國內所發展的地震預警技術也越來越成熟，可爭取強震到達前數秒時間讓民眾就安全位置躲避。然而臺北盆地內為數眾多的老舊建築，年代已久且耐震力較弱，適當的補強或重建才能提高建物耐震力，更能確保居住的安全。

備註

[註1]：加速度反應譜：地震波作用於簡單結構系統時，各週期震波會有不同的最大加速度值，分別計算後可繪製成加速度反應譜，常在工程上作為地震力評估的依據。
[註2]：設計反應譜：根據強震記錄評估不同地區可能受到的各週期地震動強度，制定出一人造反應譜，作為建築物建造時的耐震性能依據。

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《為什麼地震來了臺北搖的特別大？談盆地的場址效應》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 地震來了臺北特別晃？關於盆地的場址效應 appeared first on PanSci 泛科學.

文/古國廷 (Medium)

2018 年印尼發生兩起海嘯重創當地； 2004 年南亞海嘯與 2011 年東日本海嘯亦造成當地嚴重災情。近十年鄰近地區發生數次致命海嘯，它們為何如此致命？台灣百年歷史亦有多起海嘯紀錄，台灣面臨海嘯威脅時，又該如何應對？

本文專訪中央大學水文與海洋科學研究所副教授吳祚任，分享海嘯專業知識，及台灣如何運用世界領先技術預警自救。

中央大學水文與海洋科學研究所副教授吳祚任。攝影／古國廷。

為什麼海嘯比一般巨浪更致命，造成災害更嚴重？

A：回答這問題，要從它們的特性開始說起。

海嘯跟一般海浪都是波浪，波浪又可以分成長波和短波。長波的波長很長，幾乎看不到也感覺不到；短波的波長短，可以明顯看到它的波動起伏。

如果波浪的波長非常長，遠比它的水深還要長，則稱之為淺水波；反之則稱為深水波。海嘯就是一種淺水波，例如 2004 年的南亞海嘯來說，它的波長大概 200 公里以上，但印度洋水深才 4 至 5 公里。

這樣子的淺水波有一個特性，就是這些水分子的運動非常一致，就好像團結做事有效率的公司，沒有速度的差異也沒有摩擦阻力。

因此海嘯在行進間能量的消耗很少，到岸邊時幾乎保留地震或火山山崩垂直擾動的能量。

再來，海嘯的波長很長，代表它很「厚實」；一般海浪波長較短，相對較「單薄」。因此同樣抵達岸邊，一般波浪就像潑水一樣，潑出去就結束了；而海嘯就像一長串高鐵列車往岸上衝。以 2011 年東日本海嘯為例，它的波長大概 200 公里，就像從台北到雲林這麼長的高鐵往岸上衝。

這樣保有當初地震或火山山崩垂直擾動的能量，且「厚度」很厚的海嘯往岸上衝，不僅衝擊陸地上各種設施的結構，也掏刷它們的地基。加上海嘯移動時也夾帶碎石和樹幹等等各種沖刷過的物體，讓人們尚未溺斃前就可能被這些物質撞擊而失去求生能力。

簡單來說，海嘯來臨時，逃生的方法就是不要把身體弄濕了。因為一旦被海嘯捲入，就很少有活命的機會。

2011 東日本海嘯和 2018 印尼兩起海嘯有甚麼不同？

2011 年東日本海嘯是地震引起的。2018 年 9 月印尼蘇拉威西海嘯，目前判斷比較可能是地震引發海底山崩所致；而 2018 年 12 月印尼喀拉喀托之子海嘯則幾乎可以認定是火山山崩造成。

在這邊先給大家一個簡單的概念，要造成海嘯最直接有效率的方法，就是讓海水受到垂直方向擾動，像是地殼垂直抬升或陷落所造成的地震型海嘯。

火山也是造成海嘯的成因之一。

山崩也會造成海嘯，就像你從岸邊滾落到游泳池產生大浪。這種山崩型海嘯又分成兩種機制，一種是地震造成陸地或海底的山崩，另一種是火山造成的山崩。

火山噴發時又有兩種方式驅使山崩，一種是火山震動使火山邊壁崩落一大塊；另一種是火山一直噴發，結果火山裡面的結構空掉了，使火山承受不住水壓而往內下陷，使海水產生向下垂直運動引發海嘯。

雖然沒有經過很仔細的統計，但一般來說 90 %以上的海嘯是地震引起，剩下有一些是海底山崩造成的，少數是由火山噴發造成。

地震型海嘯與山崩型海嘯有甚麼不同？

A：地震造成的海嘯，大部分都是很強烈的地震才會造成海嘯。

雖然不敢說全部，但一般來說要造成致災型的海嘯，地震矩規模（ Moment magnitude scale , Mw ）通常要大於 7.5 ，且震源深度大多離地表 35 公里以內。地震矩規模超過 8 海嘯就很嚴重，規模超過 9 就是毀滅型的海嘯，像是造成南亞海嘯的地震就是這樣的規模。

若造成這樣大規模的地震，比較高的機會是海溝型地震，也就是板塊之間碰撞及隱沒。這種板塊破裂的長度很長， 2004 年南亞地震的板塊破裂長度大約 1,200 公里，大概 4 個台灣這麼長； 2011 年日本地震板塊破裂長度也有 500 公里。

這樣大面積的抬升，導致地震型海嘯的影響範圍非常寬廣，海嘯的寬度可以接近板塊破裂的長度。以 2011 東日本海嘯為例，寬度大約 500 公里；而它的波長也很長，以日本海嘯來說可以到 200 公里。

2011 東日本海嘯襲擊福島縣磐城市的災後景象。圖／維基百科 ryuki_a_g攝影。

這樣規模是甚麼概念呢？假設高鐵列車的寬度是 5 公尺，那 2011 年東日本海嘯就像從台北到雲林這樣長的高鐵，以 10 萬台併排的規模往岸上衝。不過地震型海嘯高度相較起來不會太高，以日本海嘯來說波高大概 10 到 30 公尺，但已經是毀滅級的海溝型海嘯了。

而山崩型的海嘯就很不一樣了，它的波高可以很高。同樣的崩落量，陸上的山崩其崩落的高度越高，海嘯就越高；海底的山崩越接近水面，海嘯就越高。而山崩崩落的體積與質量越大，其海嘯高度就越大。但範圍就不像地震那麼廣，山崩海嘯的初始寬度大概就是它崩落範圍。

整體來說，地震引起的海嘯影響範圍寬廣但波高相對不高；山崩造成的海嘯影響程度很強但範圍很窄。

台灣較容易受到哪種海嘯威脅？很不幸的，都有可能。

台灣東部外海有琉球島弧，發生大規模地震時海嘯會影響東海岸；台灣西南部外海有一整段叫馬尼拉海溝，大規模地震產生的海嘯對墾丁到台南一帶影響比較嚴重。在帛琉附近的亞普海溝雖然離我們比較遠，但因為地形關係，地震發生海嘯時，台灣北部蘇澳一帶、東部以及高雄至台南沿海都會受到影響。

而台灣北部金山一直到三貂角，雖然不是那麼肯定，但因為地形關係，可能會有海底山崩造成的海嘯，且過去有類似的事件發生。 1867 年基隆發生規模 7 的地震。照理說海嘯高度應該不高，但卻發生 7 至 12 公尺的海嘯，這是地震規模 8 左右才會產生的海嘯高度。目前我們推估很有可能 10 %是地震造成， 90 %是山崩造成的，但這數據只能說是推估。

台灣西南岸也有海底斜坡地形，其海底山崩威脅也不容忽視。另外台灣的火山大部分分布在東北海域，雖然說目前看到都不大，但也很難說什麼時候會影響到，只能盡量預警。

Q：台灣要如何預警海嘯的發生？

A：我以前是用情境分析了解海嘯如何影響台灣。

情境分析就是判斷可能造成海嘯的來源，例如說哪個斷層或海溝地震會產生海嘯？它如何影響台灣？但就如上述提到，有很多造成海嘯的原因，像是地震、海底山崩或火山，很多可能性，算都算不完。於是我們發展出海嘯影響強度評估法（ Impact Intensity Analysis Method ），簡稱 IIA 法。

它的原理像是醫生想要知道你身體哪個地方感覺特別疼痛，就在每個部位都敲敲看，敲這個地方沒感覺再換下一個地方，當敲到某個地方你特別痛，代表同樣的力道發生在這個地方對你衝擊特別大。

吳祚任與研究團隊用海嘯影響強度評估法分析金山地區。圖／吳祚任副教授。

而所謂 IIA 法就像這樣，針對要研究的特定地區或基礎建設，在其周邊海域都模擬同樣力道的水體擾動，運用水動力學搭配海底地形，去檢視哪個地方水體擾動形成的海嘯威脅最大。像是上圖這個例子是研究基隆金山一帶，紅色地區發生海嘯的威脅程度較大，發生在其他淡藍色區域就比較不用擔心。

如此我們就可以先排除淡藍色區域，針對紅色區域聚焦做情境分析，研究這個海域地形如何，有甚麼原因可能引發海嘯，會如何影響沿岸地區或基礎建設等等。

而 IIA 法，可以再進一步製作成地震–海嘯關係圖（ Seismic Tsunami Relation ），白話來說就是「不用電的海嘯預警圖」，不需要靠電力運作，就能在地震時知道海嘯會不會威脅到所在地區。它是針對沿海每個村里，繪製外海各個方位發生多大的地震規模時，其產生的海嘯會影響到該社區。所以當地震發生，村里長可以快速用地震發生方位和規模這兩個最簡單的資訊，自主判斷是否可能有海嘯威脅。

海嘯發生時要如何自救？

巨浪來襲時該如何逃生？圖／pixabay。

A：事發當下，如果是地震引發的海嘯，台灣目前技術能夠在地震發生以後，結合中央氣象局的地震速報，將其轉成海嘯源去模擬各地海嘯高度，過程只需要 1.5 分鐘。以近海海嘯抵達台灣最快 15 分鐘來說，這樣的預警時間算是足夠。

但這樣的海嘯預警需要地震來當作 Enter 鍵，如果海底山崩沒有地震，就等於沒人按下 Enter 鍵，所以山崩型海嘯又稱之為「沉默的海嘯」，我們還在規劃如何預警它。

一般民眾在海嘯來臨的時候，記得要向上逃生、垂直逃生。海岸邊大多都是透天厝而且三層樓以上，所以發生時就逃到頂樓。不要跑到路上，因為會塞車。如果是開車或在機車上，就趕快下車借民宅逃到頂樓。如果開車時不幸海嘯已經衝過來，留在車內時不要開門開窗，等海嘯退去，趕快逃往民宅頂樓。

至於平常的時候，沿海的重要基礎建設要知道 IIA 的結果，知道哪個地方來的海嘯影響特別大，北部的設施和南部的設施要注意的海嘯來源絕對不同。當知道哪個地方來的海嘯衝擊特別嚴重，再進一步做情境分析，了解海嘯如何衝擊這些基礎建設，然後判斷是用工程抵擋或是放棄這個設施。國家災害防救科技中心也有海嘯災害潛勢圖，可以事前知道最大情境海嘯會淹到什麼地方。

其實就台灣三四百年歷史，紀錄到的海嘯次數不少，歷史上已經有教訓了，老天都給我們那麼多機會，真的要多注意一下才行。

※本文亦刊載於環境資訊中心，原作者Medium

The post 台灣面臨海嘯威脅時，該如何應對？專訪海嘯專家吳祚任 appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

阿樹來說前言：本文雖然並不是單純跟大家談地震，但防災的思維是大同小異，我們若可以預先做好颱風防災，同樣思維下一定也能為地震防災做些事。

先別管屁孩了，遇到天災你都如何預防？

當颱風快來時，大家會怎麼做？先查人事行政局網頁有沒有放假？人事行政局傳送門：https://www.dgpa.gov.tw/（應該很多人存到我的最愛 or 書籤裡了吧？）

不是啦，先看氣象局的颱風潛勢機率再決定我們要如何因應，其實近年來在許多媒體、網路與科普人士宣傳下。雖然嘴巴上常罵氣象預報不準，但由於我們已漸漸習慣這樣的呈現方式，即使颱風預報可能會有些誤差，但我們至少知道它侵台的機率高、發生的可能性高，而我們也知道颱風對我們會帶來哪些危害或是不便，進而提前做出預防措施。

颱風潛勢和常見表示方式的說明示意。圖／取自阿樹的地球故事書

決定了隔天或是晚上停班停課、颱風來襲的可能性很高，接下來就可以擬定計畫，因為屆時風大雨大、就不要再出門去公司檢查了，「門窗有沒有鎖好鎖滿？」「防淹水的沙包閘門有沒有放置妥當？」「排水是否堵塞？」「怕水的重要文件電器有沒有做好預防措施？」有的時候過去曾有沒做好而受災的紀錄，這時就可以借鏡用來擬定對策，當然別人發生的情況也可以拿來一併思考。

再想遠一點，如果颱風不幸滯留的話，「差旅有沒有可能延期？」「會議有沒有變數？」「活動有沒有備案？」這類產生的問題雖然不是「災害」，但也是一種衍生問題，先做好因應，就能降低不便。（這類的思維還可參考單信瑜老師在個人臉書提供的建議。）

颱風防災和地震防災有什麼類似之處？

地震雖然沒辦法做到像颱風或降雨一般的預報，但如果把時間尺度拉長，利用統計和科學方法，一樣能得到發生的潛勢機率，只是這個尺度是三十年、五十年，把時間拉長的用意是因為科學上還無法掌握更短周期的不確定性，所以會需要更長尺度的評估。但是，防災絕不會因為時間拉長了就無能為力，而是需要調整一些做法。

五十年的最大地振動評估，最直接的應用就是建築的耐震設計，若相關單位能依此有計畫的實施耐震評估補強，提升房屋的韌性，雖然平常不會看到效果，但在地震來時就能達到減災之效。或許我們很在意地震到底會不會發生、到底何時發生，但事實上許多建物的設計都需要讓它至少使用五十年（法定年限），因此設計時考量五十年某個機率以上會發生的事件，就是一種預防措施。

台灣地表振動強度機率分布圖。圖／震識提供

或許有人會問說：那麼我的耐震設計做到更高不是更好？確實，但前提是這得花上不少錢。因此在全國適用的規定下，訂出個基本措施、優先處理震度高潛勢區、人口密集處等高風險區，可以說是考量未來可能遇到震度的「最低標準」。而如果我們有能力，做得比最低標準高當然是好事，但前提是要有能力，有許多新建住宅也會標榜其耐震、制震能力，相對的也提高了成本，並非人人都能負擔得起。那和我們前面提到基本的預防措施就是兩回事了。

我們也曾被問過，如果是自家房子想評估耐震怎麼辦？很抱歉這方面的問題不能光靠地震領域，還要跨到工程領域，阿樹只能提供營建署老舊住宅耐震安檢專區的連結，裡面有政府對住家耐震安檢的規定和補助，也有相關單位的資訊。阿樹不確定這樣的作為是夠還不夠，若有朋友有實際經驗，也歡迎大家分享。

長期抗災，我們能做什麼？

簡單舉幾個阿樹會做的事，其實不外乎是一些常提到的：

櫥櫃固定於牆上
減少家中懸吊物的風險
平時就備有防災用品和食品等
常待的地點必須事先想好防災逃生路線
不要覺得防震演練很蠢要好好的思考做法用意
知道各種地方情境（客廳、臥房、浴室、廚房、辦公室）該第一時間怎麼應對

以上是平時就可以做的事情，如果大家已經有了自覺，知道自己所處的地方具有地震風險潛勢，那麼就把覺得可以做的防災做為先做好，防災專家告訴大家的多半都是大觀念，更需要大家因地制宜的舉一反三，就如同我們已經熟悉颱風災害的處置一般，熟悉地震帶來的問題，因應與面對，我們可以擔心做得不夠多，但沒必要過度恐慌，更怕的是只喊著怕卻裹足不前！

延伸閱讀

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《如果你知道怎麼做好防颱準備，也該要知道怎麼做好防震準備》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 暑假有三寶「颱風地震屁孩到處跑」，面對天災該如何預防？ appeared first on PanSci 泛科學.

生長在臺灣的我們對地震向來不陌生，歷史上哪一次地震對人類文明影響最大呢？恐怕非 1755 年里斯本大地震莫屬，那一次的地震不僅差點震垮葡萄牙這個老牌的殖民帝國，引發了最早的地震學研究，更讓方興未艾的啟蒙運動得到一個施力點，撼動西歐傳統宗教道德合一的傳統。

特別是這場大地震深深地吸引了一位年輕普魯士學者的目光，我們依稀可以在幾十年後他精心完成的哲學體系中聽到這場大地震的餘音。

1755 年的銅雕，表示里斯本大地震後，所發生的火災及被海嘯摧毀的船隻。圖／wikimedia

1755 年 11 月 1 日早上 9 點 40 分左右，一場劇烈的搖晃持續了 3~6 分鐘，許多房屋應聲而倒。這天是天主教的諸聖日，所有的信徒必須到教會參加彌撒，所以當天教堂裡擠滿了信徒。這場驚天地動里斯本市中心被震出了一條約五公尺寬的巨大裂縫，但可怕的災難尚未結束。

大地震後約四十分鐘後，接續三波的大海嘯席捲里斯本，摧毀了碼頭和市中心；禍不單行的是，地震引發的大火延續了五天才被撲滅。而整個南葡萄牙也都遭到非常嚴重的破壞，連大西洋沿岸如北非、英國、愛爾蘭都遭到海嘯的襲擊。光是里斯本的死亡人數就可能高達九萬人（當時里斯本人口約二十七萬），里斯本 85% 的建築物被毀，很多珍貴的資料也被大火焚毀，最可惜的莫過於達伽馬的詳細航海記錄。

國王若澤一世（Jose I）以及皇室成員在日出舉行彌撒後就離開了里斯本，逃過了一劫。被國王視之為股肱之臣的梅羅（後來受封為龐巴爾侯爵）聘請很多建築物和工程師來重建里斯本，不到一年，里斯本就恢復了盎然生機，而這些新建物特別注重防震的設計。

現在里斯本的市中心龐巴爾下城是抗震建築的最早實例之一，建築的特徵就是龐巴爾籠（gaiola pombalina），它是一種對稱的木格框架，可以分散地震力量；此外還有高過屋頂的牆，可以遏止火災蔓延。龐巴爾侯爵曾讓軍隊在周圍遊行，以模擬地震來測試建築物。里斯本市中心的廣場現在還矗立著若澤一世的騎馬銅像，俯瞰著重建的里斯本城。

若昂一世銅像。圖／wikimedia

龐巴爾侯爵是個富有科學精神的人，除了進行重建外，還照著順序，一個一個教區地進行諮詢；他的問題包括：地震持續了多久？地震後出現了多少次餘震？地震如何產生破壞？動物的表現有否不正常？水井內有什麼現象發生等。

這些問題的答案現在還存放於「葡萄牙國家檔案館」（National Archive of Torre do Tombo）。藉著這些資料，現在的地震學家估計里斯本大地震的規模達到 9，震央位於聖維森特角（Cabo de Sao Vicente）之西南偏西方約 200 公里的大西洋中。這算得上是現代地震學的濫觴了。

這場大地震影響的不只是葡萄牙，而是整個歐洲的知識界。對後世影響最大的首推英國的約翰．米歇爾牧師在地震之後所寫的論文：《關於地震成因以及地震現象的觀察》（Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes）¹一文。他在這篇論文中提出地震會擴散，就像水波在池塘擴散一般，是一種波動現象。而且他還主張地震的波動在遇到地層的斷層時，波傳播的方面會隨著改變。

米歇爾甚至嘗試尋找震央，並且認定震央在大西洋，所以他懷疑地震後的海嘯是由於地震引起的。但是談論到地震的成因，他可就錯得離譜了，他認為是地殼的水與地心的火相遇形成高壓的氣體所造成的。

現代地震學直到十九世紀的愛爾蘭科學家羅伯特．馬萊（Robert Mallet）在 1862 出版的《1857 年拿坡里大地震：觀測地震學的第一原則》（Great Neapolitan earthquake of 1857: the first principles of observational seismology）才算是真正成為一門科學。

馬萊用實驗以及收集的資料推測 1857 年發生在義大利拿波里地震的震央在地表下九哩。地震學這個英文字「seismology」正是馬萊所創造的。

地震波與芮氏地震規模

地震：岩體受到黑色箭頭的力，開始在黑框區域內變形累積能量，並且變形。累積能量超過岩體強度，岩體沿著箭頭方向作相對位移，釋放累積能量。圖／商周出版提供

十九世紀末，德國物理學家埃米爾．約翰．維舍特（Emil Johann Wiechert）發現地球表面的岩石密度和地球平均密度之間存在著一定差異，隨即提出地球有一個質量極大的鐵核的結論，他也是史上首位地球物理學教授。而他的理論被他的學生賓諾．古登堡（Beno Gutenberg）發揚光大。古登堡在 1914 年提出了地球有三個分層的結論。

維舍特的另一個學生宙依皮瑞茲（Karl Bernhard Zoeppritz）提出的 Zoeppritz 方程式是連結 P 波（primary wave）與 S 波（次波，secondary wave）的重要關鍵。

P 波意指首波或是壓力波（pressure wave）。在所有地震波中，P 波傳遞速度最快，因此發生地震時，P 波會最早抵達測站並被地震儀記錄下來，這也是 P 波名稱的由來。P 波的 P 也代表壓力（pressure），來自於其震動傳遞類似聲波，屬於縱波的一種（或疏密波），傳遞時介質的震動方向與震波能量的傳播方向平行。

S 波的速度僅次於 P 波。S 波的 S 也可以代表剪切波（shear wave），因為 S 波是一種橫波，地球內部粒子的震動方向與震波能量傳遞方向是垂直的。S 波與 P 波不同的是，S 波無法穿越外地核，所以 S 波的陰影區正對著地震的震源。

至於地震的成因，則是直到 1906 年舊金山大地震後，美國科學家哈里．菲爾丁．芮德（Henry Fielding Reid）提出彈性回跳理論（elastic-rebound theory）才有具體的答案。因為地殼為彈性體，受到應力行為時，會不斷地變形並且累積應變能量，當應變能量累積到超過岩體中弱面強度時，岩體就會沿著此弱面滑動造成地震震波。

芮氏地震規模最早則是在 1935 年由兩位來自美國加州理工學院的地震學家芮克特（Charles Francis Richter）和古登堡共同制定的。規模相差 1，代表振幅相差 10 倍，而所釋出的能量則相差約 32 倍。人類對地震的了解隨著物理學的發展而不斷增加，但是直到今天，我們還是無法準確地預測地震。

注釋

出處：Philosophical Transactions, li. 1760

——本文摘自泛科學 2019 年 8 月選書《愛因斯坦冰箱》，2019 年 7 月，商周出版。

The post 差點震垮葡萄牙的里斯本大地震，震出地震研究的新視角——《愛因斯坦冰箱》 appeared first on PanSci 泛科學.

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

現在，我們在報章雜誌或新聞媒體上，已經比較少看到將規模、震度搞混的情況。（阿樹表示欣慰）至少，媒體上漸漸少有如「9.0 級地震」的錯誤，多會正確的說明為「規模 9.0」。不過阿樹也發現到有另一種新的誤用方式出現：將規模 9.0 的地震說成「芮氏規模 9.0」的地震。

對，這樣的說法有問題，因為根本不會有「芮氏規模 9.0」地震！真的不存在這樣的東西。

所以不要再隨便亂加「芮氏」了好嗎？芮克特都要從墓裡跳出來打你囉~~

用「芮氏規模9.0」去google了一下，發現其實錯用的地方真的還不少，當然，不止有9.0才有錯，還有許多用錯的例子，這邊只是舉一部分來分享。

怎麼會是誤用？地震規模的完整全名不是「芮氏地震規模」嗎？

或許因為是最早使用的地震規模為芮氏規模，所以許多人會理所當然的以為規模前面就是要加個「芮氏」才嚴謹。的確，如果是臺灣島上或是周邊的地震、資料來源又是中央氣象局，幾乎九成九以上是以芮氏規模表示地震的規模。但是，如果是去美國地質調查局 USGS 的網頁上查詢地震，就會是「地震矩規模」，縮寫也會是 M_w ，至於它的原理，我們在先前的文章更「先進」的地震規模算法？已經提過。

美國地質調查局 USGS紀錄全球發生的地震。（點圖放大）

芮氏規模的縮寫則是 M_L ， L 代表的是區域 (local)，所以又稱「近震規模」，而就如其名所示，當初芮克特所發明的芮氏規模，是有區域限制的，當初是用來評估加州的地震，而後才被大家廣泛使用，當然，要讓它能泛用其實也經過一番的修正歷程，在另一篇文章課本沒教的芮氏規模中也寫了芮氏規模的來龍去脈，在此就不再贅述。

而最常見的誤用，就是在討論某一個地震時，把上述這兩種地震規模直接比較、或是混用等等，這種情況最常見於大地震。譬如規模 9.0 的地震，以芮氏規模的做法是做不出來的。把芮氏規模比喻成一把 15 公分直尺，它在不用筆來做記號輔助的情況下，最多只能測量到 15 公分，大於 15 公分的物體只能「知道它大於 15 公分，量不出真正的長度。」一般規模 7 以上的地震，芮氏規模和震矩規模已經有比較大的落差，到了 M_L 7.5 以上就飽和了，所以 M_w = 9.0 的地震， M_L 可能只有 7.5 左右而已。

所以，當你聽到「芮氏規模 9.0 」一詞，代表的就會是：

這句話一定有什麼誤會！通常這樣大規模的地震，會是用其它方式算出實際的規模值，譬如震矩規模。

芮氏規模沒有9.0喔，各位好孩子不要再講錯囉。來源/蝙蝠俠打臉圖產生器

另一種誤用：在討論歷史地震的時候

《震識》也常見有歷史地震的文章題材，其中不乏有許多是在地震儀問世之前的紀錄（多半是 18xx 年或是更早的地震）。國內相關研究在表列科學家經過考證歷史後求得的地震規模，也有明列出 M_L 和 M_w 的例子，如臺灣地區歷史地震文獻資料庫。但以這個例子來說，為什麼要列出兩種不同的規模值呢？這和研究古地震的方法有關，如果是利用地質資料設定斷層參數模擬斷層錯動引發地震，那模擬出的地震規模，意義上就會是地震矩規模 M_w。但台灣地區歷史地震資料的建置一文中的研究方法中，是以近震（芮氏）規模 M_L 來建立經驗公式，因此該研究就將一開始求得的 M_w 轉成 M_L 。所以同時表列兩個不同的規模值時，反映了地震學家在面對不同問題時所採用的研究方法。

不過從上述的介紹我們可以發現，當我們是「以斷層的參數回推地震情境」的情況時，其真正意義就會偏向是震矩規模，所以多數時候如果是科學家利用地質與古代文獻資料重新估算古地震的規模時，比較具有物理意義的方式還是以地震矩規模為主，畢竟我們也沒辦法以芮氏規模的定義憑空得到地震波的震幅值。當然我們也可以用另一種思考方向：如果古地震的規模值是一種間接求得的估計值，那麼或許直接說「地震規模」或是「規模」不失為一方便又不失科學精準的方法。

可是幹嘛這麼計較用法？寫錯又怎麼樣？

其實我們在意的並非在字句上的錯誤，而是這背後的「誤會」，譬如：

認為地震規模前面一定要加上「芮氏」才對。（~~地球科學冠名大賞？~~）
認為地震規模只有一種，那就是芮氏規模。（~~又不是銅鑼灣只能有一個浩南……~~）

地震規模表示方式，其最初的用意其實是：評估「不同地震」的「大小」。不是拿來給大家比不同單位誰算得比較準用的。

對於一個科學用語「只知其名，不知其理」時，並不能說我們懂了這個用語，今天的文章並非單旨在「正名」，而是跟大家說說為何規模有不同的「名」的理由。

奇怪欸！氣象局發布地震報告也只說芮氏規模啊！

對啊！如果以「地震矩規模」來表示就不會有太大測不出來的問題，為什麼大家不改用地震矩規模當作表示法就好？弄得這麼複雜，不是更混淆大家嗎？

中央氣象局發布的地震報告，分別表示了「芮氏規模」及「震度」（點圖放大）

似乎是如此，但因為科學本來就是個不斷修正的過程，百年前發展出來的知識，可能有些是現在還能用來解釋的科學，但也有些是需要調整修改的。但純科學的討論易，行政的實行難（別忘了中央氣象局不止是有學術，還是個政府機關），阿樹簡單的揣測之中的幾個問題。

地震速報的時效要求甚高，運用地震矩規模的方式會拖慢不少時效。

不過這問題應會隨著科學和科技進步而改進，以日本的例子來說，東日本大地震一開始的規模低估也在日後上修。然而修正更新本身就代表著有重複的資訊，會不會造成混亂呢？

如果要改成地震矩規模，那要多大規模以上的才要採用？

先看看國外的例子，美國地質調查所是以規模 3.5 作為基準，3.5 以上的皆採地震矩規模發布，至於日本，則是在 2003 年也重新定義並公告自己的地震規模計算方法。那我們要怎麼做，才能兼顧？阿樹的看法是，這需要一些科學研究和討論，去定義出最適合我們使用的地震規模。

過往的地震報告要不要全部砍掉重練？要怎麼比較國內外的地震規模？

假設技術上可行了，也還是會遇到這個問題，前者是會造成麻煩和費事，後者則是需要再多些時日進行科普教育。

但無論如何，未來追求即時且精準的計算地震規模應是一種趨勢，或許日後會有更好的方法呈現，但本文最後還是想強調一下：

除非是科學家或官方告訴你，他們使用的是「芮氏規模」，否則講「地震規模」或「規模」就好了！

本文原發表於《震識：那些你想知道的震事》部落格，歡迎加入他們的粉絲專頁持續關注。將會得到最科學前緣的地震時事、最淺顯易懂的地震知識、還有最貼近人心的地震故事。

參考文獻與延伸閱讀

The post 「震」的搞錯了，並沒有「芮氏規模9.0」的地震！ appeared first on PanSci 泛科學.

文／馬國鳳

大地震總是難免會帶來傷亡和損失，為此從科學面來看更應盡其所能的將地震所帶來的各種數據觀測徹頭徹尾的研究。因此，雖然九二一集集地震許多台灣人的傷痛，但在地震科學界，也因此地震而有了獨步全球的研究成果；即使我們都不希望再有這樣的強震發生，但卻無法無視自然的法則。從強震中挖掘出更多未知，解決地震危害的問題，便是從事地震科學相關研究的學者畢生職志。接著，讓我們看看集集地震讓學界學習到了什麼。

每到九月，總是讓我們想起 1999 年的 9 月 21 日的集集大地震，當年地震帶來的災害至今仍讓大家餘悸猶存。在大地震發生後，臺灣不論在地震科學、工程或防災上，都有更深入的推廣及學習，相關的成果也為世界所重視。藉由此機會，本文將介紹近年來由臺灣出發而獲世界重視的斷層動力科學觀測及分析成果。

世界各地的大地震時常帶來驚人的傷亡與損失，面對如此可怕的天災，我們的科學家又是如何應對與研究的呢？圖／Pixabay

天搖地動後，萬眾矚目的車籠埔斷層

由於前人睿智的建議，臺灣自 1993 年開始，由中央氣象局地震測報中心架設了全世界最高品質且密集的強地動觀測網，成為當時全世界唯一在災害性地震發生前擺設完成的強地動觀測網。因此，在 1999 年集集地震發生後，此觀測網資料為世界提供了解大規模破壞性地震機制最全面的研究。

另外，也透過地震資料分析及其斷層模式反演，以及地表地質的觀測，了解到破裂的車籠埔斷層北段有高達約 12 公尺的斷層滑移量，及長週期的大滑移速度值，但是在南段雖無太大的滑移量，卻有高頻振動以及高的地震動加速度，而這種大的滑移量與滑移速率的整體斷層運動行為特別受到了世界的矚目。

集集大地震的這些現象為何會受到全球的關注呢？

各國科學家都非常關注集集大地震是，是地震界學者們目光的焦點。圖／Giphy

首先，在當時對於地殼應力的理解中，是無法造成如此大的斷層位移的；其次，一直以來，地震工程大多認為是地震動加速度才是造成災害的主因，但此次地震資料也揭露了大地震的滑移速度之週期對大型建物的影響；最後，在分析災害行為中，也暗示了地震破裂的複雜動力行為，故集集地震提供了地震科學及工程深切了解斷層大滑移量的物理機制及其災害特性。

啟動斷層鑽探計畫、裝設現地井下地震儀

因此，在突破性的科學研究、國科會（現科技部）的支持下， 2006 年開啓了臺灣與美、日、德、義等多國共同參與的世界矚目的國際型臺灣車籠埔斷層鑽探計畫 (Taiwan Chelungpu-fault Drilling project, TCDP) 。

成功的鑽探到集集地震的滑移帶，其厚度約為毫米等級，且含有非常細緻，約為奈米等級的黏土礦物斷層泥，此項鑽探結果除了增進對地震能量分區的理解，也了解到地震動力學的行為是需要地質及地震科學相互的配合。

如上述，集集地震時的高品質密集地震記錄及成功的滑移帶鑽探，提供世界研究地震動力的分析基礎。因此，透過理論力學分析地震運動滑移的時間及空間分佈，研究團隊也得到地震斷層面上的動力學參數，顯示剪切應力在斷層面上分佈的不均勻性，且其斷層摩擦力會隨時間及空間變化的複雜性。

在地震總能量的分析上，藉由集集地震鑽探計畫所得到的斷層泥顆粒及厚度，得出產生此斷層泥的破碎能所做的功。在鑽井後的地球物理井測（分析穿透地層地性質的技術）及溫度量測，分析地震中熱能的耗損，以及鑽探所得的斷層帶岩芯、岩石力學分析等，皆為現在斷層力學中的高引用度文章。熱能為地震力學中最難分析的數值，在測量中所得斷層帶低摩擦係數，也促使往後世界各國在大地震後進行測量摩擦熱的鑽井計畫 (例： 2008 年汶川 WCSD 及 2011 年日本東北大地震 J-FAST) 。

隨著 TCDP 鑽井計畫成功定義出 1999 集集地震的滑移帶，研究團隊接著在井孔內安裝現地井下地震儀 (臺灣車籠埔斷層井下地震儀「Taiwan Chelungpu Fault Drilling Project Borehole Seismometers Array, TCDPBHS」) 以監測發生大滑移量後的斷層帶行為。

在集集地震後啟動的 TCDP 鑽井計畫，帶來了重要的科學成果！圖／轉載自震識原文

地震動力學的研究對了解地震物理行為，如起始、傳播和癒合至關重要，斷層滑移的物性關係是地震震源動力描述的關鍵，而科學深井鑽探計畫，提供了難得的機會觀察斷層深處的破裂，讓我們得以了解 1999 年集集地震的物理環境。

其簡略流程約為：

首先，在彈性張量儲存以及釋放之處，也就是巨大的錯動破裂面上取出一段連續的岩心剖面
在高速大滑移量區採樣
確定斷層帶內的物理條件（應力、孔隙壓力、溫度）。

之後，再配合跨斷層帶的現地井下地震儀，提供斷層帶動態變化的近距離觀測資料，以了解大地震後斷層帶的構造及變化。

在多年血汗淚之後，科學家的研究成果是？

雖然 1999 年集集大地震造成大規模的災害，但由於在地震發生之前，已密集架設的強震站也提供了對集集地震進行廣泛研究的機會。因此，此項寶貴的資料除了促使世界關注高質量的近斷層資料，也提供了機會給地震學和地震工程師能更全面了解破壞性地震的災害特性。近地表最大的滑移量可達約 12 公尺，緩傾構造為科學鑽探提供了獨特的機會來了解大滑移量的斷層物理特性。

透過此項計畫，研究團隊發現微米級的滑移厚度是集集大地震的重要證據；由現地溫度測量得到的低摩擦係數也是解釋在地殼斷層是強或弱的悖論的重要發現；透過跨斷層現地井下地震儀的多年觀察，研究團隊持續努力透過近距離地震觀測資料揭示斷層帶的動力學。

從最近的研究中發現，透過動態觸發，斷層帶可能被區域或遠距離的地震影響，導致速度與應力異向性的變化，進而在大地震後，與世界上的斷層帶可能有遠程的連結；透過大地震後斷層帶的現地井下地震儀，研究團隊可以近距離觀測斷層帶行為及其隨時間的演變情形，獲得第一手資料，並瞭解地震的誘發行為。

與科學家一起展望地震科學的未來吧！

科學家致力於讓整體社會有更充足的準備來面對下一個劇烈的地震，並且提升大眾對災害的認知與地震教育，尋求更好的未來。圖／Pixabay

地震科學不只是科學研究，它與民眾、社會及國家經濟都有重要的關聯。隨著對地震科學前瞻研究的投入，研究團隊在幾年前再次結合地質及地震科學，成立臺灣地震模型 (Taiwan Earthquake Model, TEM) ，瞭解臺灣的斷層及孕震特性，尤其斷層震源破裂的物理特性，藉由分析其地震波傳遞特性來了解臺灣各區域的地震危害潛勢。而地震危害潛勢分析以及未來希望獲得推廣的全震源時間及空間的地震景況與情境模擬，除了有助於地震工程及政府相關法規的推展外，亦對產業面對的地震危害有更先進的風險管理，以降低下次災害性地震帶來的風險

延伸閱讀：防震不是只有預警那麼簡單：大地震過後，下一步該怎麼走？

臺灣位於活躍的板塊活動區，地震的發生是必然的。因此在科學面上，研究團隊希望臺灣可為世界帶來更多先進的觀測及前瞻性的科學研究成果；同時，也希望透過地質及地震科學的研究，整合相關領域，提供政府及民間甚至產業更多的地震防災資訊及知識，並透過科普教育的推廣防災知識。研究團隊已為此建立了「震識」部落格，以透過社群網站提供正確的地震地質及防災知識，使地震科學教育更加落實。

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《九二一地震啟示錄：科學家的課題》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

The post 走過 921 的傷痛後，臺灣的地震學研究往哪裡前進呢？ appeared first on PanSci 泛科學.

地震來臨時，要如何避難逃生，提升自己的存活率？而在地震過後，各地震度是如何分布？與地震規模又有何不同？《科學月刊》九月號主題為「正視震知識」，就先帶讀者一同釐清各種與地震有關的大小事。

解析地震：各種「波」是什麼？有什麼差別？

地震波（Seismic Wave）：地震發生時，人們所感受到的搖晃是由於地震波的傳播。而地震波，是一種藉地震為能量來源的波動，以岩層為介質傳遞，依波動特性可分為實體波、表面波和尾波。

地震儀紀錄下的地震波，紅線是先到來的P波，綠線是較晚的S波。source：Wikimedia

實體波，又可分成縱波（P波）和橫波（S波），P波是地震發生時最早到達的波，介質運動方向與波動方向相同，有點類似聲波；S波則比P波晚，且介質振動與傳播方向垂直，因此S波行進時會以上下或左右方向震動。此外，由於S波傳至地表以水平震動為主，較容易造成建築物受水平向的拉扯，所以S波經常是造成地震破壞的主因。

表面波，是一種由地震波產生的波，好發於地表或是地層的交界面，速度雖然比S波更慢，但威力更大。而表面波還在某些環境中會被放大，例如在具場址效應的環境，因為地震波在地表與地下的波速差異較大，使表面波更明顯。

尾波，是一種因地球內部的不均勻性、對地震波散射而產生的地震波。由於地表會有較密集或疏鬆的地質，所以，當震波向外傳播時，這些不均勻或散射質點與震波作用，產生散射現象的散射波，即是尾波。如同地震波線圖上異質性所留下的指紋，因此，研究尾波也可促進對地質結構的了解。

定義地震

地震規模（magnitude, M）：為一種表示地震規模大小的方式，代表這次地震發生時所釋放出的能量程度，因此每一個地震理論上只會有一個規模值。最早被廣泛使用地震規模，為美國地震學家芮克特（C. F. Richter）與古登堡（Beno Gutenberg）於 1935 年所建立的芮氏規模（Richter magnitude scale），主要是由觀測點處地震儀所記錄到的地震波，其最大振幅的常用對數演算而來。

規模相差 1 代表振幅相差 10 倍，而所釋出的能量則相差約 32 倍。不過，此測量方式在後來遇到瓶頸，規模太大時無法適用，因此，地震學者以不同的震波分析方式提出不同的規模，近來地震學研究上或是更為廣用的地震規模為日裔美國地震學家金森博雄（Kanamori Hiroo）提出的地震規模（M），雖然方式不同，不過對數的概念亦接近。

不同規模的年均發生次數和震央地區的影響。source：美國地質調查局

地震強度：為地震所引起地表搖晃的加速度，在地表實際感受到的程度，簡稱震度。地震發生時，不同地方的人或建築物感受到地面搖晃的程度不相同，通常愈靠近震央的地方，搖晃愈劇烈。一般以整數來表示震度等級，臺灣使用的地震震度分級，是由交通部中央氣象局制定，以地動加速度（gal）來區分，分為 0~7 級，共 8 個等級，級數愈大表示地表晃動的加速度愈大。

近年來，也有研究指出，地震不僅僅是受到地動的加速度影響，速度值也是其中重要關鍵。因此，在美國、日本也開始加入速度或地震頻率作為震度分級標準的考量，未來，臺灣的震度分級也可能因應此趨勢進一步調整，使震度分級更能對應地震的實際影響。

臺灣現行地震強度分級標準。source：臺灣交通部中央氣象局

地震避難原則：趴下、掩護、穩住

當地震發生時，若處室內，大方向的原則為立即採趴下、掩護、穩住的動作，以保護頭部、頸部避免受傷，並躲在桌下或牆角。躲在桌子下時可握住桌腳，當桌子隨地震移動時也可隨著桌子移動，形成防護屏障。如果蹲在牆角或床邊等地方避難時，則要小心家具、電器、燈具、書櫃或貨架等墜落。平時在設置家中擺設時也應考量家具等物品掉落的情況，且預先做好固定。

不過，位處地震帶的臺灣，隨時都可能遭受地震的來襲，以下提供讀者在不同情境下的各種避難方式：

躺在床上時：

就近利用枕頭或棉被保護頭部，直到地震結束。如果床邊有足夠且安全的躲避空間，可以利用床的高低差獲得更好的保護，床的擺設應盡可能遠離易倒櫃體或窗邊。

在浴室時：

不要急著離開，以免因濕滑跌倒，因為浴室可支撐的柱牆較多，相對較耐震。若在泡澡，則可放低頭部，低於浴缸邊緣，並用手保護頭部；若有懸空的洗手台則需小心掉落。

在廚房時：

如果正在瓦斯爐旁使用爐火，立即隨手關閉瓦斯，就地避難且遠離熱鍋，直到地震結束。如果無法順手即可關閉瓦斯，先就地避難，躲在安全的地方，不要貿然衝去關火，以免受傷。

在實驗室或教室時：

遠離火源和化學藥品，並在安全的地方避難。待地震停下後，再小心的移動到室外以免餘震繼續來襲。

在戶外時：

遠離大樓，並聚集在一個空曠、安全且地板沒有裂縫的地方。並且避免待在具有地下停車場或地下街的一樓。

本文摘自《科學月刊 09 月號/2019 第 597 期：正視震知識》，科學月刊社出版。

The post 震識大小事知多少：該如何逃難？地震震度又是如何分布？ appeared first on PanSci 泛科學.

文／潘昌志，臺大海洋研究所碩士、師大地科系博士班二年級，筆名阿樹，現為「震識：那些你想知道的震事」副總編輯。

1999年9月21日的凌晨，震央位於臺灣南投集集鎮的一場芮氏規模7.3的大地震，除了造成人類生命及財產上的損失外，更是一場死傷慘重、影響無數的自然災害。事過境遷後，這場地震為臺灣帶來什麼影響，又教會了人們哪些事？

上世紀後半災情最慘重的集集地震，給了臺灣地震學家一個沉重的功課。這 20 年來，筆者不敢說這功課寫得好不好，但至少地震學家並沒有減少努力過，為的就是希望在下次大地震來臨前，能做好更萬全的準備。

舉世界之力研究車籠埔斷層

除了集集地震後針對車籠埔斷層、全臺活動斷層的研究各有成果外，在 2004 年更促成臺灣與美、日、德和義等多國共同參與的臺灣車籠埔斷層鑽探計畫（Taiwan Chelungpu-fault Drilling project, TCDP）。TCDP計畫成功鑽探到集集地震的滑移帶，發現其厚度約為毫米等級，且含有非常細緻、奈米等級的黏土礦物斷層泥。此項鑽探結果也增進對地震能量分區的理解，更連結了地質及地震科學兩領域。

斷層泥的成因，主要是斷層在地震發生時，高速滑移而瞬間產生高溫、高壓的環境，使得斷層面上的岩石被剪碎，若裡面含有地下水的話，甚至還會產生化學變化。利用斷層泥的顆粒、泥層厚度的分析，可以推估斷層面上所釋放能量。這樣直接「看」到斷層面的研究方式在當時國際上也是少見的，而後 2004 年的汶川地震與2011年的東日本大地震也同樣採用此技術，以了解斷層面的摩擦係數。

斷層泥能協助推估斷層面上所釋放能量。source：wikipedia

除了鑽井採樣之外，也有更一步的探測，例如雙井實驗，將其中一口鑽井注水、並在40公尺外的另外一井觀測地下水變化，來取得斷層帶的岩石孔隙度、透水程度等參數，進一步了解斷層面性質。而臺灣車籠埔斷層井下地震儀（Taiwan Chelungpu Fault Drilling Project Borehole Seismometers Array, TCDPBHS）計畫，則是直接將7台地震儀安裝在地下 950~1300 公尺深處，跨越斷層帶，以監測大地震後的斷層帶行為。

在鑽井計畫和井下地震儀等計畫加持下，讓地震學家對於臺灣的地震又有更深的認識。首先，中央大學地球科學系教授馬國鳳的研究團隊發現一種只有 P波、卻沒有 S波的地震訊號。此特殊地震集中發生於斷層帶上，經過進一步驗證後，發現地底的水壓變化會誘發微地震。雖然地震規模不大，但這項研究是地下水變化會引發地震的直接證據，對於近來興起的頁岩氣和地熱井開發等使用水力壓裂技術的新能源發展，是一種從地震學角度的提醒。

雖然人們無法預知下次大地震何時到來，但卻可以藉由深入研究已發生的大地震，讓地震科學向前進移，以增進知識、達到減少災害。

地震研究早就開始了

1999 年的集集地震雖然是近 50 年來災情最慘重的地震，不過有許多關鍵的觀測與研究，是從更早之前就開始運作。1986 年的花蓮強震造成北部地區的中和華陽市場倒塌，遂使當代的地震學家與政府開始重視地震觀測與防災。於 1989 年成立中央氣象局地震測報中心，1993 年開始在各地架設強震儀，組成強地動觀測網。強震儀屬於加速度型地震儀，專門針對地表震度大的地震所設計，可以藉由量測加速度轉換成震度，提供防災參考，同時也能讓人們更了解大地震的地表振動行為。

由於地震學前輩們的真知灼見，儘管集集地震災害嚴重，但也因為有當時世界上最密集的強地動觀測網與地震速報系統，在震後 2 分鐘之內就自動產出地震報告，相對於 1995 年之前，需要 30 分鐘才能得到可信的地震規模與震度，快速許多。而 900 多台強震儀的強地動資料，也提供極大量且完整的地震資料，在當時世界各地強震網中也是相當罕見的紀錄。

地震資料讓地震學家有機會仔細分析斷層錯動的模式，加上地表地質觀測的佐證，發現破裂的車籠埔斷層北段有高達約 12 公尺的斷層滑移量及長週期的大滑移速度值。南段雖無太大的滑移量，卻有高頻振動及較高的地振動加速度，這種大規模、高速的斷層運動行為也特別受到世界矚目。

防災意識抬頭，學者與大眾對話

集集地震的隔年，政府頒布了《災害防救法》，重大天然災害的防治開始有法源依據，接著2003年成立防災國家型科技計畫辦公室，而後轉型成現在的國家災害防救科技中心，著力於科技研發、災害風險管理及防災意識的推廣。此外，據筆者觀察，近年來發生重大災害事件時，在新聞、談話節目及各種傳播媒體中開始有許多專家嘗試與民眾對話。相較於20年前集集地震發生時，政府與民眾的防災識意都提升許多。

而在地震防災上，近年來最重要的兩面向分別是以災防告警系統發布強震即時警報及公告斷層、地振動與土壤液化等災害潛勢圖。

source：wikimedia

災防告警是人們今日能快速收到「地震預警」簡訊通知的最大關鍵。早在2002年，已經能達成在地震發生後22秒產製初步地震資訊的功能，但直到通訊技術成熟、手機上能收到地震預警簡訊時，臺灣的地震預警成果才廣為人知。不過，在這20年間許多產學合作已開始將地震預警技術推向應用層面，例如在科技園區或鐵路運輸上可以利用早期預警減少損失或災害；亦有業者將地震預警結合智慧家庭與自動系統，也期許未來有更多發展。

集集地震發生以來，地震科學的學術領域持續有突破性進展，在國際上亦有舉足輕重的地位。但地震科學的研究目的，除了對科學知識的渴望，也肩負防災減災的重責大任，因此像是上述的風險管理、知識傳遞也應是地震防災的重要課題。筆者與馬國鳳教授成立「震識：那些你想知道的震事」網路地震科普平台，就是希望建立專家與民眾間的溝通橋樑、提升地震知識與防災素養，讓專業的研究能更「接地氣」，讓人們能與頻繁的地震和平共存。

BOX：何為地震潛勢圖？

雖然地震仍無法預測，但也並非隨機發生。因此，地震學家利用不同的科學資料，並假設累積應變與釋放能量有一定的規律性，嘗試得到地震的再現週期與發生頻率，例如某個地方平均多少年會發生一次規模 6.0 以上的地震。這些資料包括地震觀測的統計、斷層長期監測、利用野外地質調查或是開挖槽溝分析的古地震資料等。

而地震潛勢圖可以依不同的需求繪製 30 或 50 年發生的機率，30 年內發生的機率常用作防災規畫，50 年內發生的機率則因接近房屋使用年限可作為建築耐震或選址等考量。而地震潛勢圖所收進的資料，亦可再進一步針對特定斷層、特定事件進行情境模擬，作為重大災害長期規畫的依據。

蚯蚓亂走，是因為地動山搖？

每年秋天都會出現的蚯蚓大量爬出現象

土後腔環蚓為何大量出土，早有答案卻無人問津

不只地牛會翻身

明明那麼多動物都翻過身，為什麼只有地牛成為主流？

但是，地生毛到底是什麼？

到底哪種菌長得這麼像毛？

還有可能是怎樣的菌類呢？

結語

楊海彥／小波

地震序列中操作型定義的分類

所以這些分類很重要嗎？

先有了觀察，才去推敲機制的科學發展

缺乏詳盡的時空紀錄：歷史地震研究的難處

初步研究：從歷史資訊推估災情並估算震度

進階研究：推估震央與規模

到底要怎麼找到對應的斷層？

歷史地震研究幫助再現地震周期，「趨吉避凶」

參考資料：

清領時期的做法（以 1848 年彰化地震為例）

日治時期的做法（以 1903 梅山地震、1935 新竹─台中地震）

結語：過去和現在的相似與相異

參考資料：

地球情緒量測師──許雅儒

今天地球心情如何？觀察「地殼變形」就知道

斷層滑移 ≠ 地震

陸地之外，藏在海底的地球脾氣

GPS 測站守護者的野外挑戰

預測地震很難，但有正確防災概念就可以減少地震損害

不只是紙上談兵的「地球情緒測量師」

延伸閱讀

題目中「藏」的震央資訊

那這個震央位置「正確」嗎？

不是現代才會發生，清治時期的滅村災難

洩露天機？媽祖的一把辛酸淚

同為神明卻兩樣情

對女性的偏見？對信仰的虔誠？

追思先人的文化祭

淺談歷史故事帶來的啟發

九二一過後，我們可以做些什麼？

防震不是只有「預警」那麼簡單

百年來的變化 十餘載的啟示

搖啊搖，兩個地震「連發」

餘震是什麼？

2016 年的台南、高雄美濃地震就有「雙主震」

地震定位、規模、震度對於防災的意義

延伸閱讀

兩個地震為何會造成強震警報系統誤判？

預警系統不是做好就好，還要不斷修正

註解

延伸閱讀

延伸閱讀

不只5倍？還可能10倍！場址效應的超自然發現

1+1>2，晃上加晃的臺北盆地

隔山打牛，數百公里外的地震重擊墨西哥城

防震秘笈：臺北盆地分區123

分區仍不夠，還要加強建築耐震度

備註

為什麼海嘯比一般巨浪更致命，造成災害更嚴重？

2011 東日本海嘯和 2018 印尼兩起海嘯有甚麼不同？

地震型海嘯與山崩型海嘯有甚麼不同？

台灣較容易受到哪種海嘯威脅？很不幸的，都有可能。

Q：台灣要如何預警海嘯的發生？

海嘯發生時要如何自救？

先別管屁孩了，遇到天災你都如何預防？

颱風防災和地震防災有什麼類似之處？

長期抗災，我們能做什麼？

延伸閱讀

地震波與芮氏地震規模

注釋

怎麼會是誤用？地震規模的完整全名不是「芮氏地震規模」嗎？

另一種誤用：在討論歷史地震的時候

可是幹嘛這麼計較用法？寫錯又怎麼樣？

奇怪欸！氣象局發布地震報告也只說芮氏規模啊！

參考文獻與延伸閱讀

天搖地動後，萬眾矚目的車籠埔斷層

啟動斷層鑽探計畫、裝設現地井下地震儀

在多年血汗淚之後，科學家的研究成果是？

與科學家一起展望地震科學的未來吧！

解析地震：各種「波」是什麼？有什麼差別？

百年來的變化　十餘載的啟示