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掌握關鍵10秒減少震災損害

97/10/08 14563

蔡永彬｜臺灣大學新聞研究所

臺灣位於環太平洋地震帶的板塊交界處，600 萬年來的板塊運動引發頻繁的地震，地震的預防、警報一直是熱門的研究議題。臺灣大學地質系吳逸民教授採用「Τ_c」法和「P_d」法預估來襲地震的大小及強度，試圖在地震發生後的 10 秒內就能提出警告，讓鐵路、醫院等單位做好準備。除此之外，他也透過地震研究斷層構造，回到源頭，希望進一步了解地震孕育的過程，掌握地震發生的契機。

吳逸民教授表示，當地底斷層破裂時，兩側的岩體產生相對運動，釋放出累積的能量，就會造成地震。岩體快速位移，產生的推力形成「壓縮波」，叫作「P（primary 或 pressure）波」，而沿著斷層面的位移，則形成「剪力波」，稱為「S（secondary 或 shear）波」。P 波的前進速度最快、最早抵達，也帶來可供預警的地震訊息；S 波雖然後到，主要的災害卻都是 S 波造成的。

吳教授以 1986 年 11 月的花蓮地震為例指出，雖然震央在花蓮，但主要的震災卻在臺北。根據震後資料，S 波從花蓮傳遞到臺北大約 30 秒，他認為若能研究、利用先到的 P 波發展地震預警系統，就算只有幾十秒，甚至幾秒的警告，也有機會減輕地震的災害。

從事地震預警研究多年的吳教授解釋，「Τ_c」是取 3 秒鐘 P 波訊號的地動位移和速度算出的地面「平均振動周期參數」。他分析許多地震數據後發現，地震規模（M_w）小於 8 的地震，M_w 和 Τ_c呈線性關係；若 Τ_c 大於 2.1 秒，就可能有大於 6.5 的地震發生。「P_d」是「3 秒鐘 P 波訊號的地動位移的最大振幅」，根據臺灣及日本資料分析，若 Pd 大於 0.5 公分，後面來襲的 S 波就可能會造成災害。因此，Τ_c 與 P_d 的數值可以運用在地震預警上。

他進一步運用美國南加州的資料得出，地震發生 7 秒後，就有數個觀測站記錄到 3 秒鐘 P 波的訊號。若加上 3 秒的網路傳遞時間，「Τ_c 法」的確有可能把反應時間壓縮到 10 秒，對於震央 30 公里外的地區都能發出警告。「通知高鐵減速、高科技廠防止毒氣外洩，甚至讓手術中的醫師也有準備！」

吳教授的研究團隊發現，1999 年發生 921 大地震時，臺灣大約要 100 秒才能提供警報，但在 2002 年已經大幅減少至 20 秒。他舉例，如果花蓮發生大地震，S 波從花蓮傳遞到臺北大約要 30 秒，還有 10 秒的反應時間！這是當時的一大進展，他們的研究發表於國際期刊上，更被許多著名期刊轉載。

吳教授說，用精密儀器觀測地震，其實是近百年來的事。以往的資訊不足、範圍不廣，因此目前世界上對於地震預測的發展程度都不高。他研究斷層帶的地質構造，藉由了解地質，希望能夠用統計方式來預估地震發生的機率。2006 年的臺東地震時，他的研究團隊第１次記錄到中央山脈斷層地震，也證實了中央山脈斷層平移帶逆斷層的特性，提出中央山脈造山的論點。

臺灣是研究地震及地質的寶地，快速的地殼變動使地震發生頻率高，引起許多國際地震及地質學家前來研究。吳教授認為，只要了解地質構造和地殼變形機制，建立長期的累積資訊，就有可能預測地震活動。對於生活在地震帶上的臺灣人，從短期內的人員撤離，到長期的土地利用開發，地震研究都有非常高的應用價值。

深度閱讀

吳逸民（民95）如何利用地震初達波從事地震預警，自然科學簡訊，18(1)，8 - 11。
吳逸民實驗室：http://seismology.gl.ntu.edu.tw/main.htm
吳逸民著作：http://seismology.gl.ntu.edu.tw/publications.htm

資料來源

《科學發展》2008年10月，430期，74 ~ 75頁

板塊(36) 斷層(32) 壓縮波(1) 剪力波(1) 地震預警(19) 地質(30)

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