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臺灣百年來的大地震

一般所謂的大地震,是指規模大於或等於7.0的地震。大地震釋放的能量較大,對於板塊構造的研究有特殊的意義。本文回顧百年來,臺灣地區發生的大地震,與造成重大災害的地震。
 
 
 
臺灣地區的地震測報是由交通部中央氣象局負責執行。中央氣象局最早的前身是臺北測候所,經歷多次更名改制:一九三四年改稱為臺北觀測所;一九三八年升格為臺灣總督府氣象臺;光復後(一九四五年)稱為臺灣氣象局;一九四八年改稱為臺灣省氣象所;一九六九年改為臺灣省氣象局、一九七一年七月改為中央氣象局至今。

早在一八九七年十二月十九日,臺北測候所(現今中央氣象局位置)裝設了臺灣地區第一部地震儀:格雷-米爾恩(Gray-Milne)型地震儀,開啟了臺灣地區地震科學觀測的時代。在此之前,我們對臺灣的地震史只能依賴各種文獻記載,地震學家再根據那些敘述推估受災地區的震度,進而推算出可能的震央位置與地震大小,這種地震通稱為儀器觀測前地震(或稱為歷史記載地震);地震儀器設立以後,所記載的地震,則稱為儀器觀測地震。

一般所謂的大地震,是指地震規模大於或等於7.0的地震。大地震釋放的地殼應變能量較大,對於板塊構造的研究有特殊的意義。本文回顧自第一部地震儀設置以來,一百年內,臺灣地區發生的大地震,與一些造成重大災害的地震。

大地震的時空分布

本文根據徐明同教授(1980)、鄭世楠和葉永田(1989, 2001)、鄭世楠等(1997, 1999)與中央氣象局館藏的資料,以及未正式出版的報告,彙整出百年來臺灣地區儀器觀測的39個大地震,以及其在空間與時間上的分布情形。在這些大地震中,規模介於7.0~7.43的有32次,介於7.5~7.9者有6次,以及一九二○年六月五日發生在花蓮外海,規模達到8.0的地震,乃是臺灣地區過去一百年中所發生的最大地震。

這些大地震發生的位置分布並不平均,其中震央在臺灣島上的有9次,在東方與南方海域的有30次。若以中央山脈做為區隔,西部地區僅有5次大地震,分別是:一九○六年三月十七日的梅山地震(規模7.1,震源深度6公里);一九○九年四月五日的臺北地震(規模7.3,震源深度72公里);一九三五年四月二十一日的新竹-臺中地震(規模7.1,震源深度5公里)、一九四一年十二月十七日的中埔地震(規模7.1,震源深度12公里);一九九九年九月二十一日的集集地震(規模7.3,震源深度8公里)。

西部地區發生大地震的機率比東部地區低很多,規模也較小(最大的是一九○九年的臺北地震與一九九九年的集集地震,地震規模都是7.3),然而造成的災害卻遠遠超過東部地震所帶來的破壞,如一九三五年的新竹-臺中地震(3,276人死亡,12,053人受傷)、一九九九年的集集地震(2,494人死亡,11,305人受傷)、一九○六年的梅山地震(1,258人死亡,2,385人受傷)、一九四一年的中埔地震(358人死亡,733人受傷)等四個地震,造成人員的傷亡高居百年來排名前四名。

就地震發生的頻率而言,臺灣地區平均每2.5年就發生一次規模達到7.0的大地震,這些大地震往往密集發生在某一時段,而形成群集地震,例如一九○六年三月至一九一○年九月的四年半時間內,連續發生8次大地震;一九一七年七月至一九二二年九月的5.2年間,發生6次大地震;一九三五年四月至一九四一年十二月的6.7年間,共發生7次;一九四七年九月至一九五一年十一月的4.2年間發生5次;一九五七年二月至一九七二年一月的14.9年間發生8次。

在這5個群集地震中,大地震發生的機率介於每年0.54次到1.78次之間,平均為每年0.96次。另外有少數幾個大地震是零星發生的,如一九○○年五月十五日恆春西南海域的大地震、一九七八年七月與十二月發生在東部海域的大地震。在上世紀末的一九九六年蘭嶼地震與一九九九年集集地震,到底是另一個群集地震的開始,或只是零星地震,值得進一步觀測與注意。

釀成災害的因素

地震是地殼釋放能量的一種自然現象,不一定會造成災害。地震災害的大小主要受以下幾項因素影響:

地震規模 地震規模越大,釋放的能量越大,影響的範圍也越大。由於地震規模是以對數值計算,每一單位能量的差異將近27倍,例如:規模5.0的地震釋放的能量是規模4.0的27倍,規模6.0地震所釋放的能量是規模4.0地震的729倍。一般而言,規模3.0的地震,位於震央地區的大多數人可以感覺得到,規模4.5的地震可以造成局部的災害,規模7.0已經是一個猛烈的地震,大部分建築都會有不同程度的損毀。規模5.0的地震釋放出的能量,相當於一九四五年六月十六日美國在新墨西哥州舉行的原子彈試爆。

震源深度 地球內部引發地震的地方,也就是斷層錯動的起始點,稱為震源;從震源垂直延伸至地面的一點叫做震央,震央與震源的距離稱為震源深度。臺灣地區目前偵測到最深的地震,深度約為300公里。震源越淺,對於地球表面的傷害越大。例如一九○九年臺北地震的規模是7.3,震央位於人口稠密的臺北都會區,但由於震源深度達72公里,所造成的災害(9人死亡51人受傷)遠較一九三五年規模7.1新竹-臺中地震為小(3,276人死亡,12,053人受傷)。

震央或主要震動地區 地震本身不足以致命,足以威脅生命的大都是人為建物的倒塌。所以地震震央如果發生在人口稠密的都會區 (如臺灣西部地區),破壞性就相當可怕;反之,若發生在東部外海,災害程度則相當有限,甚至對陸地沒有影響。以一九二○年花蓮地震(規模8.0),與西部地區一九○六年梅山地震(規模7.1)、一九三五年新竹-臺中地震(規模7.1)、一九九九年集集地震(規模7.3)為例,來做一比較。前者是臺灣百年來最大的地震,震源深度20公里,但震央位於花蓮外海,主要震動地區都在人口稀少的東部,雖然是規模8.0的淺震,僅造成5人死亡、20人受傷;相對於後三者,地震規模分別只有7.1、7.1與7.3,但因主要震動地區都在人口稠密的西部地區,三起地震都造成千人以上死亡的慘劇。

地震發生的時間 規模、震源深度與震央位置相同的地震,若發生的時間不同,造成的災害往往有很大的差異。例如地震發生在人們熟睡的夜晚時,傷亡主要發生在一般住家,如一九四一年中埔地震與一九九九年集集地震;若發生在白天上班、上課的時間,傷亡則集中在公共場所,例如九二一集集地震中倒塌的大專院校7所、高中職83所、國中168所、國小488所,所幸地震發生在凌晨一點四十七分,當時並沒有老師或學生在教室裡上課,不然集集地震的死亡人數可能大幅增加。若地震發生在三餐炊煮時間,往往會造成嚴重火災,如一九六四年白河地震,當時嘉義市倒塌損毀的建物並不是很嚴重,但因地震發生在晚餐炊煮用膳時段,在嘉義市鬧區引起多處火災,大火延燒到第二天凌晨,共燒燬一百多棟建物。地震災害與人們生活作息有密切的關聯,一九三五年新竹-臺中的地震中,新竹州(當時行政區包括桃、竹、苗三縣市)全倒房屋是臺中州(當時行政區包括臺中、南投、彰化與雲林縣市)的二倍,然而死亡人數卻只有臺中州的四分之三,主要原因是地震發生在星期日早上六點零二分,新竹州主要災區以客家籍務農為主,生活習慣是早睡早起,地震發生時許多人已在田地或其他場所工作;臺中州主要災區以閩南籍從商的居多數,習慣交際應酬、晚睡晚起,地震時大多數人還在夢鄉中。

難以預測的重大災害地震

在所有的天然災害中,地震災害對於人類社會所產生的影響與衝擊最難以預估,主要是因為地震災害具有以下的不確定性:

機率低但後果嚴重:相較於其他天然災害,地震發生機率極低,但後果通常都極為嚴重;
極難預測:以目前的科技水準與能力,仍然無法正確預測地震發生的時間、地點與規模大小;
原地重複性低:相對於人類的壽命而言,大地震原地重複發生的機率非常低,主要是大地震的孕育過程(再現周期)相當長;
災害突發性:地震發生前沒有明顯或一定的前兆現象,由發震至成災的時間相當短,往往只有數十秒至一、二分鐘,幾乎沒有應變的時間;
災害全面性:強烈地震一旦發生,對於人類所造成的影響是全面的,生命與財產、生理與心理、社會與自然環境都遭到不同程度的影響,如一九九九年的集集大地震。

重大災害地震對生命、財產、生活環境都造成極大的危害,然而對於重大災害的定義,截至目前為止仍相當模糊。依照作者在二○○一年,參加臺灣歷次災害地震對社會文化的衝擊研討會,所提出的建議:基於人命無價的觀念,將重大災害地震定義為有10人以上死亡的事件。臺灣地區自裝設儀器一百年來,共發生了19次重大災害地震,其中有三次死亡人數在百人以上千人以下的破壞性重大災害地震,分別是一九○四年斗六地震、一九四一年中埔地震、一九六四年白河地震;另有三次死亡超過千人的毀滅性重大災害地震,分別為一九○六年梅山地震、一九三五年新竹-臺中地震、與一九九九年集集地震。

這19次地震共造成8,005人死亡、29,940人受傷、105,416棟房屋全倒。依據地震發生的地點,粗略地將它們分為二群,分別是臺灣西部地區(12次)與東部地區(7次)。其中以開發最早的西部地區發生的次數最多,約占三分之二,造成的災害亦較嚴重,三次破壞性重大災害地震與三次毀滅性災害地震均發生於此一地區,共造成7,851人死亡,占死亡人數的98%。

臺灣西部地區又可再細分為,嘉義-臺南地區與苗栗-臺中-南投地區,分別發生7次與5次重大災地震,造成1,967人與5,884人死亡;東部地區發生7次重大災害地震,約占三分之一,共造成154人死亡,僅占總死亡人數的2%。

臺灣西部地區,發生重大災害地震的次數較多,災害也較為嚴重,主要原因是臺灣西部地區開發較早,經濟建設發達、人口集中,另一緣故則是西部地區地震的震源較淺。這就是為什麼,東部地區的地震頻率較高、地震規模也較大(一九二○年花蓮地震規模8.0、一九二二年蘇澳地震規模7.6),但造成的災害遠小於地震發生頻率低、地震規模較小的西部地區的原因。

百年來的地震資料顯示,臺灣地區平均5.4年發生一次死亡超過10人的重大災害地震,平均17年發生一次死亡上百人的破壞性重大災害地震,平均40~50年發生一次死亡上千人的毀滅性重大災害地震。這些數據僅是百年來的統計數值,由這些資料看來,重大災害地震的發生沒有規則性。特別是一九六四年白河地震後至一九九九年集集地震發生前,臺灣地區有35年之久未發生死亡超過百人的破壞性重大災害地震。

這段期間雖然發生過一個重大災害地震,即一九八六年花蓮地震(15人死亡,62人受傷),而且相關學者也一再提醒政府及社會大眾,要注意重大災害地震發生的可能性,但整個社會的警覺度不高,反而因為長時間的平靜而忽略地震的潛在威脅。一九九九年集集地震就在這樣的情況下發生,整個社會似乎措手不及,以至於因地震而引發的直接和間接災害,相對來講也比較大。

預先做好防災的準備

地震的歷史清楚地顯示,臺灣是一個多地震地區,不僅過去如此,現在如此,將來也必然如此。地震災害,未來仍將是生活在這塊土地上的居民,必須面對的問題。雖然地震難以預料,但是防災的相關工作卻可以先行準備。

臺灣社會經歷過百年來傷亡最為慘重的一九三五年新竹-臺中地震,在重建過程中,分別在苗栗縣的銅鑼、老雞籠、新雞籠、臺中縣后里鄉、神岡鄉、清水鎮、泰安火車站,設立殉難者追悼碑或紀念碑,藉由紀念碑的設立,希望後代子孫能記取先人以血淚所換取的教訓與經驗。然而這些教訓與經驗,似乎並未適當地傳承下來,以至於九二一集集地震,一下子使得整個社會陷入了一片惶恐不安之中。希望九二一集集地震的重建過程,不只是在災區設立博物館與紀念碑而已,我們應切記血淚教訓,落實防災與救災的相關準備工作,以因應未來必定會再發生的災害地震。
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