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預防二次災害,地震儀幻化如來,山崩難逃神掌
台灣有全球最密集的地震觀測網,科學家發現,除了地震,地震觀測網也可捕捉山崩的位置與崩塌規模,爭取災害預警和救災黃金時間。
 
 

就像飛天的孫悟空翻不出如來神掌,鑽地的沙悟淨如果再世,也逃不出地震儀掌握。因為地震儀除了抓「地牛」,還可以當聽診器,監測千里之內的山崩!台灣地震觀測網20年前僅用102秒就準確抓到921大地震的規模與震央位置,跟慘重災情同時「震驚」全球。2009年,莫拉克颱風重創南台灣,國內科學團隊意外從台灣地震觀測網捕捉到暴雨引發山崩產生的震波訊號,也因此獲得靈感,開發出全球首套「震波式山崩即時監測系統」,6分鐘就可以偵測出山崩發生位置與崩塌規模,提供防救災單位研判是否可能引發土石流、堰塞湖潰壩或海嘯等二次災害,爭取災害預警和救災黃金時間。

 
受到小林村山崩事件的啟發,開始展開山崩即時監測系統的研發。圖/維基百科
▲受到小林村山崩事件的啟發,開始展開山崩即時監測系統的研發。圖/維基百科
 

「這套系統跟中央氣象局在地震發生後,發布速報資訊一樣。但是我們不用地震規模解釋山崩大小,因為民眾聽不懂規模是什麼?我們會用面積或體積的概念,例如幾個操場、幾個游泳池或等同於幾個小林村的山崩。」交通大學土木工程學系助理教授趙韋安指出,這套系統運用類似震波技術的概念,「只要地震儀可以捕捉到震波訊號,我們就抓得到山崩在那裡發生、有多大。」主要目的是告訴大家山崩以後會不會形成堰塞湖,莫拉克在小林村釀成嚴重死傷,就是堰塞湖潰堤引發的二次災害。小林村從山崩形成堰塞湖到潰壩釀災,過程僅1小時24分鐘,如果能夠及時偵測山崩發生,採取適當防救災措施,就有機會把傷亡降到最低。

 

測量震波 定位山崩 緊急應變

 

根據國際研究數據顯示,山崩形成的堰塞湖,22%在1天之內潰壩,10天以內潰決比率高達50%。雖然自德國在1898年建置完成全球首座地震觀測網,帶動相關研究風潮,卻從沒有人知道地震儀也可以偵測到山崩產生的震波訊號。趙韋安解釋,大家都認為地表材料相對比較破碎、土壤比較鬆軟,山崩震波在地表傳遞過程很容易消散掉,地震儀偵測不到;然而中央研究院地球科學研究所研究員林正洪2010年展開震波實驗調查,發現莫拉克颱風暴雨引發此起彼落的山崩,形成52起「類地震」的震波,全數被台灣地震觀測網捕捉記錄,創下全球首次成功以地震網觀測分析山崩發生的先例。

 
堰塞湖若具潰堤芝可能性,則有可能替災情帶來二度傷害。圖/維基百科
▲堰塞湖若具潰堤芝可能性,則有可能替災情帶來二度傷害。圖/維基百科
 

「台灣率先利用震波研究小林村山崩事件,告訴全世界地震儀可以完整記錄山崩震波訊號。」趙韋安受到林正洪的研究啟發,在科技部支持下,投入山崩即時監測系統研發。「我們透過地震儀觀測記錄垂直向、東西向、南北向的震波訊號,找出山崩發生位置和大小,定位誤差2公里。」趙韋安表示,2公里誤差雖然可能從這個村跑到另一個村,但系統會根據偵測結果,自動比對經濟部中央地質調查所地質地滑敏感區資料庫,從崩塌滑動方向和滑動角度,判斷發生山崩機率最高的位點。這套系統自2015年建置完成以後,第一時間偵測到的山崩事件,事後經衛星影像校驗,準確率達百分之百,代表只要系統被觸發,就一定是山崩。

 

這項全球首套震波式山崩即時監測系統經過4年研究測試,目前維持全年365天24小時無休運作,凡是在地震站方圓1,000公里內,崩塌面積大於5公頃或體積超過10萬立方米的山崩事件,都能夠在6分鐘內快速偵測到。系統偵測到山崩事件發生,就會自動傳送電子郵件給研究團隊每個成員,並同步傳遞即時報告給國家災害防救科技中心,作為防救災應變參考。

 

擴大山崩以外用途 協助越南監測預警

 

趙韋安透露,除了颱風豪雨或地震引發大型山崩外,研究團隊回顧台灣地震觀測網歷史觀測資料,發現辛樂克颱風2008年在中興大學蕙蓀林場北側楊岸溪引發80公頃崩塌、2010年梅姬颱風造成蘇花公路遊覽車墜落事件、2010年國道3號基隆七堵段順向坡崩塌事件、2014年高雄氣爆事故,甚至是2018年F-16戰機墜毀五分山事件,都有地震站監測到相關事件產生的震波訊號。中研院就根據五分山寬頻地震站監測資料,在第一時間協助搜救單位研判墜機位置,部署救援任務。

 

研究團隊也配合南向政策,協助越南建置山崩即時監測網。趙韋安指出,越南地震活動度雖然很低,但氣候條件跟台灣很像,山崩土石流也很嚴重。亞洲地區包括日本、菲律賓和緬甸等國都有必要建置類似的監測預警系統,中國大陸更迫切需要。最讓國際驚艷的是,研究團隊利用同樣的電波技術研究分析全球寬頻地震網觀測資料,證實格陵蘭島在2017年出現90米超級海嘯,應是冰川崩塌所引起,推翻美國地質調查局在第一時間發布的地震報告,把山崩即時監測網防災範圍延伸到冰川崩塌和海嘯預警。

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