地震故事part1：地震類比紀錄器與測報初體驗

文／阿樹  《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

雖然阿樹過去求學和研究歷程並不是以地震為主軸，不過，阿樹畢業後曾短暫在氣象局地震測報單位服務，短短三年也學習到了不少地震測報背後的科學，阿樹將從這段時間的一些小故事，分享科學冷知識。故事很多，將會分成數篇慢慢和大家聊。(不過這些故事純粹是阿樹自己的歷程紀錄，本文絕沒有收任何的廣告、業配或是贊助XD)

今天要來聊的主角之一：地震類比紀錄器

關於「地震類比紀錄器」

中央氣象局的一樓，有一處地震宣導走廊，走廊上有一台「地震類比紀錄器」，或許參加過局慶開放參觀的朋友，有機會看到這台機器；或是在稍微顯著的地震過後，從電視新聞的畫面看到紀錄器上頭的地震波形照片。這台紀錄器不間斷的將來自各地地震站透過網路專線連線回來的訊號刻畫在紙上，紀錄紙並不是一般的白紙，而是使用特殊的感熱紙。指針上的高溫(印象中是利用電流產生的溫度)會在紙上留下痕跡，才不會有墨水用完這類的問題。

中央氣象局地下室展示場的威赫式地震儀，黃靖閑攝影

附帶一提，前一週本站這篇邀稿的作者張技正也曾跟我提過他過往的故事，說到早年仍使用古老機械式地震儀的年代，他曾處理過地震儀的紀錄紙，當時的紙需要經過燻烤讓它變得好吃紀錄紙先附著黑色的含碳物質，到時指針就會直接紙上留下白色的刮痕紀錄。阿樹覺得相當有趣，但對當年的工作人員來說，要忍受煤油燃燒的味道，又要小心翼翼的不要刮到，可不是容易的差事。(燻考過程請參考以下影片)

記錄紙燻煙示範講解 - 儀震天下/921地震15週年 歷史地震儀特展

「所以，氣象局會有很多很多的紙張，記載著每一次的地震資料嗎？」其實那個時代已漸行漸遠。隨著科技演進、儲存與傳輸不斷求多求快的發展，現今多數的地震紀錄都已經是數位化的資料，類比紀錄對研究或測報都已不再實用(註1)。而畢竟是以紙來記錄，無論是以滾筒的方式或是摺疊收納，總是會有用完的時候，可能數個小時就得更換一次，如果剛好在更換的時候發生地震…就有可能遺漏了！

不過，在地震走廊上的紀錄器，還是保留了地震資料最經典的呈現方式，也能即時的繪出地震儀的訊號，理所當然的是最好的地震知識宣導工具之一。此外，這樣的機器在地震測報中心內也還有幾台，筆者過去在協助測報發布時，也想到了它們的另一種用途…

當地震發生，紀錄上的指針便會左右擺動咔啦咔啦作響，此時不僅還不知道地震確切的位置，甚至連地震預警(強震即時警報)也還沒能產製出來，因為這些訊號，是測站接收到最初始的震波(P波)後，在不到一秒鐘的時間就傳回來的資訊。等到過了幾秒，有足夠的震波到時資料可以進行解算時，才有可能進一步知道震央、規模等資訊。換言之，「指針正在咔啦咔啦作響的類比紀錄器」對於地震發布台值班的人員，就等同於地震預警的概念一樣。

看到這個就知道，20幾分鐘前有個地震(最左方一個突波代表1分鐘)

分秒必爭的地震測報

不過，在地震發布台值班時，除了類比紀錄器外，還會有很多的警報可以用來提醒相關人員，像是過去新聞提過的「櫻桃小丸子音樂」就是其中一種，實際上就阿樹的印象，至少有四、五種不同的警報音效，分別代表不同意義或是由不同系統或是不同演算方式產生的自動定位結果。

至於整個產生地震報告的流程就是：地震發生後十幾秒到數十秒(註2)觸發自動系統並演算(這時響起櫻桃小丸子音線或是其它警報聲)，接著經過確認檢視後發布，整個過程大約就是二到五分鐘。在《台灣發展地震預警的過往雲煙》一文中，吳逸民教授也提到，在1995年時，地震報告發布的流程還需要花上約30分鐘的時間，直到運用和地震預警架構一樣的自動化技術後，開始大幅縮短時間，在1999年九二一地震後便能在二分鐘之內送出報告。這樣的水準大概已經是極限，據阿樹所知，目前多數有感地震報告多能在二到五分鐘內完成。

本圖是阿樹由當年工作的回憶自行繪製，非氣象局實際的SOP流程圖

等等，既然有自動系統，那為什麼還需要提醒相關人員檢視？

道理很簡單，因為這件事「很重要」，所以需要有個再次確認的系統。如果是大地震，所有第一時間防救災體系所仰賴的資訊，全都在那張地震報告之上了，包括地震位置、深度、規模、震度等資訊幾乎都是在當下都要有一定的準確度。當然以科學的角度來看，沒有什麼百分之百準確的事，只是我們還能做些努力，譬如說「讓專業的來！」

當然不是叫專業的來計算地震參數，分秒必爭的情況下，多一道人工手續，其實是讓資料在送出前能盡可能達到「最接近正確無誤」的地步。即使擁有自動系統，難免會有因軟硬體的問題造成地震波形與震度的判讀問題，而利用多套自動系統搭配專業判釋，就有助於讓發布的資訊更加穩定正確。波形若有問題，可能會影響定位結果，而若進一步造成震度誤判，也會讓事後的災情評估出現誤差。而真實會遇上的情況可能也會更複雜，除了隨時(24小時不間斷)都有輪值人員注意之外，還得設置待命與定期模擬演練等，但重點是「地震要發生並不會先告訴你啊！」

速報和預警的用途差異

地震警報求快求準，要很快的提供必要訊息

但話說回來，或許有人看完上面的故事會問我：「可是你等地震發生後的兩分鐘才給我地震報告，早就是事後諸葛，沒有效用啊！」但如果反向思考一下，若在震波到來前的10~20秒給你滿滿的地震資訊(包括震央、深度、規模、各地震度)，對於多數用戶而言，需要再消化資訊並理解的時間早已超過可預警的時間，預警只能給「最有用的資料」，也就是地震大致在哪、你是不是在震度大的地方。

簡言之，對一般大眾使用者而言，現在防災簡訊中的地震警報作為個人即時避災所用的「第一報」，而像氣象局透過網頁正式發布的資訊則為更詳盡的「第二報」，這個第二報除了是讓要去救人的人有更多的資訊，也讓大家可以去關心自己身邊重要的人是否遇上了劇烈的搖晃。而這些的背後則是長期的硬體建設、軟體發展和人員訓練的工夫才能成就，阿樹藉此以個人的經驗與大家分享這些成果背後的努力。

這只是第一章，阿樹還有一些相關故事，仍未完待續。

註1：最早的地震儀是以紙張上面繪製震波圖形來做記錄，無庸置疑的是連續的「類比紀錄」，而這邊提到的「類比紀錄器」也是以這樣的方式記下地震波形的。而現代的地震儀多已數位化，所以對於地震波形的紀錄是以「取樣」的方式記下，但因為取樣率隨著科技進步(譬如主流的資料流為100Hz，就代表一秒就有100筆資料)，對於地震測報所需的演算上已足夠。

註2：進行地震定位與規模計算時，加入計算的儀器資料越多，所需的時間越多，不過造成時間需花費較多的主要原因，並不是因為要花更多時間計算，而是因為需要「等待地震波形到達」，若要將分布於全台的測站都算進去，那勢必已經是地震波經過之後的事了。