在地震定位的實作篇之一：比想像中還要麻煩的定位一文中，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。
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| 107年大學學科能力測驗自然科第68題 |
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最常見的情況：鄰近的地點，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：
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)：
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)：
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。
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。
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| 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 |
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| 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)：
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| 編號52號地震德基站的波形紀錄，圖載自中央氣象局網頁 |
為什麼大地震會有接連的餘震
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(為什麼一下是主震，一下又變前震了呢？)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(斷層上的短暫瞬間：動與不動之處(下))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。
實例說明：2016美濃—台南地震
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。
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| 美濃地震主震滑移區(方格)和餘震(圓點)分布 |
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。
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| 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 |
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！而雖然定位與規模雖不是我們在接收強震警報時最應在意的點(因為震度才是你真正搖晃的程度！)，但本文想分享的是這樣科學數據本身的來源和它的極限，並
所以，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！
延伸閱讀與相關資料：
編號52號地震連結位置
編號53號地震連結位置
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