2020年3月20日 星期五

如果強震即時警報還不夠快,有什麼好方法呢?

文/潘昌志 震識:那些你想知道的震事  副總編輯

即使你沒有成為「強震即時警報」的國家級邊緣人,來得及做:
理想上的地震預警可以來得及的話…
可是這警報似乎有個小盲點…

離震央越近,震度經常越大耶!給我這個來不及的預警有什麼用? 

確實,以區域型地震預警來說,離震央很近的地方通常沒有辦法及時收到警告,所以,如果要提升臨震時的預警能力,就得再加上「現地型地震預警」,可以讓所謂預警盲區的地區,有提前幾秒鐘接收到警報訊息。但因為時間真的很短促,加上早期的資訊量不足(根本還不知道震源遠近是深是淺),這樣的系統不適合用在手機細胞廣播簡訊上,僅能直接針對重要設施提供自動化反應,如電梯、管線或是鐵路運輸。

區域型強震警報的主要功效示意圖,假設我們地震發生的10秒就得到強震警報,但對於震度最大的地區還是得不到預警的效果,僅能對於稍遠、但因地質條件而震度大的地方有較明顯的功效

附帶一提,常會有人提到「或許我們該借鏡日本或其它國外的預警系統」,這點我想也是不太需要,以日本與臺灣的比較來說,兩邊的預警時效其實相當接近。雖然從官方文件看來,中央氣象局所公告為地震後的15到20秒內發布完成,而日本氣象廳則是從2~3秒(似乎是「儀器檢測」後的秒數)產生第一報(予報)、5~10秒第二報(警報),後續還會給出最終報,但因為中央氣象局僅發布一次,之後就是較為正式、完整的「地震報告」。而日本氣象廳則是會隨著時間而不斷修正,因此最前的第一、二報的資訊不確定性高,或許也可能有較大誤差,故會在有比較多測站資料後產生更新的續報。另外,日本氣象廳的予報主要是給相關許可業者應用發布的,而警報只有氣象廳才能發布。因此兩邊無法僅比較秒數差,而是要考量發布的方式、誤差的容許與處理等等。

台、日地震預警系統流程比較示意。日本是以續報來解決誤差問題,台灣則是在較穩定的報告出來即會發布,原則上不會再發布續報,因為3~5分鐘即會產生正式報告。不過還是要強調,純比較兩邊秒差意義不大。

總之,強震警報的技術,僅僅是在地震發生後,利用現代科技與地震賽跑,無法真正料敵機先,這時另一項研究就需拿來補足這件事,那就是地震動潛勢圖。

震識成立了快三年,終於要來談「地震風險」了

2015年起,臺灣地震模型團隊提出了第一個機率式地震風險評估圖資,用機率的方式表示未來各地可能發生的震度,更直觀一點稱呼是「地震危害度潛勢圖」,就和2016年美濃(台南)0206地震後出現的土壤液化潛勢圖的用色接近,越接近紅色代表災害潛勢較高。
不過問題來了:「如果我家落在地震災害高潛勢區中,怎麼辦?」相信這是每個人看到災害潛勢圖都會想問的問題,難道是搬離嗎?可是高潛勢很多耶!而且我也沒有錢搬家啊!怎麼辦?

TEM_PSHA2015
2015年台灣地震模型首次公布的機率式地震風險評估圖,最左是單純考量地表振動強度、而中與右則是分別考量建物共振的評估圖,越接近紅色代表其評估的地震害度較高,需要考量的強度設計標準應較高

這時,我們可以試想一下過去地震致災的情況,還有我們可以接受、不能接受的災害狀況與發生機率,再來看怎麼辦。

「咻蛋幾咧!災害就災害、會發生就是會,哪有可以接受的災害狀況和機率?」
用極端的例子來說,如果你的家被隕石砸中,應該必死無疑,但你會沒事把房子蓋成可以扺當隕石的程度嗎?不會吧!所以回到地震風險,我們最不能接受的,就是震度還沒到超大時,房子就倒的情況,因此,這樣的資訊可以告訴我們,哪些地方的房子「要特別注重耐震」。以現今耐震法規所使用的規範,對於耐震考量的震度應達5級或6級(2019以前的震度分級),而標準會有高有低主要是考量當地的地質因素,若一個地方發生6級的機會非常低,可能房子從蓋好到拆掉都很不會遇上這麼高的震度,那麼花大把大把銀子在這上面可能就不是必要,法規所給的,就是最基本的要求。



這是50年內10%機率可能發生的最大震度,其主要用於工程與長期防災規畫

同樣的,為什麼不以震度7級作為標準?其一是7級已是最大分級,除了極大的斷層活動地震近震區會達到,幾乎沒有什麼地方可以達到7級,而2020年修訂後的震度7級更是難以達到(雖然標準是以速度值來訂,但相對應加速度可達800gal,是更極端的狀況)。其二是耐震設計並不是要讓房屋永不倒塌,而是在極端的大地震來襲時,可以撐久一點,至少只是損壞但不要倒塌。甚至在某些情況下,我們還要「讓房子倒場以救人」,以南美洲的智利為例,他們遇到的地震威脅是有海岸線外有一整條海溝、動輒達規模9.0的地震,所以發展出了「強柱弱樑」的建築,在遇到超大地震時,樑會斷掉,但斷掉的破壞也削減了能量,讓房屋不致於整棟倒塌,而一口氣奪去超多人命,而平時也要強力的宣導防災觀念,讓人們能找到適當的躲避處。

Graphic showing strong column weak beam system
智利的「強柱弱樑設計」,來源:http://news.bbc.co.uk/2/hi/americas/8543324.stm

所以,看到自己住家位於地震災害高風險區,我們能做的就是:

  1. 確認自己的房子有沒有安全,可以參考營建署網站和尋求結構技師協助。
  2. 請比別人用心一點在防災包、避難路線等事先準備上。

如果覺得以上的預防措施有點消極,或是覺得還是對自己的房屋不安,我們還有一件事可做,那就是「買保險」,不過目前最基本的地震險,是全國單一費率,前面提到的地震風險潛勢派不上用場,但如果是「超額地震險」,保費就會依所居住地的地震風險、建築工法等而異,如果你的居住地風險低,或是房子的構造好,那麼自然就不需要太高的保費。其實就像我們平常自己買產險壽險一般,需要考量的是自己願意付出的費用與風險的管理對應。

這是10年內10%機率可能發生的最大震度,10年比較屬於生活經驗與規畫的考量,或許更貼近平時的防災作為對應


對於地震潛勢與風險,政府也有該做的部分

政府當然也有該做的部分,其實近來已經逐漸啟動,像是前述的災害潛勢圖要持續做下去,需要的研究與相關經費投入很多,一直都需要支持,舉例來說,要再縮短我們對花蓮外海地震或海嘯預警能力,只能透過海底電纜式地震儀讓測站網路更完整,而且後續還要持續維護。同樣的,把圖產製出來後「教」會大家如何看,也不是只有震識跟大家講就夠了(其實看不到這篇的臺灣人比看得到的還多啊),讓風險管理可以真正落實,不要只是一再說「哎呀風險高的地方房價要跌了」、「講災害風險會一不小心就會讓人恐慌」,本來居住風險就是需要考量的部分,只是過去我們缺乏相關認識,現在認識了,如果還不「正視」,那麼所謂的「震識」將一無所用。(當然,氣象局、國震中心等單位都有科普平台或宣傳,但我們得精益求精)

所以,如果有天政治家也開始重視災害,我們真心希望他們能理解:

  1. 如果沒有足夠的儀器經費支持、科學家什麼也無法告訴大家
  2. 如果研究成果沒有相對應的政策支援,也沒有人會願意理會
  3. 如果大家都不知道這些事,那麼永遠都是少數的人大聲疾呼


如果你也認為這很重要,那麼或許可以舉手之勞分享出去哦!希望震識能讓大家有更好的地震與防災知識。

參考資料與延伸:
中央氣象局強震即時警報對外通報的方式與管道,目前有哪幾種?
日本氣象廳的警報予報說明
機率式地震風險評估 by E-Dream

如果有「1694年康熙大地震」,那兇手會是…?

文/徐毅振  中央氣象局地震測報中心技佐
“張大云:「此地高山四繞,周廣百餘里,中為平原,唯一溪流水,麻少翁等三社,緣溪而居。甲戌四月,地動不休,番人怖恐,相率徙去,俄陷為巨浸,距今不三年耳。」指淺處猶有竹樹梢出水面,三社舊址可識,滄桑之變,信有之乎?”——《裨海紀遊》

清康熙三十六年(西元1697年),身負採硫重任(及旅遊興致)的郁永河歷經險阻,耗費20日,終於從府城抵達北台灣。此時,管轄淡水社的漢人通事張大作為在地嚮導,揭開一件台灣歷史上極度神秘的地震事件——甲戌年(康熙三十三年,西元1694年)農曆四月,台北盆地內『地動不休』,當時居住盆地內的平埔族人感到恐懼害怕,紛紛遷徙到其他地方;不久後,台北盆地『陷為巨浸』。不知,這是否就是傳說中的「康熙台北湖」?

「康熙台北湖」到底存不存在?許多人是寧可信其有的。〈雍正台灣輿圖〉(推估年代約為清雍正五年至十二年間,西元1727至1734年)中,台北盆地內那廣大的水域,一目瞭然!此外,《諸羅縣志》(康熙五十六年刊行,西元1717年)亦提到,台北盆地為汪洋大湖。直到〈乾隆台灣輿圖〉,台北盆地才重見天日。因此,若從1694年開始算,這個「康熙台北湖」至少存在33到40年呢!

圖一、雍正臺灣輿圖(國立臺灣博物館)
不過,奇怪的是,跟「康熙台北湖」時代更接近的〈康熙臺灣輿圖〉(推估年代約為清康熙三十八年,西元1699年)和《台灣府志(高拱乾版)》(清康熙三十五年刊行,西元1696年)中,台北盆地內只有河流、沒有大湖。雖然有學者提出〈康熙臺灣輿圖〉中淡水河道異常寬廣、關渡附近繪有海舶(可航行於海上的中式帆船)等論點,認為「康熙台北湖」仍然存在(林明聖,2013)。但康熙四十八年(西元1709年),漢人首度以〈陳賴章墾號〉向官方申請進入台北盆地開墾,申請的範圍遍及台北盆地各處——這不免讓人懷疑,如果當時台北盆地是一片大湖,那些漢人去哪裡開墾呢?撈魚捕蝦還比較合理吧?因此從歷史文獻的角度來看,「康熙台北湖」存在與否仍極具爭議性。

圖二、康熙臺灣輿圖(國立臺灣博物館)
接下來,江湖地科男(這次由筆者自己扮演…喂!)又要登場了。

山腳斷層,位於台北盆地西側,平原與林口台地、觀音山的交界處,大致呈東北—西南走向,往東北方延伸到關渡、大屯火山下方,甚至到達金山外海。由於山腳斷層為正斷層,若一旦發生錯動,位於上盤的台北盆地將會下陷!正因為數十萬年來山腳斷層的的多次活動,形成了台北盆地,也毫無疑問成為神秘的「康熙大地震」、以及「康熙台北湖」形成的最大嫌疑犯!
圖三、山腳斷層分布位置(中央地質調查所)

不過,一位稱職的地科偵探,不會隨便對斷層做出「有罪推定」,仍會謹慎調查山腳斷層錯動的證據,才能理直氣壯的對山腳斷層「起訴」。但都已經是300多年前的事了,要怎麼找出證據呢?學地質的地科偵探找了學者在山腳斷層兩側鑽取岩心的定年結果,發現最近一次山腳斷層大規模錯動的時間約在8400年前(Huang et al, 2007)——喔?可是300多年前的台北湖,到底和山腳斷層有關嗎?

另一方面,地科偵探找到了另一個研究,它先設定山腳斷層可能發生地震的規模大小、位置、深度及斷層破裂長度、滑移量等諸多參數,再以數值模擬程式跑出各種情境模擬結果。結果發現,至少要規模7.0以上的大地震——這也意味著山腳斷層全面啟動(?)全部錯動(O)——才能讓台北盆地產生明顯下陷位移量(王以旻,2013)。但規模這麼大的地震,災情絕對不可能只限於台北盆地內的平埔族村社,新竹以北都會感受到強烈震動,淡水的震度至少達到6級以上,災損必定相當嚴重(鄭世楠,2011);然而,無論是《台灣府志》或《裨海紀遊》,都完全沒提到淡水的震災(或賑災)狀況,這就怪了…

圖四、山腳斷層錯動的等震度模擬結果,0.25g範圍內即為震度6級以上區域。(鄭世楠,2011
推論至此,關於1694年那次神秘的地震事件,山腳斷層大規模錯動的「嫌疑」差不多已經低到難以被「起訴」了。不過,這可不一定是好消息。若我們相信同一條斷層發生大規模錯動的事件有週期性的話,山腳斷層下一次大規模「犯案」的日子,不確定性有點高,只能說山腳斷層我們猜不透你啊!(抓頭) 

圖五、模擬山腳斷層錯動引起的地表加速度分布。即使只有南段錯動,震度6級(250 gal)以上的區域仍然不僅限於台北盆地。(E-DREaM震源情境小組)
話說回來,誰說台北盆地內的平埔族感受到「地動不休」的「嫌疑犯」,只有大規模錯動的山腳斷層呢?我們把大規模錯動的山腳斷層當作嫌疑犯A好了,江湖地科男眉頭一皺,發覺案情並不單純(喂這是李組長的名言吧)——可能的「嫌疑犯」還有三個!

嫌疑犯B:震央在台北盆地以外的大地震。1986年花蓮外海地震,造成中和華陽市場倒塌。1999年921集集地震(今年剛好20周年…),當時的台北縣市也有數棟大樓倒塌。近震央的災情當然更為嚴重,但遙遠的台北盆地因建築災害導致許多傷亡的案例,所在多有。

圖六、921大地震後倒塌的台北市東星大樓(維基百科)
嫌疑犯C:隱沒帶震源較深的中大規模地震。2018年1月17日,在台北地區下方約140公里深處發生一起規模約5.5的地震,一時引起許多人擔憂是否引起大屯火山爆發——不過大屯火山的岩漿庫位於地下約20公里處,難有直接影響——但確實足以讓人感到不安了。值得一提的是,台北地區下方在1909年4月15日還發生過深度約80公里、規模約7.3的隱沒帶地震!

圖七、2018年1月17日第002號顯著有感地震報告(中央氣象局)
嫌疑犯D:台北盆地附近(包含山腳斷層)的中小規模淺層地震。2009年10月20日,大屯山區下方曾在1小時內連續發生4起規模3.0上下的淺層地震,最大震度2級其實不大,但連續發生的當下確實容易讓人產生「地動不休」的感受。另外,2005年12月5日的規模3.7地震、2014年2月12日的規模4.2地震,最大震度達到4級,可能讓人感受較為強烈(至少這2次都讓位於震央附近的筆者剉到了),但後續沒有更多有感餘震。

圖八、台北盆地附近的中小規模淺層地震,多數位於大屯山區。實際上2004年後才開始有紀錄,但並不是2004年才開始有地震,而是儀器記錄品質提升、測站設置更密集後,才足以發布此地區的有感地震。(中央氣象局)
嫌疑犯B、C、D,究竟誰才是1694年那個引起「番人怖恐,相率徙去」的元凶呢?根據江湖地科男對嫌疑犯B的瞭解,雖然1694年時漢人多聚居於台灣南部,但中北部許多平埔族村社都已經有漢人通事進駐,若大地震發生在台灣中部,官方缺失紀錄的可能性不高。但若大地震發生在宜蘭、花蓮一帶,即使災害嚴重,外界確實有可能一無所知;不過,宜花一帶的大地震不時發生,久居台北盆地的平埔族應該不至於對這類震動感到陌生,若出現「地動不休,番人怖恐」的情境,主震之後還必須發生多起大規模餘震(舉例來說,像是921主震後一星期內還發生8起規模6.0以上餘震,那時居住台中的筆者真的被搖到怕)…這樣的主震—餘震序列應該是相當可怕的,至少全台有感,然而歷史地震學者目前為止並未收集到相關史料。因此,嫌疑犯B的可能性——不高!

那嫌疑犯C呢?隱沒帶震源較深的中大規模地震,雖然主震來襲時會令人害怕不安,感受到震度的區域範圍也比較廣,但通常餘震不多(其實還是有,只是人類在地表不容易感受到了)。因此,嫌疑犯C的可能性——低!

至於嫌疑犯D,雖然有儀器紀錄以來的連續地震規模、震度都不大,但卻是在排除嫌疑犯A之後、另一個有能力在台北盆地製造「地動不休」的嫌疑犯!若規模再大一些,無論是主震—餘震序列、或群震序列,都足以讓居住在台北盆地內的「番人怖恐」,但影響範圍卻只侷限在台北盆地一帶,淡水不至於產生災情。所以,嫌疑犯D的可能性——高!

這時苗栗石虎郎(誰啊?)提出質疑了:「但是嫌疑犯D終究不是大地震,再怎麼樣都不可能造成台北盆地陷落,你要怎麼解釋郁永河看到的「康熙台北湖」咧?」

「歐吉桑,我推理的是1694年發生在台北盆地那起讓平埔族人逃離家園的神祕地震事件喔!當然,推理至此,差不多已經證明這起神秘的地震事件不至於大到直接造成山腳斷層陷落、形成「康熙台北湖」了。至於「康熙台北湖」究竟存不存在呢?……」江湖地科男陷入沉思:「大地震、海水入侵、堵塞關渡河口的可能性都一一被排除了,剩下的可能性是什麼呢?或許1697年郁永河北上途中遇到的連續大雨,以及台北盆地只有關渡這個狹窄排水口的地形特性,可以當作進一步推敲的線索…不過,那已經超過這篇文章的範圍了,就推理到這裡囉!」

參考資料:
國立中央大學地震災害鏈風險評估及管理研究中心(E-DREaM)
1696,高拱乾,《台灣府志》
1697(遊台時間),郁永河,《裨海紀遊》
1699,《康熙臺灣輿圖》
1717,《諸羅縣志》
1727,《雍正臺灣輿圖》
2007,Huang, S.-Y., Rubin, C.M., Chen, Y.-G. and Liu, H.-C. Prehistoric earthquakes along the Shanchiao fault, Taipei Basin, northern Taiwan, J. Asian Earth Sci., doi:10.1016/j.jseaes.2006.07.025
2011,趙  丰,康熙、台北、湖,《科學人雜誌》
2011,鄭世楠等,1694年台北地震與1867年基隆地震的探討,《土木工程與物業管理研討會會議論文》
2013,林明聖,三百多年前的康熙臺北湖,《臺灣博物季刊》第32卷第1期
2013,王以旻,山腳斷層情境地震模擬之研究,文化大學地學研究所碩士論文
2019,徐毅振,《康熙台北湖》


筆者簡介:

《康熙台北湖》小說作者,畢業於中央大學地球科學系、台灣大學海洋研究所,現職為中央氣象局地震測報中心技佐。