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| 左手只是輔助的來源(亂入) |
每天的「業績量」都不一樣
「地震定位」是一件「固定又非固定」的工作，為什麼這麼說呢？地震是每天都會發生的事，但每天發生的「數量」卻是不固定的。所以可能某一天有100個左右的地震要定，並假設每個人一天只做地震定位的情況下平均處理20筆紀錄，那麼或許5個人就可以解決這一天的工作。但如果有天來了一個稍大的有感地震，可能接下來一兩天，除了原來會出現的100個，可能還會多出幾百個不等的餘震需要處理，這時就需要有其他人需「消化」這些多出來的地震。
所以如果我們需要「今日事今日畢」的話，就得「彈性」的運用人力，也就是除了有一批固定檢視地震波形、處理地震定位工作的人，還得要有一些平時有其它業務並視情況支援的人。一有強震，有些人就需要抽出一些時間來處理地震，因而地震定位儼然就是地震測報中心的「基本功」，人人都要會，才能最大彈性化的運用。
附帶一提個過去最極端的例子之一：九二一集集地震。在當時，觀測網平均一年中的地震總個數大約就是1萬8到2萬個左右(多數是無感地震，現今的技術已提升很多)，但光是九二一地震後數月的餘震個數就超過了2倍以上，完全處理不完啊！怎麼辦？總不能動用全氣象局的人力吧？聽前輩們說法，之後過了幾年才慢慢的補回來(忘了是三年還四年了)。
講了這麼多，那到地震定位原理是什麼？
最基本的原理和三角定位法的原理類似，今天我們測定出P波、S波大致的波速後，如果地震發生在地表，只要有收到P波和S波的時間點，就能得到測站和震央的距離。當有了三個測震站到震央的距離，就可以分別以不同測站為圓心，畫出三個不同半徑的圓，而其交點就是震央！細節的公式並不困難，我們把已知數和未知數標出來就能明白做法，如下圖所示：
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簡易多站定位法的原理，以簡單的數學就能求解。
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但是，我現在要告訴你，這套方法雖早期在使用，但現在無論是我們在氣象局或是科學家們做地震定位，都不是直接用這套方法計算(那現在到底是…)。但為什麼呢？簡單來說有兩個原因，其一就是地震通常都發生在一定的深度，除非是發生在0公里的深度，才能準確的畫出來位置，有什麼是深度0公里的地震？譬如核子試爆(像下圖這張前幾天北韓試爆後日本作的地震定位)。
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那實際上是用什麼方法呢？如果要細說，接下來應該是要談數學，但這是連我自己看了都頭昏的數學，故細節請見 (註1)，這邊僅先簡述基本概念：用地震波到各測站的到達時間去「逆推」出震源的位置，由於測站很多，加上震波在地下的速度在真實世界中是複雜且沒有定值的，故過程需要以電腦運算來處理較複雜的矩陣問題，當長足的數學發展和電腦問世加速了運算能力，才實現了快速解算地震的成果，而後來的地震預警也是來自於這些科學科技的延伸。
科技，讓地震定位流程變快了、也變得更精確了
而將定位的原理程式化後，就能把流程簡化成像在使用一般套裝一樣，使用者只要能判斷P波、S波在時間軸上的位置，標記所有觀測網內有偵測到的測站後，電腦就可以自動幫忙解算出震源位置，還可告訴我們逆推結果後的誤差範圍以及理論(從計算結果回推的)震波到時和我們標註位置的差異。行文至此，不禁幻想了一下，在世紀初地震儀剛問世的前五十年，即使有地震波的紀錄，也難以精準的推估出震源的位置。而其大半的因素是前述的定位流程缺乏可以幫我們作大量運算的電腦，此外還有不少科技的發展都扮演了重要角色，譬如我們經常開車找地圖在用的GPS，以及幾乎不可或缺的網路。GPS除了可以定位之外，還有世界上最精確的原子鐘，連上地震儀後便能給定時間，而早期GPS還未發明及普及時的觀測網則是利用網路專線給定時間，雖然會因訊號傳輸距離而有些微誤差，但比起不易校時的普通時鐘已經好太多了！地震波的波速十分快，如果時間的誤差大了，定位的精度就會下降。
關於地震定位，還有一件最基本的事
前面落落長的講了一堆定位的原理和科技，但或許還是有人對此霧煞煞吧？到底怎麼知道P波、S波來的時間點？P波是「初達波」，永遠走在震波「們」的前端，所以最一開始明顯的初達波就會是P波，且通常都是垂直方向的振幅最大。而S波的話則是來自於斷層破裂錯動時形成的「剪力波」，所以多半會造成水平向有較大的振幅，所以如果看水平向振幅「突然變大」的時間點，就會是S波的位置。
看似簡單的判定方式，但實際上當我剛接觸定位時，就馬上出現瓶頸了！我「以為」我所看到的震波都會是下面這種「理想的樣子」：
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簡易的地震波形示意，非真實地震波的波形。
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但其實不然，因為一來每個測站的背景雜訊、場址特性等因素不太一樣，每一次地震波的樣子也會有差異，而經常會看到的波形會變成下方這種樣子：
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真實地震波形，為「速度型地震儀」收到的資料，由於此類型儀器對於高頻率號較為靈敏，故在P波之前就可見許多雜訊存在，震波到時的確切位置判讀難度也稍稍提高一些(個人主觀覺得此站S波較難確定一些)。
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這是「速度型地震儀」的某個地震紀錄(日後我們會有專文說明，簡單來說它算是較為「敏感」的儀器)，而這其實已經「算是品質不錯的」資料，有時候地震規模太小時，即使理想上(無雜訊)可以偵測到地震波，但也因測站的背景雜訊本身振幅大，而使P波混雜在其中，這時若要把這個站的P波找出來，就需要一些地震知識背景，嘗試濾除雜訊，並藉由經驗判斷調整等等，也因此這部分目前似乎還不能「完全自動處理」，因此還有賴科學家與從事相關研究或工作的人員努力發展。
至少以目前的狀況，地震定位者已不太需要考慮太多計算方面的問題，只要努力的辨認出地震波形，並以背景知識判斷處理較複雜的情況。雖然多數處理的地震所造成的震度連一級都不到，這些無感微震對生活的影響或許微不足道，但它對現今和未來的科學研究卻有莫大的幫助。往後本站的文章會再說明，這些無名地震的存在，和無名定位者的努力，請先謹記在心吧！
註1：(先說明一下，阿樹的地震學知識和數學知識有限，若說明有誤還請先進大大指正)因為地震定位實質上是時間未知的三維數學問題，簡單來說就是我們想要求「解」的東西是震源位置+時間，即為(x0, y0,
z0, t0)四個未知數，又稱「震源參數」，然後可以觀察到的變數為測站位置和收到震波的時間(x、y、z、t)，然後這兩者有個關係是：
問題就在於上面那個式子除了有四個未知數，其實波速V一樣也是未知，要解決這個問題要先把上面的
式子變成函式F，然後改寫成下面這個式子：
Fm=d
其中F是上面的函式，m是要求的(x0,
y0, z0, t0)，d則是由一大堆測站(x、y、z、t)得到的資料。
接下來則會用假設震源參數的方式求解，而此解可以進一得到各測站的「理論到時」，它和實際觀測值的差異，稱為走時殘差。演算的目的是極小化殘差，讓理論值和觀測值趨於接近，並反覆演算修正達到目標。此法是源自於1912年由蓋格(Geiger,L)提出的概念(實際上是1910年提出，不過當時他是以德文撰寫論文，1912年才翻成英文版出版)。不過礙於當時沒有電腦實現他龐大的計算方式，直到1960年代才將他的地震定位理論實現(Eaton, 1969)(Lee, et. al., 1972)。
延伸閱讀：
Eaton, J. P. (1969). HYPOLAYER, a computer program for
determining hypocenters of local earthquakes in an earth consisting of uniform
flat layers over a half space, Open File
Report, U.S. Geological Survey, 155 pp.
Geiger, L. (1912). Probability
method for the determination of earthquake epicenters from the arrival
time only, Bull. St. Louis Univ. 8, 60-71
Lee, W. H. K. and J. C. Lahr (1972). HYP071: A
computer program for determining hypocenter, magnitude, and first motion
pattern of local earthquakes, Open File
Report, U. S. Geological Survey, 100 pp.
