地震要來怎知道──地震預警(上篇)

文/華莉


 

        20 年前 921 地震發生後,許多人以後見之明說他們在當年大地震前見到許多異象,像是寵物異常的行為、特殊的雲或是磁場感應等等,如今也有許多「大師」號稱能預測地震,而同仁在園區解說也經常被問:「地震可以被預測嗎?哪種地震預測方法最有效呢?」相關技術其實一直在研究中,的確有些異常現象與地震有關連,但實用的地震「預測」應是在地震發生之前,能明確指出地震發生的時間、地點、規模、深度及使用理論的可驗證性,很可惜以目前的科技發展與科學研究,還無法達到。那我們面對地震就真的束手無策嗎?不是的,目前科學家利用地震波的特性,進行地震的早期「預警」,對於減災有很大助益。

什麼是地震預警系統?

        地震預警系統是指地震發生後,利用震央附近地震站觀測到的早期震波資料,快速運算地震規模、位置與深度,預估各地區之震度與震波到時等資訊,再利用快速通訊技術,搶在具威脅的震波(S波)到達前,使民眾可以緊急應變,同時將速報資訊提供給媒體與相關單位,地震預警系統之開發是被公認可有效降低地震災害的策略。
地震預警系統常見有「現地型預警」及「區域型預警」兩種:

                                                                                                      
現地型預警系統區域型預警系統
 原理由 P 波訊號,估算 S 波震幅強度即發出預警以震央周邊多個測站資料,計算後發出預警,用空間換取時間
 計算時間約 1~3 秒約 15 秒
 優點就近發出警報對離震央 30~70 公里都會區,提供預警且準確率較高
 缺點較易誤判較耗時

        為避免以上兩種系統限制,目前趨勢是綜合兩種採複合預警模式,在地震觸發的判斷以高密度觀測網即時監控地震,減少單站易誤報的機會,並在地震發生時僅以 P 波資料決定震源參數及預估震度,縮短資料處理時間,提高預警成效,發揮最大效益,而架設完整且密布的地震監測網系統,是最首要的工作。

中央氣象局地震發布處理流程圖
圖片來源:中央氣象局
中央氣象局地震發布處理流程圖

如果當年921地震有預警系統……

        在臺灣,中央氣象局自 1992 年起推動臺灣強地動觀測計畫,已於全臺建置 689 個自由場強震測站,其中有 109 個即時測站,由於臺灣特別的震央分布與強震網的位置,地震預警系統能提供數秒至數十秒之警報時間,對於預警系統而言,數秒之警報時間十分重要;以 921 地震為例,使用地震預警系統在臺中大里地區約可爭取到 7 秒、在嘉義地區約可爭取到 11 秒、新竹地區約可爭取到 17 秒、臺北地區約可爭取到 25 秒,預警時間雖不長,但很可能就是關鍵性的救命時間差。

臺灣地震預警系統

        目前已有許多場所安裝地震監測系統,國家實驗研究院國家地震工程研究中心推動的地震預警服務,除推廣到社區大樓、商辦大樓與工廠等處,並於 2013 年開始在國小建置示範站,921 地震教育園區亦於 2018 年配合設置此系統。以下是 2013 年 3 月 27 日上午 10 點 03 分,南投發生芮氏規模 6.1 烈震之實際案例,雖然此次地震在兩校皆未造成傷害,但仍可看出學童反應的差別。

                                                                                                                  
 地點嘉義市港坪國小 臺中市某國小
 地震監測系統有安裝 未安裝
 震度4 級 4 級
 震度抵達前監測系統開始倒數 10 秒,發出聲響警示,校園廣播進行避難疏散。 位於三樓電腦教室,正常上課中。
 地震發生時一樓學童已遮掩頭部往空曠處,二樓以上學童已躲在桌下。 老師開始請學童躲在桌下。(學童仍嬉笑聊天,只有屁股留在桌下,頭手在外互指對方未躲避)
 地震發生後學童依指示遮掩頭部往操場移動,全校 2 分鐘內完成避難疏散,確認無餘震後依指示回班級。 5 分鐘後依廣播往操場移動(未遮掩頭部),全校 15 分後集合完畢,確認無餘震後依指示回班級。