參、各觀測系統發展史

臺灣地處於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊相互碰撞的樞紐點上,是典型板塊碰撞下所產生之大陸邊緣島嶼,每年平均發生的地震約15,00018,000個。根據以往歷史的記載,臺灣近百年來曾經發生多次災害性大地震,造成大量人員傷亡以及財產損失,例如1906年梅山地震、1935年新竹-臺中地震、1941年中埔地震、1951年花東縱谷地震、1964年白河地震、1986年花蓮地震以及令人印象深刻的1999年集集地震等,而這麼多災害性地震的重複發生,再再顯示臺灣這個島嶼實仍為地殼活動非常劇烈的一個區域,而且隨著經濟建設的迅速發展,各大都會區人囗密度不斷提高,高樓大廈林立,更是大幅增加地震對於人民生命財產的威脅,因此生活在地震威脅如此嚴重的環境下,地震科技在災害防治上的應用益顯重要。

地震測報是臺灣整體地震災害防治工作中重要的一環,尤其在集集地震發生期間,對於有感地震的嚴密監測、地震資訊的快速傳遞,以及落實地震情報在防災上的運用,皆顯示其能夠在地震減災上發揮一定的功效。地震測報工作的進行必須透過地震觀測儀器的廣泛設置,以便在地震發生時能夠忠實記錄各地的振動訊息,同時地震學的研究與應用也需要仰賴地震觀測網所蒐集之資料來加以分析與驗證。廣義之地震觀測網除了包括可以直接記錄地動訊號的各類型地震儀外,其他地震相關之研究或作業的觀測網,例如研究地震前兆現象的全球衛星定位系統與地下水位監測系統也可以涵蓋在內。為能將臺灣目前的地震觀測網做一個完整的介紹,本節將首先概述近年來臺灣幾個重要的觀測網建置計畫,然後介紹中央氣象局目前所有作業的地震觀測網,最後並介紹觀測網的未來規劃。

一、建置過程

臺灣地區以儀器觀測及記錄地震已有百年以上的歷史。1897年設置於臺北測候所的第一部地震儀,稱之為格雷.米爾恩式地震儀。早期的地震儀均屬機械式地震儀,並且持續使用了一段相當長的時間(1900~1972。機械式地震儀受限於類比記錄方式以及震波低放大倍率,再加上觀測地點僅限於數個氣象觀測所,致使對地震的觀測能力與調查工作大多只能針對有感地震或災害地震。許多微震及弱震的資料因此遺漏,因此很難從觀測資料上判斷大地震之前是否有前震發生。

臺灣的地震觀測歷史有幾次重大變革,主要以更新儀器、加密觀測地點為變革內容。值得一提,數次變革工作皆在發生嚴重的災害地震之後才開始推動。例如,民國24年(1935年)新竹-臺中地震(臺灣有史以來傷亡最慘重的災害地震)之後,在新竹、宜蘭、大武及成功等觀測所增設了地震觀測設備。民國40年(1951年)花蓮、臺東地區分別發生規模7的大地震,觀測所因此增設了當時新型的強震儀。民國53年(1964年)嘉南白河地震後,與美國合作在陽明山鞍部設置了世界標準地震站,也因此使我國成為世界地震觀測網的一員,同時也引進電磁式地震儀的使用。民國61年(1972年)花蓮瑞穗發生強震,是年中央研究院成立地球科學研究所籌備處(今中研院地球科學研究所之前身),並由該單位在全臺建立現代化的地震觀測網-臺灣地區遙記式地震觀測網Taiwan Telemetered Seismic Network,TTSN。此地震網之建置有其劃時代的意義,臺灣地震觀測正式進入弱震觀測時期,大量蒐錄的地震資料對於臺灣地區的板塊構造模式有了更進一步地認知。民國75年(1986年)花蓮地區接連發生災害地震,11月中旬的一次淺層地震甚至造成遠在百公里外的中和華陽市場倒塌。政府開始積極推動地震防災業務,加強氣象局地震業務組織編制,成立地震測報中心,並規劃執行一系列完整、前瞻的連續性地震觀測網建置計畫,透過國際合作與國人自行研發,強化地震觀測的軟、硬體設備,在地震測報機能上長足進展。

中央氣象局自民國781989年)起首先執行「加強地震測報建立地震觀測網計畫」,以嚴密監測臺灣地區的地震活動。該計畫主要為中央氣象局地震觀測網Central Weather Bureau Seismographic Network, CWBSN的擴建,將中央研究院地球科學研究所TTSN25個地震站合併,並增加31個測站,使測站數由原有的19個增加至75個(至民國98年(2009年)8月止為71個)。並將原系統全面更新為即時監測系統,在每一個測站裝設三分量之地震儀,並以點對點之數據專線將訊號傳回中心站記錄,使地震的掌握更加迅速確實。

另外,考慮嘉南地區的地震威脅及配合國科會嘉南防災計畫,中央氣象局與中央研究院、中正大學合作建立包含8個即時地震監測站的嘉南區域性地震網,以嚴密監視嘉南地區三條活動斷層(梅山、觸口、新化)的活動狀況。該區域性地震網並與中央氣象局地震監測網連線,使地震監測業務不僅涵蓋了整體性,並兼顧高潛能地區地震活動。

為綜合發展地震觀測、速報、預測科技,將成果應用於地震防災工作,以有效降低地震災害損失,中央氣象局自民國80年(1991年)開始執行強地動觀測計畫(Taiwan Strong Motion Instrumentation Program, TSMIP,以六年為一期之中程計畫進度,逐步朝有效降低地震災害損失之目標邁進(辛在勤,1993)。

「強地動觀測第一期計畫」主要致力於觀測設施硬體建置,建立都會區的臺灣強地動觀測網,以蒐集各都會區地層、土壤及結構物之強震資料。此計畫於民國80年(1991年)7月起開始執行,截至目前為止,總共設立了689個自由場強震站及61座的結構物監測系統,而其所蒐集的強震資料,不僅為工程界耐震設計規範最重要的參數外,同時亦提供救災單位搶救方案的重要依據。

第一期計畫結束後,氣象局繼續於民國87年(1998年)進行「強地動觀測第二期計畫-建置地震速報系統」,此計畫主要為強化地震救災功能所設計,挑選數十個臺灣強地動觀測網測站,將其訊號藉由數據專線即時傳回中央氣象局位於臺北的資料處理中心,組成強地動即時觀測網real-time strong-motion monitoring network,以發展地震速報系統,大幅縮短臺灣地區有感地震的測報時間。

中央氣象局自民國93年(2004年)度開始執行「強地動觀測第三期計畫-發展強震即時警報系統」,主要目的為再次提升測報效益,經由地震速報減災構想,將地震測報技術運用於可行的地震預警防災作業上。該計畫預計在現有地震速報作業時間1分鐘的基礎下,逐年縮減510秒,並在民國98年(2009年)第三期計畫完成時,將其測報速度縮短至30秒內,在破壞性震波到達前,對距離震央較遠之都會區爭取一、二十秒之地震預警時間。

集集地震發生以後,國科會為進一步強化國內地震科學研究及地震災害的防治,自民國89年(2000年)起推動「地震及活斷層研究」的跨部會重大科技計畫,其中中央氣象局配合該計畫的執行,主要負責建置現代化的地震監測系統,包括與中央研究院、國立中央大學合作建置寬頻地震儀觀測系統與全球衛星定位系統,以及與經濟部水利署合作建置地震地下水觀測系統等。

經由十幾年來幾個重要地震觀測網建置計畫的陸續執行,臺灣現階段擁有高密度、現代化且多元化的地震觀測網。若以地震觀測業務的功能性加以區分,主要分為中央氣象局地震觀測網(Central Weather Bureau Seismographic Network, CWBSN)、臺灣強地動觀測網(Taiwan Strong Motion Instrumentation Program network, TSMIP network)以及臺灣地球物理觀測網(Taiwan Geophysical Network for Seismology, TGNS)等3個跨全島的地震觀測網。

二、中央氣象局地震觀測網

中央氣象局地震觀測網(圖3-1)主要負責臺灣地區地震活動的觀測,因該觀測網為即時地震觀測網,地震儀所記錄到各地振動的訊息,可以透過傳輸線路即時傳回臺北資料處理中心站處理,因此其紀錄除了可以提供地震學的研究與應用外,也是災害應變單位在地震救災上重要的依據。目前在中央氣象局地震觀測網的架構下,依照地震儀類型的不同,建置完成3種不同類型的地震測報系統,包括短週期地震儀觀測系統(Short-period Seismographic System)、地震速報系統(Earthquake Rapid Reporting System)以及寬頻地震儀觀測系統(Broadband Seismographic System),其功能及系統架構分別介紹如下:

(一)短週期地震儀觀測系統

短週期地震儀為速度型地震儀,其收錄到的地震紀錄為測站當地因地震所產生振動的振動速度值。此類型地震儀為靈敏性極高的觀測儀器,可以記錄到極弱小的地盤振動,一般無法被人感覺到的無感地震亦可被短週期地震儀所監測,因此所收錄到的地震紀錄鉅細靡遺,非常適合學術上地震學各種研究、地震活動觀測及最終目標的地震預測的研究。雖然短週期地震儀擁有靈敏的地震監測能力,但由於儀器本身設計原理的限制,大地震所產生的劇烈振動常常會使儀器的紀錄過大而產生失真,反而無法真實反應出各地的振動情形,因此此類型地震儀並不適用於防救災方面的應用。

1、系統架構

中央氣象局目前總共設有71個短週期地震儀觀測站(圖3-1),訊號解析度為12位元,其系統架構之演進主要分為3個階段:

1SDP即時定位系統1991~2005

1990年底起開始運作,其運作軟體稱為SDP即時定位系統,其作業方式為各地方站的地震儀信號經過數位化後,由數據機(Modem)以每秒4800 Bits的速率經數據專線傳回臺北,該信號再經過中心站的數據機之後,將可得到原來地震儀之數位化信號。上述之數位化信號將進入數位接收機(Digital Receiver)內,而數位接收機首先會輸入來自時間系統(TG-120)的BCD時間碼,此BCD碼經處理後將附加在地震信號上,以便即時定位使用。數位接收機將已附加時間之地震信號先置入長度為五秒之緩衝器內,直到緩衝器滿了,才將緩衝器內之資料經過中繼器傳到DEC VAX6520VAX4400(備援系統)伺服器,SDP軟體會自動偵測來自數位接收機之資料是否為地震事件,若判定是地震則會自動定位、同時將地震信號寫入電腦硬碟,並將結果列印在印表機上。各地方站的數位化地震儀信號進入數位接收機後,除一方面進入VAX6520VAX4400作地震事件偵測外,另一方面則進入數位類比轉換器,將信號還原成地震儀所產生之原始類比信號,此信號會接到信號分配器(Patch Panel)上,透過信號插銷線分別插在信號分配器及熱感式記錄器(Multi-Channel Recorder)之輸入端,則該地震儀之信號將重現在熱感式記錄器上。

本作業系統自199311月以後,地震資料的蒐錄方式同時採用傳統的系統自動觸發偵測方式以及連續記錄數位資料的方式進行,此一軟體更新彌補了以往微震不易為系統自動偵測而遺漏的缺憾。在1994-1998年之間的地震觀測,因使用連續數位方式記錄資料,使得所蒐錄的地震個數大幅增加,平均每年的觀測資料約16,000個地震,大約增為軟體更新前的3倍。

2ICP即時定位系統(1999~2008

19994月引入Teledyne生產個人電腦級之地震監測系統Intelligent Communication Processing System, ICP,簡稱ICP系統。ICP系統是以Windows/NT為作業平台的地震監測系統,其功能具有地震訊號即時顯示及兼具觸發及連續兩種記錄方式。有四台 Windows/NT 電腦分別連接四組24 Ports之數位控制器(Multiport Controller),進而接收及處理野外傳回之數位訊號,本系統主要用作線路校驗及備援系統。圖3-2SDPICP即時定位系統架構之示意圖。

3NSDP即時定位系統(2003~

此為由地震測報中心同仁於20023月自行研發完成之新地震監測系統(吳逸民,2002),硬體設備包括三組數位控制器及4部工業級個人電腦;利用國內科技公司出產之數位控制器,擴充第1部個人電腦之通訊埠,由自行開發的接收程式,將S13訊號及部分A900A強震儀所傳回之數位資料加以蒐集。第1部個人電腦以每5秒為一個單位將訊號記錄成一個檔案,由第2部個人電腦進行訊號判讀,經判斷有地震觸發時段的訊號會結合觸發前後的訊號,將完整的紀錄寫入檔案送到第3部個人電腦供後續處理(如波形展示)及第4部電腦供地震定位等處理。其中,第2部個人電腦除了觸發記錄外,並提供兩套連續記錄,分別寫入至指定目錄;第4部電腦則用來進行波形檢視及地震定位等離線處理作業。本作業系統亦具有觸發及連續記錄兩種方式。經測試運作穩定後,再另外建立一套相同系統NS13以為備援,並於20031月正式啟用成為目前主要的作業系統。圖3-3即為新地震測報系統NSDP即時定位系統架構之示意圖。

SDP即時定位系統,由於系統運作已達15年之久,在儀器設備老舊、維護不易之下,於200510月正式停止作業。由於VAX時期受限於硬碟容量小且貴,容量常捉襟見肘、不敷使用,而新系統以PC為主要作業界面,硬碟容量較之以往已不可同日而語,故連續紀錄之取樣率由每秒50點改為每秒100點,此一軟、硬體設備上的進步使得所能蒐錄的地震個數又再提升,平均每年的觀測資料(約18,000個),約為1994~1998年的1.13倍,尤其在規模小於2的地震個數上,比1994~1998年平均每年的觀測量增加約60%

2觀測成果

速度型即時地震監測網近年已經蒐錄大量而豐富的地震資料,對於監測斷層活動或大地震前的異常活動,提供非常重要的參考依據。其成果簡介如下:

1)完整的地震觀測資料

隨著地震觀測技術的改良,自地震測報中心成立以來,中央氣象局已蒐錄超過33萬起地震資料(圖3-4(a)震央分布圖)。由地震活動在空間上的分布型態顯示(圖3-4(b)),臺灣東北部明顯呈現向北隱沒的傾斜地震帶(最深可達近300公里),臺灣南部也隱約呈現向東隱沒之傾斜地震帶,而臺灣西部則主要為集中於斷層構造區附近之淺層地震帶,民國88年因為集集地震引發眾多餘震,觀測數量更超過45,000個。依現行觀測方式,即使是規模小於2之地震亦可被精確地記錄到(陳燕玲,2006),這些微震訊息對於監測斷層活動或大地震之前的異常活動均極具應用價值。而豐富的地震資料,大大縮短研究所需累積資料之時日,從而加速臺灣地區地震相關研究之發展,諸如地體構造、地震活動度、震源特性、場址效應等。

表3-1為不同觀測階段之各項地震統計資料。由表3-1可發現,在機械式觀測年代(1900~1972)之地震觀測以較大有感或災害地震為主(每年約40個),個數少且能觀測到的最小完整規模也相對較大(4.7);進入網連化觀測階段(1973~1990)的地震觀測數目大幅增加(每年約5,000個,為之前的120倍以上),能觀測到的最小完整規模也相對降低至2.4;而進入現代化觀測且連續式記錄階段(1994~2008)的地震觀測數目較之前一階段更是大幅增加(每年約15,000~18,000個,為之前的3倍以上),能觀測到的最小完整規模更相對降低至2.0圖3-5(a),島內更可降低至1.5圖3-5(b);以數位資料量累積速度而言(地震事件之波形紀錄每年約30G,而原始連續紀錄每年則約1.5T),更是可觀。臺灣的地震觀測可說正式進入微震觀測時代。

2)豐富的地震震源機制資料

早期傳統P波初動解(first motion solution,僅根據測站P波初達極性polarity之象限分布以推求震源機制解,而完整的波形紀錄則包含波相到時arrival time與振幅(amplitude,近年為善用所有地震波所傳達之訊息(即應用完整的波形紀錄),故有許多方法之發展,例如質心震矩張量CMTcentroid moment tensor)逆推、地震矩張量逆推(moment tensor inversion)、波形分析法(waveform analysis)等逆推震源機制的方法。雖然以上方法應用完整的波形紀錄,可推得較精確的震源機制解,但由於資料處理費時,故傳統P波初動解基於可迅速求解的優點,至今仍被廣為使用,且已累積大量的初動解地震震源機制資料。

本局目前所收集的震源機制解資料庫包含中央氣象局P波初動解、CMT解、學者研究發表、中研院地球所BATS CMTGlobal CMT,其中19912008年由短週期地震紀錄分析所獲之P波初動解共2,243個(位置分布如圖3-6)。

3)在學術領域方面之成果

本局強地動觀測計畫長期於蒐集高品質、完整、數量龐大的地震觀測資料,已誘使多方國外學者參考引用參加研究,同時開創了國內學者競相研究之動力,除了造就高級研究人才的培育環境,提升我國地震學術研究能力之外,增加國際合作機會,同時大大提高了我國國際學術研究地位。附帶的,國際知名學者對於我本土觀測資料競相爭取,並以多樣化的分析研究,提供了成果相互驗證機會,對臺灣地震環境的瞭解程度,能更加深入,最大受益者終將回歸本土。

4)在科技技術層面之成果

地震測報技術的進展,主要結合了地震學理以及科技硬體設備的不斷研究與創新。科技技術與產品應「需求」而發展,在本局規劃思考地震作業需要情況下,將逐漸影響科技產業的成長,例如地震速報系統之建置,提升了地震觀測設備之地震儀與通訊服務項目。未來本局實施強震即時警報作業,有了觸發防震措施之訊號機制,將牽連帶動自動化防震系統之科技產品問世,相關資訊科技又將令人耳目一新。

5)綜合社會影響方面

多震的自然環境為臺灣民眾之日常生活增添了些許無奈,政府若無適當的因應作為,相較他國進步狀況,此種心情可能更加沈重。本局希望能藉由防震宣導讓民眾瞭解,雖然地震可能造成嚴重破壞,但災害並非全然不可避免。也藉由測報技術的發展,提供高科技產業有地震防災、減災方案可以思考運用。未來將持續努力於地震前兆研究,以降低地震現象對社會的負面衝擊,並有助於提高經濟投資信心。

(二)地震速報系統

地震速報系統為中央氣象局發布有感地震報的核心系統,近年來成功應用於臺灣地區幾個災害性大地震的測報,例如1998717嘉義瑞里地震、1999921集集地震、19991022嘉義地震、2002331花蓮外海地震、20031210日臺東成功地震、200641臺東地震以及20061226恆春地震等(表3-2圖3-7),迅速提供防救災單位地震參數及強地動資訊,有效降低地震所造成的衝擊。

1、系統架構

地震速報系統之系統架構主要分為4個部分,包括強震儀、資料傳輸線路、資料處理中心以及消息發布途徑(圖3-8):

1)強震儀

負責地動訊號蒐集,具16位元的解析度,即有96dB的動態記錄範圍,最大地動加速度範圍為正負2G。該強震儀不同於一般觸發型強震儀,更具有即時傳輸數位資料功能,除了可以用來擔任即時觀測儀器外,對於地震訊號的掌握也更為完整。由於遵行政府採購法規,地震測報中心於歷年的採購符合上述規格的強震儀多達5種不同廠牌,但為求資料型態一致化,主要使用美國GeoTech公司所生產的A900A加速度型地震儀。目前由該型式強震儀組成即時強地動觀測網,在臺灣本島及離島地區總共建置有109個測站(圖3-1),同時可依實際需求適時增減測站,並調整使用之測站,以強化有感地震之偵測能力。

2)資料傳輸線路

資料傳輸線路使用中華電信公司的數據專線,所有強震儀三軸向、取樣率(sampling rate)每秒50點的地動訊號經過數據機後, 24小時連續傳回至資料處理中心。整個傳輸線路架構在設計時,除了考量將所有訊號傳回到臺北中心站處理,形成一個完整的全區網外,針對高地震危險度區域,並安排區域子網的裝設,由於子網設計的用意主要為特定區域地震的偵測,因此使用的測站可以大幅減少,有效縮短地震處理的時間,而達到區域速報預警的功能,同時其定位結果也可與全區網結果互為備援使用。由於子網的功能需求,因此資料傳輸的方式有兩種,一種是訊號直接由野外的測站傳回臺北氣象局內的中心站,另外一種則是訊號會先集中至附近的氣象站,然後再透過T1專線,將匯集至區域中心的訊號一起傳回臺北中心站處理,以此種方式傳輸訊號的測站包括臺灣本島南部地區的測站,其訊號會先傳到位於臺南市的南區氣象中心,以及花蓮地區的訊號會先傳到花蓮氣象站,然後分別透過兩條T1專線傳回到臺北。除了數據專線以外,中央氣象局目前也藉由局屬的Frame-Relay網路,利用TCP/IP的協定將訊號傳回中心站,此訊號傳輸環境並同時配備有衛星通訊線路的備援。

3)資料處理中心

中心站訊號處理方面,目前有兩套並行的作業系統,一為觸發記錄方式(trigger mode),此系統為完全自動作業,當地動訊號達觸發標準,系統會自動進行定位工作,並將地震位置、規模大小等定位結果及各地震度以圖文方式列印,以提供中央氣象局有感地震發布使用;由於系統採用了自動定位的技術,因此可以有效減少作業處理的時間,一般而言,可於觸發檔案結束記錄後數秒內得到自動定位結果,時間約為地震發震後1分鐘。第二套作業系統則採連續記錄方式(continuous mode),將每分鐘之地動訊號存成一個一個連續的檔案,以提供測報人員使用人工方式處理,而其用途主要為地震報告的確認以及資料的備份。資料處理中心除了在臺北的中央氣象局本部外,在臺南的南區氣象中心以及花蓮氣象站也同時設置有兩個區域的子中心,而其定位結果可互為備援使用。

4)消息發布途徑

地震消息內容包括地震發生時間、震央位置、震源深度、地震規模、各地震度等基本參數,以及藉由這些參數的推估,在防救災上一些重要的參考資訊。有鑑於網際網路使用的普遍性,地震情報的傳遞以網路為主要的傳播媒介,並隨著近年來通訊科技的發展,開發不同新的傳遞途徑;目前已上線使用的發布管道包括電子郵件、全球資訊網站、電話語音、行動電話簡訊、群組傳真以及公共電視跑馬燈等。

2觀測成果

地震測報中心在地震速報系統的架構下,發展與防災業務息息相關之地震測報作業,包括有感地震發布作業(蕭乃祺等,2005)、地震即時警報作業(蕭乃祺等,2008)以及海嘯警報發布作業(蕭乃祺等,2006)等;其中地震即時警報作業目前尚在實驗階段,待測試完成後,即會正式上線作業:

1有感地震發布作業

臺灣地區現階段有感地震的發布作業程序規劃如圖3-9所示。當臺灣島內或近海區域發生有感地震時,系統會被觸發並進行自動地震定位,產生地震的初步報告,依據目前的設定,當初步計算的地震規模大於4.5時,系統會透過行動電話、呼叫器以及電子郵件等方式,將初步地震的訊息傳遞給防災單位人員以及氣象局同仁參考,而其主要目的為相關人員之緊急動員。同時測報人員會立即檢視所有系統得到的自動報告,包括區域子中心等備援系統所傳送過來的結果,以確認地震參數以及各地震度資料的可信度,並在完成適度修正後,迅速透過網際網路、行動電話簡訊、電話語音以及傳真存轉等多重管道,將正式的地震報告傳送給所有相關單位及社會大眾。若在地震發生後,系統沒有產生自動報告,或是自動結果誤差太大,無法用於發布的狀況時,測報人員則必須以人工的方式進行地震定位,並在完成定位工作後,對外發布地震消息。目前地震速報系統針對發生於島內或近海區域的淺層有感地震,在正常運轉下,平均在地震發生後60秒內即可初步掌握各地震度、震央位置及地震規模,並在地震發生後35分鐘內迅速的對外發布完整的地震消息,但若必須藉由人工定位結果發布地震消息時,則整個發布的時間則可能需要花費到10分鐘以上。

圖3-10為實際地震的發布歷時圖,以200641臺東地震為例,該地震發生在臺東市地震站東偏南方25.6公里,震源深度7.2公里,地震規模6.2,最大震度為臺東市6級。根據當時地震的發布時程,在地震發生後69秒系統自動獲得地震的初步結果,內容包括震源參數以及各地震度資料,並在72秒時透過行動電話簡訊傳遞至防災單位及氣象局相關人員;同時值勤人員立即檢視自動報告的結果,並在地震發生後417秒完成資料的確認,開始透過行動電話簡訊、資訊網頁以及電話語音的方式對外發布地震消息,並透過專線傳送給防災以及交通運輸等重要單位,最後在446秒進行公共電視跑馬燈的播放以及群組傳真的作業,完成整個地震的發布作業。

2地震即時警報作業(測試階段)

地震測報中心利用虛擬區域子網的模式,從2001年開始進行臺灣地區地震即時警報成效的測試。其預警成效主要由自動地震定位、地震規模計算以及地震反應時間來評估。有關自動地震定位的表現(圖3-11),對於發生在島內的地震,自動地震定位的結果與中央氣象局地震目錄中人工地震定位的結果非常吻合;發生在板塊邊緣的地震則出現系統性由東南外海往西北陸地偏移的趨勢,此現象與利用三維速度構造定位的結果非常類似;其中震央位置的平均偏差為5.46±6.41公里,震源深度平均偏差則是4.66±4.73公里。有關地震規模的比較(圖3-12),子網計算的規模與人工地震定位計算的規模平均偏差為0.23±0.20;在速報預警的考量下,已可達到防災的要求,不過針對外海大規模的地震,則會出現規模低估的情形。地震反應時間平均為18.7±3.9秒(圖3-13),對於距離震央約60公里以外的地區已經有預警的能力,對於100公里以外的地區則可提供10秒以上的預警時間;至於60公里以內的預警空白區,雖然子網模式無法提供預警,地震訊息的快速發布對於預警空白區仍有速報救災的意義與功能。

由於區域子網的運作模式在日後將實際應用於臺灣之地震測報作業,因此綜合上述區域預警模式運作的表現,不管在震源位置的決定或是地震規模的計算,都已達到實用之階段。同樣以實際200641規模6.2的臺東地震為例(圖3-14),根據區域子網自動定位的結果,子網在地震發生後21秒獲得地震震源的資訊,規模為5.9,震央位置與人工定位的結果相差7.8公里,震源深度則相差6.4公里,與人工定位的結果相當接近;預警效益方面,對於距離震央70公里以外的地區開始擁有預警時間,地點包括高雄、臺南以及嘉義等都會區,而對於可以提供警報的範圍,部分地區的最大震度可以達到4級,至於距離震央位置70公里以內、振動最為劇烈的地區,區域子網的模式則無法提供地震預警的訊息。

3海嘯警報發布作業

臺灣地區海嘯警報的發布由中央氣象局負責,為了防範海嘯的侵襲,地震測報中心在環太平洋地區發生大地震後,可以迅速取得太平洋海嘯警報中心的海嘯警報,並在研判確定其對於臺灣地區的影響後,透過管道迅速將海嘯警訊發送到各相關岸巡、災害防救主管機構及大眾傳播媒體(圖3-15)。以2003926日本北海道規模8.1的地震為例,地震發生在該日臺北時間清晨350分,太平洋海嘯中心於429分發布第一報海嘯電報,電報中發布海嘯警報,將日本、俄羅斯列為海嘯警告區域,同時也將包括臺灣、關島、菲律賓等地區列為海嘯注意名單,並預估海嘯波浪將於臺北時間早上814分到達臺灣。地震測報中心收到此海嘯警報後,隨即回覆太平洋海嘯中心,並依該地震的位置及深度初步研判應不致造成海底地表破裂,發生大型海嘯之機會並不大,但仍嚴密注意海嘯發展情形。清晨513分中央氣象局收到第2報海嘯電報,報告中臺灣仍維持於海嘯注意名單中。隨後太平洋海嘯中心根據實際海嘯發展情形,評估應無海嘯侵襲機會,因此於616分發布第三報海嘯電報,解除太平洋沿岸及所有島嶼之海嘯警報。此次大地震雖未對臺灣造成任何影響,但也看出太平洋海嘯警報中心警報對於臺灣地區防範遠地海嘯之功能。

如果海嘯是發生在臺灣附近海域,只靠太平洋海嘯警報中心的預警系統,在時間上會來不及做疏散與撤離的動作,因此地震測報中心將近海地震所引起海嘯的警報作業與地震速報系統相結合,藉由地震速報系統迅速有效的地震偵測能力,並配合海嘯走時數值模擬結果,適時針對近海海嘯發出警報通知。根據作業流程(圖3-15),當地震速報系統偵測到臺灣附近海域發生規模大於7.0的淺層地震時,除了會將地震的資訊透過現有的發布管道對外發布地震報告外,並同時會自動將資訊傳送至海嘯發布界面發布警報。發布過程中會查詢預先建置完成的海嘯到時資料庫,以提供海嘯波浪到達各地區的預估時間,然後迅速透過行動電話簡訊、電子郵件以及傳真等管道發布警報。警報發布後,則隨時檢視中央氣象局即時之潮位資料,在確認海嘯波浪對於臺灣地區已不會造成威脅後,適時發布海嘯警報解除。

(三)寬頻地震儀觀測系統

寬頻地震儀為目前世界最新進的地震觀測儀器,擁有記錄頻寬較寬廣及感應器較靈敏的特性,能夠確實記錄到較寬頻段之完整地震波,對於地震定位及規模計算方面,能夠彌補傳統短週期及加速度型紀錄內涵之不足,同時亦可以藉其靈敏特性提供遠地地震之紀錄,甚至遠地的人為造成之爆炸性震源同樣可偵測到;另一方面,藉由寬頻地震儀所記錄到完整斷層面破裂過程之地震波形紀錄,對於臺灣及鄰近地區大地構造與地震活動關聯性的研究,提供了非常珍貴的資料。

1系統架構

中央氣象局目前設置寬頻地震儀的測站有33站(圖3-1),儀器的解析度為24位元,所收錄之資料透過Frame-Relay網路專線將資料傳臺北處理中心,取樣率每秒100點。由於寬頻地感應儀器非常敏感,對溫度及氣壓等變化均會影響記錄品質,因此地震儀特別安裝於往地下開挖的涵洞裡頭,再強化隔熱防水,以減少雜訊干擾,確保訊號品質。外站儀器部分主要由地震感應器(Sensor)、數位轉換器(Digitizer)、儲存裝置(DCM,除了資料儲存功能外,並將RS232訊號轉成TCP/IPUDP介面,連結於Frame Relay網路)及GPS模組所組成,各測站所收錄之即時的地震訊號資料,透過中華電信的傳輸數據網路專線設備Frame Relay,以UDP傳輸方式將訊號帶回中央氣象局地震測報中心之記錄系統進行處理。

訊號接收運用美國地質調查所USGS所發展之Earthworm系統,進行原始訊號資料分析,即時的地震事件觸發、地震參數求取、觸發事件的波形擷取、資料庫即時存取及資料交換等工作的動作也同時進行。作業模式主要分為Automatic Earthworm Interactive Earthworm兩部分,前者為自動地震觸發以及相關參數求取、而後結合資料庫做儲存動作;後者則是除了建構在網際網路透過與資料庫結合展示前者所計算之結果外,也提供了警報系統機制。透過Earthworm系統間之資料交換功能,同時與中央研究院地球科學研究所進行即時地震訊號交換,不僅達到資料合作交流,並且有異地備援之功用。

2觀測成果

由於寬頻地震儀可記錄波動的頻率範圍較為寬廣,以及其感應器較靈敏之特性,能夠記錄到內涵豐富並優質的地震波形,有效彌補加速度型與傳統窄頻式速度型地震儀記錄震波訊息之不足,進而提升地震定位與規模計算的精準度。基於上述優點,在中研院地科所及中央氣象局地震測報中心努力之下逐漸展現成果,目前主要成果如下:

1)建立寬頻地震資料庫

寬廣頻率範圍及高靈敏之感應器,讓寬頻地震儀收錄到的資料中不僅僅只有地震訊號,其他人為或是天然環境背景雜訊,如核爆、人工炸測、慢地震(Slow earthquake)、地層微動(Tremor)、地潮(Earth tide)等訊號,均有可能被收錄,進而被使用及分析。因此,寬頻地震資料之儲存分為連續資料及地震事件資料儲存。各測站以天為單位,以連續之miniseed格式儲存,並搜尋中央氣象局地震測報中心及美國地質調查所每月偵測之地震,依地震震央距遠近及地震規模大小,區分為四個區域(Local, Range1, Range2, Range3),截取不同時間長度sac格式之地震波形,表3-3為地震事件區分之規範標準。

圖3-16展示自1996年至2008年,BATS寬頻地震網在Local區域截取地震波形資料之地震分布圖;圖3-17為自1996年至2008年,BATS寬頻地震網在Range1Range2區域截取地震波形資料之地震分布圖。目前本局所屬所有寬頻地震資料均可透過中央氣象局地球物理資料管理系統Geophysical Database Management System, GDMS, http://gdms.cwb.gov.tw,提供學術界研究所需之下載;至於中研院地科所所屬之寬頻地震資料則由該所BATS資料中心提供http://bats.earth.sinica.edu.tw/Data/index.html

2以地震波形逆推震源機制解

藉由分析斷層面破裂過程之完整地震波形紀錄,以地震波形逆推地震震源機制解,希望震源機制之發震模式有助於瞭解地震之發震構造與地震活動關聯度,更有助於瞭解臺灣及鄰近地區大地構造與地震活動。尤其傳統以地震初達波上下振動極性所繪製之震源初動解,受到地震觀測網測站所在方位角分布的影響,對於外海地震無法有效且均勻覆蓋下,震源機制解之準確性一直存有疑問。因此,本局以寬頻地震波形逆推震源機制解,不僅對臺灣本島之地震特性能正確及有效掌握,外海地震亦然。

本局修改自中央研究院地球科學研究所發展之中央地震矩張量法Centroid Moment Tensor, CMT, Kao & Jian, 2001,以地震波形逆推震源機制解,藉由完整斷層面破裂過程之地震波形紀錄,得到地震斷層面解Fault plane solution。自20042008年在臺灣地區藉由寬頻地震資料,以中央地震矩張量法逆推及分析臺灣地區中大型地震(ML4.0震源機制解共完成676個震源機制解(如圖3-18所示)。並將有感地震之震源機制解以近即時near real time方式透過網頁展示http:// cwbsnbb.cwb. gov.tw,此網頁中也收集臺灣地區其他相關地震震源機制解,建立臺灣地區震源機制解資料庫,除了提供地球科學界即時瞭解地震震源特性及地震發震構造,並提供工程界模擬地表地動值分布特性,對於國、高中教師地球科學教學也有其相當助益。

三、臺灣強地動觀測網

由於臺灣地區地質環境非常複雜,同一地區內之不同地點,往往具有不同的強地動特性,影響所及,結構物的地震反應也不相同,且為有效劃分出高震災潛能區域,強地動資料扮演非常重要之角色。因此為加強臺灣地區之強地動觀測,提升該相關領域之研究工作,以達到減輕地震災害的目的,中央氣象局設置了臺灣強地動觀測網,包括自由場強震站(Free-field Strong-motion Station)及結構物觀測陣列(Strong-motion Building Array)。截至目前為止,自由場強震站總共為689個,結構物監測系統則是61座(圖3-19)。

(一)自由場強震站

1系統架構

自由場強震站大部份設置於人口集中的都會區、斷層附近及各種不同地質環境之自由場,每一座自由場強震站配有強震儀一套,後因地震速報技術發展需要,陸續增加小型全球衛星定位系統、通訊設備、地震震度警報器等。各站均採獨立作業模式,地震儀內之CPU依原先設定之觸發門檻(Threshold),採觸發模式紀錄地震,目前大部分測站的觸發門檻多為3.92gal,同時加設20秒及15秒的前置(pre-event)及後置(post-event)時間,以求完整記錄地震前後的微小震動、P波或尾波。自由場強震站所使用的儀器,係依據政府採購法相關規定辦理,歷經多年採購,本局自由場強震儀器由最早期的12位元儀器(型號A800強震儀),逐漸提升解析度至16位元儀器(型號A900A900AIDS3602IDS3602A等強震儀)、18位元(型號ETNAK2強震儀),近期更提升解析度至24位元儀器(型號CV574CCV575CSMART24A強震儀),同時加入即時資料輸出功能及網路IP連線功能;由強震儀器採購史可一窺強震儀器進展全貌。表3-4為強地動觀測計畫中所曾採購、使用過的儀器種類、分量及極性列表。

自由場測站勘選條件必須遠離建築物、人為震動源及避免地下空洞處,同時為求資料穩定性,測站用電及用地取得能長期穩定也是勘站原則,都會區的國民中小學成為優先考慮設站地點,同時為配合國內各項重大公共建設推展、重要交通設施地震監測及斷層活動監測,自由場站也將核能電廠、水庫、鐵路沿線、斷層附近及國軍營區列入設站標的。每個自由場強震測站佔地約1平方公尺,上覆玻璃纖維材質的儀器保護蓋保護安裝的強震儀,使用110伏特的市電,自由場強震站測站站房示意圖如圖3-20

有關自由場強震站站房測站建站後相關之資料收集、檢視及儀器維護、故障處理、儀器汰舊換新,乃至於站房維護、電源補助費撥付工作等均由地震測報中心統籌辦理,其中資料收集部分早期由地震測報中心同仁親自前往測站收集,每4個月收集1次,但因強地動觀測網基本雛型建立後,接踵而來的地震速報及地震預警工作需要投入更多人力,因此此一工作委託中央研究院地球科學研究所、中央大學地球物理研究所及中正大學地震研究所等地球科學相關學術單位定期前往各站辦理資料收集工作,藉由此一委託工作,也加強本局與臺灣地區地震研究單位的緊密合作關係。收錄資料彙整後,經過檢視、判別後,建立索引檔,存放至資料庫,編撰強震年報,方便日後查詢及資料提供使用。

2觀測成果

由於密集的地震監測網建立,不僅加強地震活動監測工作,為數眾多的高品質強震資料,可提供政府機關、學術界、工程界作為地震學研究及耐震標準修訂參考,同時因為密集之地震網建立,於集集地震主震及其後續餘震發揮極大之觀測功能,所記錄之近震資料更是彌足珍貴,對於瞭解臺灣地區地震特性有極大幫助,同時提升我國地震觀測技術水準。內政部建築研究所於民國8812月公布修正臺灣地區建築物耐震分區標準,依震區水平加速度係數劃分為地震甲區及地震乙區,即是參考分析本局所蒐錄全臺強地動資料後所做之決議,為我國的工程耐震水準立下新的里程碑,而依據觀測資料規範耐震設計,亦具體實現建置強地動觀測設備的預期目的之一。

應用這些資料,可以得到各測站PGA值及震度等值圖,例如由圖3-21圖3-2220061226恆春地震在KAU082測站紀錄及震度等值圖,進而瞭解該次地震影響範圍;或是透過修正(Wu and Wu, 2007;吳健富,2005)得到永久位移,例如圖3-231999921集集地震在KAU052測站紀錄經由修正後得到因地震所造成的永久位移,與鄰近的GPS觀測值近似,代表如修正方法正確,可以由強震資料回復測站當地的永久位移。

另外由收錄集集地震主震強震資料所繪製的震度等值圖發現,民國88年以前的震度階在地表最大加速度值(PGA)超越250gal均設為6級震度,依此標準並不能忠實反映災情,因此依據臺灣強地動觀測網收錄資料,增設7級震度,精確提供震災損害分布地區,這有助有限救災人力及物力的分配及投入,符合臺灣地區強地動觀測網原先預期目標。

為便利使用者查詢、申購使用為數可觀的強震資料,除逐年編印強震年報,表列各個地震事件各站收錄之最大地表加速度值及波形資料外,同時本中心亦建置地球物理資料管理系統,以標準之資料格式存放強震資料,提供線上查詢及下載作業,普及化強震資料之應用,表3-519912007年各年度資料蒐錄情況。

另外對於災害性地震也製作ASCII資料光碟,同時放置於本局網頁供各界免費索取或下載使用,現已完成之資料光碟及ASCII資料計有19999211999102220023313個災害性地震之自由場及結構物紀錄,經過資料處理後,提供資料光碟(Lee et. al., 2001Wu et. al., 2004Wu et. al., 2007);另外20064120061226地震則在本局局屬網頁提供各站自由場資料3軸向最大地表加速度值(PGA)供各界下載使用或是以期刊論文方式呈現資料,例如整理分析20061226強震資料發表學術論文(Wu et. al., 2008)。應用前述列表強震資料所完成之博碩士論文為數眾多,足見本局強地動觀測網除提供強震資訊做為防救災之用外,對於國內地震研究人才之貢獻良多。

(二)結構物觀測陣列

近年來由於人口增加,高樓、橋梁林立,結構物耐震能力評估及設計工作日形重要,因此中央氣象局於不同地質區及不同結構物中安裝結構物強震監測系統,以記錄相關資料,提供學術界、工程界研究,據以訂定安全、經濟且適合臺灣地區使用的建築結構及橋梁之耐震設計規範。結構物站址的選址工作是由各大學相關系所教授及中央氣象局工作人員合力完成,選址的標準主要是依據結構物本身的振動周期(亦即考慮結構物之結構材料及高度因素)及所在地盤類別,並加上其它非結構因素如結構物之功能(例如學校、醫院、通信設施)來決定是否列入儀器安裝對象,如此將可涵蓋不同功能、特性之結構物。目前將結構物站址依其振動周期分為低層建築物(振動周期<0.5")、中高層建築物(振動周期=0.5"1.5")及超高層建築物(振動周期>1.5"),而依其所在地盤將其區分為軟弱地盤、中等地盤及堅實地盤等3類。

1系統架構

每座結構物強震站由感應器、電纜及中央集錄系統3部份組成。使用的感應器經由公開採購,曾經使用或是目前仍使用中的型號為:SV355SV555AS2000SC319(以上為日本東京測振公司產品)、FBA-11FBA-23EpiSenseor ES-TEpiSenseor ES-U(以上為美國Kinemetrics公司產品)、SSA-120SSA-320(以上為美國TERRA公司產品),結構物強震站之紀錄系統(中央集錄系統)則由早期由雙套工業級電腦組成,兩台工業級電腦互為備援,其中一台工業級電腦附有倍率調整功能,能夠調整增益訊號倍率為1倍、10倍及100倍,可供地震工程相關研究結構體之震動使用,而且不影響該結構物強震站的例行地震監測作業。這種以PC BASE發展的監測系統,極易受到測站環境溫度、濕度及灰塵影響觀測,且電腦工業進步快速,以DOS作業系統為主的監測模式面臨升級windows的需求,因此在2004年起,中央氣象局編列預算,逐年更新結構物強震站的中央集錄系統為網路型EMBEDDED系統,這種硬體系統較能承受不良測站環境的影響,所得紀錄定時備份至當地的另一台工業級電腦,達成資料備援效果;由於windows作業系統提供網路功能,因此平時可以連線至中央集錄系統及工業級電腦查看監測現況,即時處理測站問題,在大地震發生後,可以迅速連線取回該站資料,進行分析及研判,大幅提升測站妥善率及儀器成功記錄的機率,記錄主機更新作業將逐年辦理。結構物強震站收錄資料彙整後,經過檢視、判別後,建立索引檔,存放至資料庫,編撰強震年報,方便日後查詢及資料提供使用。

每一套結構物監測系統包含數十個裝置於各樓層的力平衡式加速度感應器Force-Balance Accelerometer, FBA,及一個設置於當地的記錄系統,以儲存各感應器所收錄到之紀錄。記錄系統所記錄的資料可以透過網路或是人工收集的方式獲取,然後經過檢視將強震紀錄與地震參數比對後,放入資料庫。

2觀測成果

圖3-24為中央氣象局設於臺東高商的結構物強震站感應器安裝位置圖,圖3-25圖3-2620061226恆春地震該站各感應器所收錄波形時間歷時圖。由這些資料分析案例可知因強地動觀測網設置所得資料其應用程度相當廣泛。

四、臺灣地球物理觀測網

中央氣象局地震測報中心為監測並蒐集臺灣地區地殼活動資料,自1993年起逐年設置全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS)觀測站,至2005年底止已完成150座測站之建置,除了可以量測伴隨大地震出現的顯著地表位移之外,其所蒐集之地震前、後地殼微小變形資料,亦有助於地殼運動及地震潛勢的瞭解。地殼受應力作用蓄積能量而引發地震,故地震發生前地殼可能會產生微小變形,因此運用衛星定位科技,以連續記錄方式量測地殼活動,可作為觀測地震前兆的一種方法。

1999921凌晨147分發生之集集地震,於車籠埔斷層附近之地下水位觀測井皆觀測到明顯的同震水位變化,且地震前車籠埔斷層附近超過50口井的地下水位出現明顯升降改變的變化。世界上一些大地震發生前也曾觀測到水位異常變化,推斷應是地震前岩體受應力作用而產生微小裂隙,導致孔隙率與滲透率改變,進而產生地下水位變化,因此地下水之水位變化可反應出岩體應變。故觀測地下水位的變化亦有助於地震前兆現象的掌握。

本中心為積極進行地震前兆研究,整合包括全球衛星定位系統及地震地下水觀測系統成為臺灣地球物理觀測網(Taiwan Geophysical Network for Seismology, TGNS)(圖3-27),視需要選擇合適地點增設測站,以兼顧觀測及地震相關研究的需求,未來更將納入如地磁觀測等其他地震前兆觀測系統,使得臺灣地球物理觀測網更趨完整,期望能充分掌握大地的脈動,以保障人民生命財產的安全。

(ㄧ)全球衛星定位系統

依據板塊構造學說,地球內部應力變化會對於外表地殼形變有所影響,進而造成地表位移速度的改變,所以地表上任何一點不正常的移動變化,都有可能代表著該區域應力的累積或釋放。利用全球衛星定位系統監測地表的運動是一種相當準確且有效的方法,密集的GPS測量可以觀察地殼形變運動與地震發生的相關性,估算當前的斷層滑移率,並與地層平均滑移率的紀錄進行比較,推算斷層的地震潛勢,獲得震前、同震及震後的地殼變形特性,以便更瞭解地震的震源機制與地殼應變能量的累積及釋放,進而評估斷層活動性對地震災害之影響。

1系統架構

目前中央氣象局全球衛星定位系統在臺灣地區共設置150站(圖3-27),GPS觀測網之系統架構可以分成3部分,包括GPS接收儀器、資料傳輸線路以及中心資料接收:

1GPS接收儀器

GPS接收儀器部分包含了衛星接收儀、天線盤及氣象儀器,早期的衛星接收儀如AOA SNR8000,只能收取雙頻48 channel資料,也就是只能記錄48顆衛星的資料而已,隨著時代的演進,2001年採購的LEICA RS500已經擴充至雙頻12 channel2006年採購的Trimble NetRS儀器還附加網路功能,可直接連上ADSL線路,隨時隨地無須接收系統即可直接連上接收儀觀察衛星資料並下載資料,對於觀測業務有相當大的助益,而氣象儀的裝設更可以修正載波訊號傳遞之對流層遲滯,同時亦可將觀測之溫度、相對濕度及氣壓等氣象資料傳回,這對本局氣象觀測也有莫大助益。

2)資料傳輸線路

GPS系統資料傳輸的方式相當多樣化,除一般的市話撥接傳輸、ADSL傳輸之外,尚有行動電話GSM撥接、3G行動上網等傳輸方式,如此多的傳輸方式最主要是由於本局GPS站有部分是設置在人煙稀少的地方,而這些區域根本沒有電話跟網路線路,只能仰賴無線傳輸如GSM撥接、3G行動上網等方式。目前大部分的測站都具備兩種傳輸線路,以確保當其中一條線路故障時,仍可以由另外一條線路將資料即時傳回。

3中心資料接收

依據不同的接收儀器種類,中心資料接收系統也不盡相同,譬如LEICA RS500所使用的接收系統是CRNet,此系統固定每2小時會以市話撥接連結外站,將最新的觀測資料抓取回來;而Trimble5700則有一部份是由GPSNET軟體接收,另一部份則是由rfile程式連線接收,同樣也設定固定時間進行接收作業TrimbleNetRS接收儀可以直接自網路連上儀器抓取資料。各系統傳回的資料都會匯集至本局工作站一併儲存備份,以方便進行接下來的資料解算。

2、觀測成果

1臺灣地區地表變形的趨勢

A.臺灣地區速度場分析

觀察2004年至2008年的平均水平絕對速度場部分(圖3-28),較大的水平地表位移速度發生在宜蘭地區、花東地區及高屏地區。宜蘭地區最大水平速度為6.3 cm/yr,方位角為132.17˚,發生在蘇澳站(SUAO);而花東地區最大水平速度為4.12 cm/yr,方位角為225.88˚,發生在卑南站(PEIN);高屏地區最大水平速度為4.93 cm/yr,發生在小琉球站(LIUC),方位角為212.76˚。整體而言,臺灣北部的速度場呈現東南向,且速度量值變化不大;臺灣西部的速度場呈現東南向,且愈往中央山脈,其速度量值愈小;臺灣西南部的速度場呈現由東南向轉西南向的變化,此速度方向的轉折顯示西南部的脫逸構造(Ching, 2007);臺灣東部的速度場呈現西北向,且由花東縱谷東邊至縱谷西邊,速度量值明顯變小。

觀察2004年至2008年的平均垂直絕對速度場部分(圖3-29),較大的地表抬升速度發生在臺東及中央山脈地區,臺東地區最大抬升速度為1.52 cm/yr,發生在興隆站(SINL);而中央山脈地區最大抬升速度為1.27 cm/yr,發生在梅峰站(MFEN),地表抬升乃受到歐亞大陸板塊及菲律賓海板塊的擠壓所致。較大的地表下降速度發生在花蓮及雲林地區,花蓮地區最大下降速度為1.83 cm/yr,發生在大興站(DSIN);而雲林地區最大下降速度為-4.59 cm/yr,發生在芳苑站(FUNY),雲林地區地表下降速度如此迅速,推測應受當地長期超抽地下水所致。

B.臺灣地區速度剖面分析

綜合中央氣象局、中央地質調查所及中研院地球科學研究所的2008GPS觀測資料,我們可以得到臺灣地區2008年的水平速度場圖(圖3-30)及水平應變場圖(圖3-31),接著我們分析臺灣地區四個區域的速度剖面(圖3-32),以探討各區域的地表變形特性,此四個速度剖面分別為宜蘭、中部、高屏及花東剖面。為分析方便,宜蘭區域採用絕對水平速度場,而其他三個區域採用相對水平速度場,各區域的地表變形特性簡單敘述如下

(A)宜蘭區域速度剖面

絕對水平速度場從西北向東南逐漸遞增,顯現區域處於拉張狀態,與本區域處於弧後拉張區域相符合(圖3-33)。由於此區域在中央地質調查所公告的臺灣活斷層分布圖(2000年版)中並無斷層,因此我們以牛鬥斷層及200536的宜蘭雙震的餘震線性分布(圖3-34)做為此區的構造線。

(B)中部區域速度剖面

由西向東愈靠近中央山脈,則相對水平的速度量值愈大,顯示區域正處於應力壓縮狀態(圖3-35)。

(C)高屏區域速度剖面

相對水平速度的方向由西向東呈現順時針旋轉,且愈接近西北濱海的速度有減小的趨勢。潮州斷層兩側水平速度並沒有明顯的差異,而旗山斷層兩側速度明顯不相同,兩側速度的差異表示著斷層處於壓縮且呈現右移錯動(圖3-36)。

(D)花東區域速度剖面

花東縱谷處於歐亞大陸及菲律賓海板塊的交界,縱谷兩側速度有很明顯差異,此區域的相對水平速度方向,由北往南有逆時針旋轉的趨勢。鹿野及利吉斷層是花東區域南邊明顯的界線,兩側速度場表現形式不同(圖3-37)。

2)臺灣地區地表變形與地震的關係

本局在集集地震後開始密集地建置GPS觀測站,因此在集集地震後,我們對於地表的同震變形(co-seismic deformation)擁有大量的GPS觀測紀錄。至今有三個地震發生較大的地表同震變形,此三個地震分別為2002331的花蓮外海地震、20031210日的臺東成功地震及20061226的恆春地震,分別敘述如下:

A.花蓮外海地震

2002331的花蓮外海地震,其震央在花蓮外海,芮氏規模(ML)為6.8,深度為13.81公里。有15GPS測站觀測到較明顯的同震變形量(表3-6),其中離震央最接近的測站為蘇澳站(SUAO),它與地震震源的距離約為63.33公里。蘇澳站的最大同震位移量在東西方向為6.51公分;在南北方向為-8.93公分;在垂直方向為-1.84公分,從其時間序列上可見到明顯的同震變形(圖3-38)。分析水平向的同震變形位移量及其方位角,在蘇澳站的最大水平向同震變形位移量為11.05公分,而方位角為143.92°。蘇澳站以北的測站,其同震變形為東南方向,方位角介於126.26°173.52°之間;而在環山站(HNSN)以南的測站,其同震變形為西北方向,方位角介於280.81°357.69°之間(圖3-39)。

B.臺東成功地震

20031210的臺東成功地震,其震央在臺東成功的沿岸處,芮氏規模(ML)為6.42,深度為17.73公里。有6GPS測站觀測到較明顯的同震變形(表3-7),其中離震央最接近的測站為成功站(CHEN),它與地震震源的距離約為18.26公里。成功站的最大同震位移量在東西方向為13.04公分;在南北方向為12.20公分;在垂直方向為20.28公分,從其時間序列上可見到明顯的同震變形(圖3-40)。分析水平向的同震變形位移量及其方位角,在成功站的最大水平向同震變形位移量為17.86公分,而方位角為46.89°(圖3-41)。

C.恆春地震

20061226的恆春地震有兩個主震,其震央皆在屏東恆春的外海,第一個地震的芮氏規模(ML)為6.96,深度為44.11公里;第二個地震的芮氏規模(ML)為6.99,深度為50.22公里。有14GPS測站觀測到較明顯的同震變形量(表3-8),其中離震央最接近的測站為恆春站(HENC),它與地震震源的距離約為62.06公里(以第二個地震計算)。恆春站的最大同震位移量在東西方向為-7.26公分;在南北方向為0.09公分;在垂直方向為-6.58公分,從其時間序列上可見到明顯的同震變形(圖3-42)。分析水平向的同震變形位移量及其方位角,在恆春站的最大水平向同震變形位移量為7.26公分,而方位角為270.70°圖3-43)。

3臺灣地區活斷層兩側的地表變形監測

結合中央氣象局、中央地質調查所及中研院地球科學所的GPS測站資料,我們可以對臺灣地區活斷層兩側的地表變形作較有效地監測。理論上,當我們已知一個長期的斷層兩側地表變形速度,則此長期的速度值即可以做為斷層兩側地表變形速度的背景值。此背景值即可與短期的斷層兩側地表變形速度來做比較,一旦兩者之間出現較大的差異,則可將其視為一個異常現象,此異常有可能是大地震發生的徵兆。在此以彰化斷層為例,說明斷層兩側地表變形監測的成果。

A.彰化斷層兩側地表變形的長期趨勢

彰化斷層目前為一存疑性的逆移盲斷層,地表沒有斷層露頭證據,其在地表上的位置仍具不確定性。彰化斷層介於烏溪至濁水溪之間,總長約為32公里,可依地形特徵分為三段,分別為彰化-花壇段、花壇-員林段及員林-二水段。由於在彰化斷層周圍的測站中,只有鹿港站(LUKN)、彰師大站(CHUA)、埔心站(PUSN 及八卦山站(PAKU 有較長期的觀測資料,所以我們選擇LUKN-CHUAPUSN-PAKU的二條基線(圖3-44)來觀察斷層兩側地表的長期變形趨勢,分析時間從2003年至2008年,總共6年。

LUKN-CHUA的時間序列可發現(圖3-45),在東西方向鹿港站相對於彰師大站往西移動的速度不明顯,每年只有約0.04公分;在南北方向鹿港站相對於彰師大站往南移動,每年約0.17公分;而在垂直方向鹿港站相對於彰師大站往下降,每年約0.24公分

PUSN-PAKU的時間序列可發現(圖3-46),在東西方向埔心站相對於八卦山站往東移動,每年約0.42公分;在南北方向埔心站相對於八卦山站往北移動的速度不明顯,每年只有約0.03公分;而在垂直方向埔心站相對於八卦山站往下降,每年約1.36公分

綜合而論,LUKN-CHUA基線橫跨的是彰化斷層的北段,結果顯示斷層北段左移較逆衝的現象明顯;而PUSN-PAKU基線橫跨的是彰化斷層的中南段,結果顯示斷層中南段的逆衝現象明顯,斷層中南段的活動跡象較北段活躍。

B.彰化斷層兩側地表變形的短期趨勢

在斷層北段我們選擇GS21-GS22LUKN-CHUA的二條基線(圖3-47),而在斷層中南段我們選擇GS24-GS25PUSN-PAKUGS27-GS26的三條基線來觀察斷層兩側地表2008年的短期變形趨勢。

GS21-GS22的時間序列可發現,在東西方向GS21站相對於GS22站往東移動,每年約0.27公分;在南北方向GS21站相對於GS22站往南移動,每年約0.19公分;而在垂直方向GS21站相對於GS22站往上升,每年約0.07公分

LUKN-CHUA的時間序列可發現,在東西方向鹿港站相對於彰師大站往東移動,每年約0.01公分;在南北方向鹿港站相對於彰師大站往南移動,每年約0.19公分;而在垂直方向鹿港站相對於彰師大站往上升,每年約0.51公分

GS24-GS25的時間序列可發現,在東西方向GS24站相對於GS25站往東移動,每年約0.34公分;在南北方向GS24站相對於GS25站往南移動,每年約0.14公分;而在垂直方向GS24站相對於GS25站往上升,每年約0.01公分

PUSN-PAKU的時間序列可發現,在東西方向埔心站相對於八卦山站往東移動,每年約0.15公分;在南北方向埔心站相對於八卦山站往南移動,每年約0.05公分;而在垂直方向埔心站相對於八卦山站往下降,每年約0.11公分

GS27-GS26的時間序列可發現,在東西方向GS27站相對於GS26站往東移動,每年約0.27公分;在南北方向GS27站相對於GS26站往南移動,每年約0.05公分;而在垂直方向GS27站相對於GS26站往上升,每年約0.32公分

比較彰化斷層兩側地表變形的長期及短期速度(表3-9),LUKN-CHUA基線及GS27-GS26基線在垂直向的速度變化較大,其長期速度在垂直向分別為-0.24 cm/yr-1.36 cm/yr ,而在短期分別為0.51 cm/yr0.32 cm/yr。彰化斷層在短期的垂直向速度變化較大是否代表什麼意義,仍須更進一步的觀察及追蹤。

(二)地震地下水觀測站

世界上一些大地震發生前後曾觀測到水位異常變化,因此推斷地下水之水位變化可反應出岩體應變。地下水變化之理論以地震前岩體因受應力作用而產生微小裂隙,導致孔隙率與滲透率改變,進而產生地下水位變化,因此觀測地下水位的變化將有助於地震前兆現象的掌握。

1、系統架構

中央氣象局現階段監測地下水位即時變化的測站有6個站(圖3-27),各測站水位資料皆以1HZ的取樣率即時傳回至臺北中心站。為修正並排除地下水位受降雨、大氣壓力因素影響導致的水位變動,系統會同時接收氣象局所屬雨量站之即時雨量觀測資料,並於觀測井增設氣壓儀傳回即時氣壓資料。各項接收資料彙整後,以網頁即時展示供中心人員即時監測水位變化。

由於影響地下水水位變化的因素很多,包含構造及非構造因素(地潮、大氣壓力、降雨與人為補注)等影響,非構造因素如人為補注影響可選擇適當的觀測井避免,而較明顯的地潮、大氣壓力與降雨等因素的變化,則需經由理論與觀測值推算所扣除,剩餘與地震有關的構造因素則是因大地構造應力產生岩體體積的應變使孔隙水壓變化,進而反應在含水層地下水位的變動。目前資料處理的方向為針對各測站接收的紀錄資料做非構造因素影響量之分析,期望能將非構造因素排除後,對地下水水位因地震所產生之應變模式做更有效的掌握。

2、觀測成果

1臺灣地區地下水水位變化之長期趨勢

由各測站建站迄今累積的資料分析其水位變化幅度,花蓮站水位日變化幅度約為±4cm,長期月變化幅度約呈±10cm之震盪趨勢,通常在密集降雨1-3天後才會有明顯的地下水位上升的趨勢。壯圍站水位日變化幅度約為±1cm,長期月變化幅度約呈±15cm之震盪趨勢,短期趨勢受降雨影響大,當降雨量少,水位下降幅度快。那菝站水位日變化幅度約為±1.5cm,長期月變化約呈15cm之上升趨勢,水位長期趨勢為上升且水位變化相當穩定。六甲站水位日變化幅度約為±1cm,長期月變化約呈5cm之上升趨勢,水位變化相當穩定,長期趨勢與那菝站類似,但上升幅度較那菝站緩慢。東和站水位日變化幅度約為±2cm,長期月變化依季節性約呈100~200cm之上升或下降趨勢,由於近地下水補注區,水位受到季節性趨勢影響大。赤山站水位日變化幅度約為±1cm,長期月變化依季節性約呈100cm之上升或下降趨勢,離地下水補注區近,受到季節性趨勢影響,變化趨勢以乾季、濕季呈現兩極端的水位持續下降與上升趨勢。

2臺灣地區地下水水位變化與地震之關係

A.同震水位變化

各測站自開始觀測到2008年已累積豐富的同震紀錄,亦有多次同震造成的地下水水位明顯階變。以2006411802TST)臺東地區ML規模6.23的地震為例,最靠近震央的赤山站的水位階變約為6公分,其他測站亦可收到清楚的同震水位變化(圖3-48)。分析水位階變初步可歸納出臺灣地區發生規模大於6的地震則至少有一站可以觀察到水位階變。

200412260858TST)發生於印尼蘇門達臘島MW規模9.1的地震,那菝站及花蓮站兩站均可記錄到表面波造成非常明顯的水位變化(圖3-49)。

B.異常水位變化

花蓮站因距離海岸近,因此地下水水位資料受潮汐影響很大,潮汐日變化及每月大、小潮的變化相當明顯。在排除降雨與人為抽水影響後分析其水位變化,除豐富的同震紀錄外,截至2008年在地震前觀測到水位明顯異常變化之紀錄達21次。

將震前水位異常變化型態初步分成上升型、下降型與引潮力影響型(圖3-50)。分析水位異常開始至地震發生的時間,最短只有1小時,最長則約達5天。

然而花蓮站所收到的紀錄裡,仍可觀測到19次水位異常卻無地震發生的情形。因此仍需長期監測累積更多水位異常的紀錄與地震資料,以期進一步分析水位變化與地震前兆之關聯性。

五、未來工作規劃

(一)升級CWBSN儀器設備

中央氣象局地震觀測網的建置時間已經超過10年以上,在評估系統實際運作的狀況,以及參考近年來地震儀器設備以及資料傳輸技術更新的情形,計畫升級目前的地震觀測系統。根據規劃,在儀器方面,計畫把地震儀全面汰換成現階段全世界普遍使用的24位元地震儀,將地動訊號的動態記錄範圍提高至144dB。在傳輸線路使用方面,考量目前網路通訊線路的普及性,通訊費用也較為低廉,因此計畫把數據專線傳輸的方式全面更改為Frame-Relay的方式,並把取樣率調高為每秒100點,增加即時地動訊號頻寬的分析範圍。資料的整合也是未來將要面臨的挑戰,由於目前觀測網各類型的儀器是經過數年的時間陸續建置完成,所以在資料分析時產生資料整合的問題,未來在更新儀器及傳輸方式時,必須將資料整合的工作也一併考慮進去。

(二)建置山區自由場強震站

基於地震防災目的需求,強地動觀測計畫設站標的多集中在人口密集的都會區,由於臺灣地區孕震構造複雜,為滿足地震學門研究需要,提供國土資源規劃參考,本局著手規劃山區強震站的建立,依序分期建置北部、中部以及南部山區之強震站,這些山區強震站必要時可提升為即時站,以監測山崩、土石流之地動狀態,發展多功能觀測效益。臺灣山麓占全島面積三分之二以上,山區強震網的建立,可使強震觀測資料於平面分布上更趨於理想化,特別有助於山脈地體構造、震波傳遞研究,同時增加強震即時監測網機動調整能力。截至2008年底已完成57座山區強震站之建立(圖3-51),累計收錄超過60個地震事件,360餘筆山區強震紀錄。

(三)井下地震儀觀測站

地震測報中心將持續推展強地動觀測計畫,主要在建置「新一代地震觀測系統」,將現代化的地震觀測儀器裝設在地表下300公尺深或接近岩盤之位置。此一作為可有效降低地震訊號之背景雜訊,提供高品質的地震紀錄,對於地震測報作業參數的計算有相當大的助益,例如應用於地震初達波之研究,快速推估地震規模,對於強震即時警報作業,提供極具價值之資訊;另外對地震的研究,包括震源破裂、震波傳遞及場址效應,亦可提供很好的資料。2008年本局已於淡水、頭城、宜蘭、南山、南澳及花蓮建置6井下地震儀觀測站(圖3-52),每站安裝儀器包括井下寬頻地震儀、井下強震儀與地表強震儀,共計9頻道地震訊號,由中華電信網路專線傳回臺北地震測報中心。往後並以此為規範,逐年擴建,建置功能齊全之地震觀測站。

(四)臺灣東部海域海底地震儀觀測站

中央氣象局同時規劃在臺灣東部海域裝置電纜式海底地震儀(圖3-52),由於臺灣的地震將近70%是分布在海域,現有的陸上地震站尚不足以提供有效的監測,因此在臺灣東部海域設置海底地震儀,可將地震涵蓋在地震網內,縮小測站分布最大空區夾角,使得海域和近岸的地震定位問題可以改善,同時也能縮短海域地震測報的時間。

(五)地磁觀測站

為使臺灣地球物理觀測網更臻完善,未來本局之地球物理觀測將納入地磁觀測的部分。進行大地磁力的觀測除可擷取更加完備的地球物理資料,以瞭解整個臺灣地區的地下構造,更可觀測地震發生前後的地磁場擾動現象,尋找大地震發生與地磁場異常的關聯性。

目前中央氣象局已在臺灣地區整合完成11個地磁觀測站(圖3-53),包括選定為參考基準站的金門站及其它10個地震活動度較高之地區。各觀測站皆安裝精度為0.1 nT的全磁場強度磁力儀,儀器取樣率為每秒一個觀測值,並透過ADSL即時將資料傳回局內後,彙整在地磁資料庫中。透過訊號傳輸技術之改進,磁力觀測已進入到即時監測的階段,未來地震中心將分析此寶貴的地磁資料,尋找大地震發生與地磁場異常的關聯性,並探討其可能的物理機制。

 


3-1、不同觀測階段之各項地震統計資料。

不同觀測階段

地震個數

最大規模

最小完整規模

數位資料量

1900-1972機械式觀測

3,029

8

4.7

~257KB

1973-1990網連化觀測

91,786

7

2.4

~66MB

1991-2008現代化觀測

336,057

7.3

2.0

~474GB

1991-1993觸發式記錄

14,898

5.89

2.7

~17GB

1994-2008連續式記錄

321,157

7.3

2.0

~458GB

2004-  (原始連續紀錄)

 

 

 

一年約1.5T

 

 

3-2、中央氣象局地震速報系統成功測報之災害性地震資料表。

編號

地震時間

緯度(°N)

經度(°E)

深度(Km)

規模

災害統計*

自動測報秒數

人員死亡

人員失蹤

人員受傷

房屋全倒

房屋半倒

1

1998/07/17

12:51:15

23.50

120.66

2.8

6.2

5

0

28

18

165

70

2

1999/09/21

01:47:15

23.85

120.82

8.0

7.3

2415

29

11305

51711

53768

102

3

1999/10/22

10:18:56

23.52

120.42

16.6

6.4

0

0

262

7

62

67

4

2000/05/17

11:25:46

24.19

121.10

9.7

5.6

3

0

8

0

0

65

5

2000/06/11

02:23:29

23.90

121.11

16.2

6.7

2

0

40

0

0

76

6

2001/06/14

10:35:25

24.42

121.93

17.3

6.3

0

0

3

0

0

94

7

2002/03/31

14:52:50

24.14

122.19

13.8

6.8

5

0

269

6

0

103

8

2003/12/10

12:38:13

23.07

121.40

17.7

6.4

0

0

15

0

0

81

9

2004/05/01

15:56:11

24.08

121.53

21.6

5.3

2

0

1

0

0

62

10

2006/04/01

18:02:19

22.88

121.08

7.2

6.2

0

0

37

14

7

69

11

2006/12/26

20:26:21

21.69

120.56

44.1

7.0

2

0

42

3

4

89

*:資料源自內政部消防署網站。


3-3、寬頻地震波形資料截取區分。

區分

最小規模

震央距

截取地震波長

Local

4.0 M

Dist. 10°

6 min. -o-  10min.

Range1

5.0 M

10° Dist. 40°

6 min. -o-  60min.

Range2

5.5 M

40° Dist. 150°

o-  90min.

Range3

5.5 M

150° Dist. 180°

o- 120min.

震央距參考點(Reference point121°E23.5°N

o 發震時間(origin time

 

 

 

3-4、中央氣象局購買的各型強震儀三個分量的方位與極性表。

TYPE

COMPONENT

POLARITY

CH1

CH2

CH3

V

N

E

A800

V

NS

EW

UP

UP

UP

A900

V

NS

EW

UP

UP

UP

A900A

V

NS

EW

UP

UP

UP

IDS-3602

V

NS

EW

UP

UP

DOWN

IDS-3602A

V

NS

EW

UP

UP

DOWN

K2

NS

V

EW

UP

DOWN

DOWN

ENTA

NS

V

EW

UP

UP

UP

CV574C

V

NS

EW

UP

UP

UP

CV575C

V

NS

EW

UP

UP

UP

SMART24A

V

NS

EW

UP

UP

UP

 

 

 


3-5、各年度所收錄的強地動紀錄數目表。

年份

結構物強震資料

自由場強震資料

1991

0

1,455

1992

4

1,715

1993

110

3,449

1994

673

10,914

1995

1,341

15,413

1996

817

9,069

1997

343

7,757

1998

393

9,371

1999

2,461

63,766

2000

1,664

25,443

2001

359

14,346

2002

644

22,199

2003

653

18,400

2004

759

15,327

2005

1,307

18,905

2006

580

13,858

2007

650

5,187

Total

12,758

258,609

 

 


3-62002331花蓮外海地震同震變形位移量統計表

Sta

E(cm)

N(cm)

U(cm)

Horizon(cm)

Azi(degree)

SUAO

6.51

-8.93

-1.84

11.05

143.92

PEPU

-0.49

0.33

-0.03

0.59

303.93

HUAL

-0.31

0.88

-0.87

0.93

340.53

TUNM

-0.29

0.41

-0.05

0.50

324.84

ILAN

0.33

-2.93

0.70

2.95

173.52

SLIN

-0.03

0.62

-0.65

0.62

357.69

HNSN

-0.22

0.04

0.19

0.22

280.81

HUAN

-0.14

0.20

0.38

0.24

326.18

THAI

0.58

-0.42

-0.27

0.72

126.26

FIVE

0.88

-2.81

-0.17

2.94

162.68

BANC

0.29

-1.58

0.22

1.60

169.54

PLAN

0.32

-0.37

0.02

0.49

138.93

KSHI

0.61

-0.68

-0.13

0.91

138.16

HSIN

0.41

-0.47

-0.47

0.62

138.67

SFON

0.41

-0.49

-0.18

0.64

140.24

 

 

3-720031210日臺東成功地震同震變形位移量統計表

Sta

E(cm)

N(cm)

U(cm)

Horizon(cm)

Azi(degree)

CHEN

13.04

12.20

20.28

17.86

46.89

YULI

0.66

1.17

-1.22

1.34

29.54

LONT

-0.33

-1.51

2.76

1.55

192.22

TTUN

-1.82

-3.01

0.07

3.51

211.12

YUSN

1.19

-1.33

1.48

1.78

138.27

GAIS

3.80

-1.37

0.20

4.04

109.81

 

 


3-820061226恆春地震同震變形位移量統計表

Sta

E(cm)

N(cm)

U(cm)

Horizon(cm)

Azi(degree)

HENC

-7.26

0.09

-6.58

7.26

270.70

LIUC

-1.34

-3.86

-1.21

4.09

199.15

JLUT

-1.30

0.16

-0.38

1.31

277.05

CLON

0.24

-0.14

0.13

0.27

120.96

NJOU

-0.60

0.73

-0.49

0.94

320.93

DAJN

-0.94

0.85

-1.04

1.26

312.21

SGAN

0.14

-0.49

0.31

0.50

164.48

PTUN

-0.68

0.89

0.42

1.12

322.60

SAND

0.33

0.79

0.87

0.86

22.79

LIKN

-0.28

0.98

0.44

1.02

344.06

CTOU

-0.25

0.41

0.09

0.48

329.26

AKND

0.19

0.40

0.47

0.44

25.35

MITO

-0.93

0.97

-0.43

1.34

316.09

NEMN

-0.11

0.50

-0.23

0.51

347.87

 

 

3-9、彰化斷層長期及短期不同基線的速度整理表

2003年至2008年的速度(cm/yr)

 

彰化斷層北段

彰化斷層中南段

LUKN-CHUA

PUSN-PAKU

E-W

-0.17

0.03

N-S

-0.04

0.42

U-D

-0.24

-1.36

2008年的速度(cm/yr)

 

GS21-GS22

LUKN-CHUA

GS24-GS25

PUSN-PAKU

GS27-GS26

E-W

-0.19

-0.19

-0.14

-0.05

-0.05

N-S

0.27

0.01

0.34

0.15

0.27

U-D

0.07

0.51

0.01

-0.11

0.32

 

 

 

 


圖3-1、中央氣象局地震觀測網測站分布圖。


圖3-2SDPICP地震測報系統架構之示意圖


圖3-3NSDP地震測報系統架構之示意圖。


a

b

3-4(a)19912008地震震央分布圖(共336,053個地震)。(b)19912008規模大於3之三維地震震源分布圖(共36,716個地震)。


a

b

3-5(a)地震規模-累計個數分布圖。(b)CWBSN的觀測效能,等值線為可觀測到的最小完整規模。


圖3-619912008年共2,243個由短週期地震紀錄分析所獲之P波初動解之分布圖。


圖3-7、臺灣地區20世紀以來災害性地震之震央分布圖;圖中標示編號之實心星形為地震速報系統成功測報之地震,地震編號資訊請參考表3-2


圖3-8、中央氣象局地震速報系統之系統架構圖。


圖3-9、中央氣象局有感地震速報作業流程圖。


圖3-10200641規模6.2臺東地震之發布過程歷時圖。


圖3-112001年至2008年子網自動定位與人工定位之比較圖。


圖3-122001年至2008年子網計算規模與人工計算規模之比較圖。

 

圖3-132001年至2008年子網反應時間統計圖。


圖3-14200641臺東地震預警成效示意圖。


圖3-15、中央氣象局海嘯警報發布作業流程圖。


圖3-16、自1996年至2007年,BATS寬頻地震網在Local區域截取地震波形資料之地震分布圖。


圖3-17、自1996年至2007BATS寬頻地震網在Range1Range2區域截取地震波形資料之地震分布圖。


圖3-182004年至2008年中央氣象局共求得676CMT震源機制解。


圖3-19、臺灣強地動觀測網測站分布圖。


圖3-20、自由場強震站站房基座(上、中圖)及玻璃纖維保護蓋(下圖)尺寸示意圖。


圖3-2120061226恆春地震自由場強震站(站碼KAU082)收錄紀錄波形時間歷時圖(左圖為第1個地震,右圖為第2個地震)。


圖3-22、依據20061226恆春地震自由場強震資料所繪製之震度等值圖。


圖3-231999Mw規模7.6之集集地震,TSMIP測站代碼TCU052東西向紀錄之原始資料與基線修正後之時間歷時波形(由上到下分別為加速度、速度及位移紀錄);修正後得到測站有向西357.7公分的位移,相距2.7公里GPS測站則量測到向西342.3公分的位移。圖中T1T2T3時間表示修正時間點位置。


圖3-24、設於臺東高商的結構物強震站安裝感應器位置示意圖。


圖3-25、臺東高商各頻道所收錄20061226恆春地震第1個地震的波形時間歷時圖。


圖3-26、臺東高商各頻道所收錄20061226恆春地震第二個地震的波形時間歷時圖。


圖3-27、臺灣地球物理觀測網測站分布圖。


圖3-28、臺灣地區20042008年平均水平絕對速度場圖。


圖3-29、臺灣地區20042008年平均垂直絕對速度場圖。


圖3-30、臺灣地區2008年平均水平絕對速度場圖。


圖3-31、臺灣地區2008年平均水平應變場圖。


 

圖3-32、臺灣地區四個區域剖面的位置圖。


圖3-33、宜蘭區域速度剖面結果(2008年絕對速度),深色虛線表示牛鬥斷層之構造線,淺色虛線表示200536的宜蘭雙震的餘震線性分布。

 

 

圖3-34200536宜蘭雙震的餘震分布星形表示主震


圖3-35、中部區域速度剖面結果(2008年相對速度)。

 

 

圖3-36、高屏區域速度剖面結果(2008年相對速度)。


圖3-37、花東區域速度剖面結果(2008年相對速度)。

 

圖3-38、蘇澳站(SUAO)的時間序列圖(直線表示花蓮外海地震)。


圖3-392002331花蓮外海地震水平向同震變形分布圖。

圖3-40、成功站(CHEN)的時間序列圖(直線表示臺東成功地震)。


圖3-4120031210日臺東成功地震水平向同震變形分布圖。

 

圖3-42、恆春站(HENC)的時間序列圖(直線表示恆春地震)。


圖3-4320061226恆春地震水平向同震變形分布圖。


圖3-44、彰化斷層周遭GPS測站分布圖(粉紅色虛線段表示所選長期基線)。

 

圖3-45、鹿港站(LUKN-彰師大站(CHUA)的時間序列圖。


圖3-46、埔心站(PUSN-八卦山站(PAKU)的時間序列圖。

 

圖3-47、彰化斷層周遭GPS測站分布圖(粉紅色虛線段表示所選短期基線)。


圖3-48200641ML6.23臺東地震在赤山站之同震階變紀錄。

 

 

圖3-4920041226Mw9.1印尼蘇門達臘島地震在那菝站及花蓮站之表面波同震紀錄。


圖3-50、花蓮站地震地下水觀測井地震前水位異常紀錄(粗黑線:花蓮站地下水位,細黑線:花蓮站預測天文潮)。


圖3-51、山區強震站位置分布圖。


圖3-52、中央氣象局井下地震儀觀測站與東部海域海底地震儀觀測站位置圖。


圖3-53、中央氣象局地磁觀測網測站分布圖。