2016年9月12日 星期一

搞混震度和規模會有什麼問題?



問題是考試會答錯題目不知道你說的「七級地震」和我說的規模7.0地震會不會是同一件事?還有對地震大小的誤會。
截圖自105年國中教育會考第10題

「我覺得這次地震比九二一地震那時候還晃!怎麼規模只有6.2?」
「才沒有,九二一很可怕耶!這次地震都沒有樓房倒掉啊!」


那震度到底是什麼?
多數人們對地震的大小會以「真實感受」來作比較,這的確也是最早的人們想到的觀察方式,這也就是「震度表」的由來。不過你想想,震度表如果單用質性描述地震情況,感覺超不科學的啊~~所以現今我們將地震的震度對應到量化數據,那個數據是PGA(peak ground acceleration),中文叫最大地動加速度,所以以後在地震相關的資訊中看到PGA不要想說那是什麼高爾夫球公開賽,那就是地表的加速度啊!

加速度?速度?差在哪?
加速度在物理量中很容易就可以對應到「力」(譬如牛頓力學的F=ma),所以這東西既可以反映搖晃、也可以用來討論工程耐震設計的規範。所以現在許多國家所使用的震度表中,多半都是以「地動加速度」為基礎。而使用的地震儀也是可以直接得到「地表加速度值」的強震儀。

中央氣象局地震分級表,摘自地震百問
這邊先離題一下,因為地震儀有分位移型、速度型、加速度型三種,除了輸出不同的資訊外,儀器對地震的響應程度不同,現在較靈敏、接收頻率較廣的寬頻地震儀都是屬「速度型」的地震儀。至於為什麼要分這麼多種,則是因為研究和分析地震波的需求不同,越靈敏的或是寬頻地震儀可以知道較完整的地震波資訊,至於強震儀最大的功用就是用於災害地震、了解震度資訊十分有效率。

不過,隨著科技演進以及對地震個案的探究,近來許多地震案例也說明了「震度」不能單只考慮「加速度」,還得考量頻率、速度、搖晃時間等其它地震特性(這部分有點複雜,所以詳見這篇專業分析文章)。不過最簡單直接的原則就是:震度對應的是地表搖晃程度,而每次搖晃的程度都會因為地震的規模、震央距離、震源深而異。

美國地質調查所用的震度階(前兩列是震度的質性描述,第三列是加速度、第四列是速度),摘自http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/shakemap/background.php

地震和規模差異
舉例來說,距離你待的地方10公里遠處發生一次深度10公里、規模6.2的地震,你感受到的震度可能會達到五、六級。但如果當初九二一地震(規模7.3)發生時,你離震央超過了100公里,震度可能只有三、四級而已。這樣一比哪個地震比較大?當然是九二一,但哪個比較晃?得看你住哪囉!
氣象局地震報告中常寫到規模、震度,震度通常會因地而異啊

搞混其實也還好嘛?只是用語差異不是嗎?
至於把這規模和震度這兩件事情搞混,多半應該是用語混淆而導致意義混淆,加正好地震規模和震度數字又看起來相近,由於數字上的「感覺」相近,所以弄混也在所難免。最常看到的明顯誤用,是地震規模加了「級」,例如「7.1級」的地震。雖然看起來還好,但實際上如果把它擺在震度資訊旁,就有錯亂的可能,譬如震源的深度極深(100公里以上)時,規模7.1地震的震央附近,可能最大震度只達2級,可能不太需要緊急避難。然而同樣的規模、深度減為10公里、震度達於7級以上的話,就有可能造成很大的災害,語言的一致有助於事情的理解,隨著我們也開始收到地震速報簡訊、電視跑馬燈等訊息,將這些常見又易混淆的名詞釐清,也有助於自身的防災應用吧!

至於有什麼應用?看到最前面試題講的情境範例了嗎?它講的就是國家地震工程中心所用的振動台,它可以模擬地震的晃動,所以最直接對應的參數應該是「震度」的資訊。國震中心還會用這裝置來推廣科普、辦理比賽,看誰能做出最穩固的「房屋模型」!

以下國家地震工程中心2016年抗震盃比賽時的縮時攝影

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