2016年6月8日 星期三

【國語日報專區】不一樣的地震波


地震的最大特徵,就是地表會產生振動,而人們也因此感覺到搖晃,而振動過於劇烈時,往往會造成災害,那麼地表的振動是怎麼樣傳播的呢?震波傳播方式就是以「波」的方式來傳播,雖然波動不斷的前進,但經過之處的物品並不會跟著向前跑,所以波帶動的是「能量」,並非實體的物質;地震發生的地點就像是丟入池塘的小石頭,而地震波就是像是被激起的漣漪一般。

自然界引發起震的原因主要包括了因地殼運動產生的構造地震,另外還有火山、陷落、隕石撞擊等作用,而全世界絕大多數的天然地震都以構造地震為主,因為地殼在不斷變動的過程中,在地殼岩層中產生大規模破裂時,就引發地震。地震雖然很可怕,但是因為地震波能穿透地層,深入地下,科學家藉由收到的地震波進行分析,了解地底下長什麼樣,就像是我們利用超音波了解身體內臟或是新生兒的樣貌一樣;科學家更進一步利用這樣的技術了解地底下是否有斷層、石油與礦產。但是,天然的地震幾乎不可能預測,科學家是怎麼利用地震波來探測地底下的模樣呢?第一個方式是利用撞擊地面產生的振動,第二個方式則是利用一台振盪式震源車,產生來回擺盪的震波,而如果需要更大的震波,就需要利用引爆炸藥,但由於炸藥會造成破壞,也較少被使用。

利用人工產生的震波,來探索地下構造

炸藥可以製造較強的地震,那麼大規模的爆炸,會造成什麼樣的地震呢?在今年2月12日,北朝鮮發出進行核子試爆成功的聲名,告訴全世界他們進行了核子試爆。這時大家當然感到十分緊張,而美國與鄰近的日本也開始進行相關監測,其中一種方式就是利用「地震波形」。其實早在1960年代,美國已在全世界建立了地震觀測網,除了可以觀察一般天然的地震,也能觀測到核子試爆的地震波。

那麼,要怎麼分辨出是一般的地震,還是像核子試爆一般人為產生的地震呢?前面提到多數天然地震是以構造地震為主,而它產生的地震波和爆炸的波動不同,震波就像是地震的指紋一般,可以幫助我們辨認地震的成因。除了美國的地震觀測網,鄰近的日本也很擔心核子試爆的活動,也把這次北朝鮮的試爆產生的地震波形,和他們過去宣稱的試爆產生的波形、鄰近發生的天然地震波形比對,過去三次的試爆波形十分接近,並且和天然地震的結果大不相同,這表示震波一樣是由人工爆炸造成的。

不同的地震波形(修改自美國地震學研究機構聯合會IRIS)


然而,核子試爆除了會產生震波,也會產生放射性物質,但是在2月12日的試爆後,鄰近的中國、俄羅斯、日本、韓國都還沒有偵測到人工的放射性物質;我們不清楚,到底是北朝鮮的地下試爆的封閉性太好,還是只是引爆大量的炸藥而產生的震波。目前也僅能靠著現有的地震波資料,來估算爆炸的規模。

日本氣象廳對不同試爆與天然地震波的分析(修改自日本氣象廳釋出資料)


而在北朝鮮試爆後的一個星期內,在俄羅斯車里雅賓斯克發生了隕石的撞擊,美國地震調查所也發表了隕石產生的地震波形,長的又和構造性地震、核子試爆產生的震波又不太一樣。雖然很多的問題我們很難直接得到答案,像是地底下長什麼樣子、到底有沒有核子試爆、地震發生的地點和大小等等,但分析不同的地震波,可以幫助科學家尋找解答。
2013.2.15隕石撞墼俄羅斯時,所記錄到的地震波,圖來自美國地質調查所USGS

2016年5月31日 星期二

無論有沒有收到地震速報簡訊,都該想想:多十秒能做什麼?



盼了多年,今(2016)年終於盼到了地震速報(強震即時警報)簡訊的影子!雖然技術上我們早有地震預警(Earthquake Early Warning,指的是地震發生後提前預先警告)的能力,但這最後這一哩路我們走的真久…在5月12日發布時,突顯了通訊端仍然不穩定,而當5月31日北臺灣海域發生規模7.2的地震,仍有許多用戶沒有收到訊息。說起來系統要真正要到「好用」,這條路還沒走到明朗處。不過比起數年前只能大聲疾呼「我們並沒有做的比較差」,至少現在有機會能夠實踐,至於為何拖了這麼久、系統問題在哪,雖然並非此文要討論的重點,但我們可以就目前已知的情報,簡單思考一些問題:



1.早期預警是利用較少的資訊、較短的時間解算地震波,準確程度一定不如之後的地震報告,若因誤差而造成防災策略錯誤,責任歸屬如何算?或是又該如何調整時效和準確度的平衡?

今年5月31日北臺灣外海地震的地震速報通知簡訊截圖,不知道為何有寫「總統提示」?
2.由5/12的簡訊發布狀況可知,扣除重覆發送的之外,還是有人該收到沒收到簡訊、有人則是晚收到(和訊息倒數秒數)簡訊。要如何盡可能的減少這樣的問題?

雖然不能因為上述問題而因噎廢食,但跨入了地震預警的新頁後,隨之而來的問題也會逐漸浮現。上面提到的問題偏向政策與技術,那面對於民眾而言,新的問題和挑戰是什麼呢?



「多那十秒有差嗎?」
「恐怕連跑出門都來不及吧?」
「上FB發文剛好?」

雖然好像是些玩笑話,但不可諱言的,「假如有10秒因應即使到來的震波,我們該怎麼做?」的情境下,我們似乎很難給定一個SOP,應該說真正要「可用的」SOP,會非常的複雜…舉個例子來說好了,當剩下10秒時,我們在浴室、辦公室、臥室、廚房都會有不同的反應,最好的臨機應變,應該是「因地制宜」,或許這句話聽起來就像句廢話,但這就像任何無法預料的災難突然降臨時,我們該做的事。

遇到預料之外的災難時,人的心理狀態和身體反應
包括我自己,很多過往撰文論述地震預警的成效時,經常提及捷運、火車、高鐵、醫院、工廠等可利用自動化的方式,在收到預警的當下作出處置,像是列車減速、手術與工廠作業暫停等措施。然而對於大眾因應預警的策略,除了一些老生常談的概念,也少有更多的著墨。防災必須考量人性,而人性當然就必須從心理的角度切入,John Leach在2004年的一篇研究指出,針對許多災難案例分析,發現人們在遇到突發的災難當下,會有幾種不同的反應,根據他的個案分析結果可以分成三類:

1.不知所措的恐慌,伴隨如尖叫、亂逃等適得其反的行為。約佔10~15%。
2.恐懼災害但沒有即刻辦法執行任何動作。與上述恐慌的不同點在於,是還有行動力,但仍處於正在了解情況、思考解決的方式等狀態下。約佔75%上下。
3.仍然保持冷靜、並有辦法即時做下一步的處理。約佔10~15%。

也就是遇到災難時,除了會有戰或逃(fight or flight)兩種一般認為的策略,還有「凍結」(freeze)的行為,而這種情況通常都是在思考「我該怎麼做」,假如是較簡單的狀況(可能只有一條路可逃、可能只想到一個處理方法)時,大約花上1~2秒鐘,而如果是情況較為複雜,需要花時間了解狀況並思考可能策略,就要花上8~10秒的時間。

收到地震預警時和沒收到的差異
所以我們如果把地震的情境套用在上述分類上的話,當大地震發生時,除了本來就冷靜又加上有良好防震習慣的少數人之外,我們幾乎是沒什麼時間可以逃生的。但假如有收到預警的簡訊,多了5~10秒呢?如果多數的人在遇到地震時,就像上述 Leach 文章中指出的處於「凍結」狀態,那麼多出的時間,就可能幫助他多些時間可以反應。也就是說,地震預警最大的功能是在於提升這種臨災時的心理應對,若是真實遇上,理論上有一定時間的準備一定優於毫無準備。

以日本為例,可能大家看到的都是311震後的實際成效,然而這也是由於2007年開始有緊急地震速報後,經過多年的改進、防災宣導、產業應用等措施而達到的成效,雖然還是有無法挽回的性命,但仍有許多人因此躲過災害,當然也減少了災後的混亂、恐慌的情況。至於要反觀臺灣之前,我們先看看我們和日本面臨的地震威脅差異,再來討論該怎麼做才好。
地震預警技術簡介


地震預警該搭配的防災思維
因為臺灣的地構造和日本還是有差異,主要都會區離多數的孕震帶都非常近,很容易出現地震預警的「盲區」,所以在相同的技術架構下,我們不若日本常有20秒上的預警時間,能有十幾秒就很了不起了!也就是說我們面臨的挑戰不再是時間能否再縮短,而是「時間就這麼短,該做什麼才最有效?」

一樣我們再回想上述遇到災害時會發生「凍結」不動的狀態,以此為出發點,所謂的防災演練、預防措施就能在此發揮功效,甚至配套如學校、百貨、捷運的廣播系統與疏散方式,都是幫助人們盡早找到應對逃生的策略。先不管學校防震演練規畫的方式好不好,這都是一件很嚴謹且重要的事,如果策略能讓我們處於「凍結」狀態的時間從8~10秒縮減成1~2秒,那麼地震預警在此就可以真正發揮效用。

2016 年 5 月 31 日地震過後,新北市
立三重高中學生疏散情形。圖/三重
高中教師徐承義。
有些時候的防災做為,是可以多重應用的,像是最基本的,我們本來就該了解公共空間的火災逃生動線。在主要的地震波過後或是時間夠充裕時,就能利用動線逃生,如果僅僅數秒無法逃出,反而就需要注意門窗或掉落物的位置。最近這起地震發生時筆者正在辦公室,第一時間反應的也是頭上的輕鋼架天花板,故簡訊響起後(此時也正好感受到P波振動)我也準備好要到桌下預備,當然如果沒有桌子呢?

總是有隨身的包包吧?或是最臨近的柱子、矮家具,甚至你的雙臂(手傷總比頭破好吧?),若能平時就將這樣的反應「輸入」腦袋,自然我們就會有多餘的時間「求生」,同樣的無論是政府或與公共相關的產業設施,也該正視臺灣面臨地震的問題,不是只有樓倒了才叫災害,樓倒屋塌最大原因還是老舊和設計問題,屬於長期的規畫,而臨震的應變,卻是一種需要先深植心中的策略。


真正該全面啟動的防災思維
以往我們很習慣的去依賴政府,而政府也常會去回應人民的需求,無論是災後重建,或是預防措施,皆挹注了大量的資源在其中,但在最後那段「深植心中」的宣導規畫,卻沒有足夠的傳播,這點不光政府,任何的媒體,乃至筆者做的都還遠遠不及?以下是一篇八八風災後針對災區居民防災觀念的調查報告:
居民在88風災災後的觀點整理節錄。摘自陳永森(2014),極端氣候影響下潛在災害區居民環境識覺、調適行為之研究-以八八水災後屏東縣林邊鄉與佳冬鄉為例。


可以看出,民眾的防災意識雖提升,知道未來仍會有災害,但民眾與政府都期待著「建設」對防災的幫助,而非主動的去學習防災作為,同樣的,多數的政策執行雖然同樣包括建設和防災宣導,但宣導的成效顯然遠遠不及興建設施。故對此筆者的看法是:我們就是講到爛掉,也非得想盡辦法去做,無論從網路、媒體、學校都得花費更多的心力投注。多說、多做、從小教、學到老…總是要殺出一條生路,求自己的生,也救別人的命。

參考文獻延伸閱讀:

陳永森(2014),極端氣候影響下潛在災害區居民環境識覺、調適行為之研究-以八八水災後屏東縣林邊鄉與佳冬鄉為例。環境與世界,第二十八至二十九期,25~53頁:國立高雄師範大學地理學系。