0206地震 評論

台灣地震模型團隊:殺人的不是地震

台南地震造成重大傷亡。在地震工程界有個俗語:「地震不殺人,但建築物會。」(Earthquakes do not kill, buildings do.)地震災害是可以被預防的,可以透過歷史紀錄、地質,以及工程地震的觀點,瞭解自身所處環境的地震危害,並藉由政策制定與保險制度,落實防災與減災之功效。
相較於其他科學,地震學是一個較為年輕的學科。現代地震儀的觀測史更從19世紀才開始。然而,大地震的週期通常是百年、千年的尺度。因此,歷史資料及文獻,就成為從事地震危害評估的重要事證及經驗。多年以來,歷史地震文獻的探究及蒐集,多為分散式及個別式研究,缺乏彙整及統合。
有鑑於此,健行科技大學教授鄭世楠統整18世紀以來台灣地區發生之歷史地震紀錄,建置台灣地震科學中心歷史資料庫。這些歷史資料,勾勒出現代地震儀器未記錄到的地震活動。地質學則提供進一步的驗證與估計。台灣大學地質科學系副教授徐澔德藉由野外調查以及統整相關文獻,定義全台灣可能發生地震的孕震構造、可能發生的最大地震規模,以及斷層發震週期 。
為了進一步量化地震發生機率,科技部邀集大學與產業界專家成立的「台灣地震模型」(Taiwan Earthquake Model,簡稱「TEM」),利用天氣預報陳述降雨機率的概念,估算未來各斷層可能發生地震的機率。結果顯示,由於數條座落於南台灣的構造具有快速的滑移速率,且多數斷層在近百年未發生地震,斷層蓄積較高能量,因此未來發震機率相較其他區域為高。但相對於其他區域,南台灣的斷層分佈雖較密集但長度較短,中規模的地震有較高發震機率,但較大規模地震,如規模7以上地震,相對的機率較低。
台灣地震模型團隊利用天氣預報陳述降雨機率的概念,估算未來各斷層可能發生地震的機率。(資料來源╱台灣地震模型)
台灣地震模型團隊利用天氣預報陳述降雨機率的概念,估算未來各斷層可能發生地震的機率。(資料來源╱台灣地震模型)
中部地區的斷層雖然較長,但是因為1935年新竹—台中地震(獅潭與屯子腳斷層)以及1999年的921集集地震(車籠埔斷層)發生規模7以上的地震,釋放了斷層上的能量,降低了中部地區地震未來30年發生機率。相較之下,於花東縱谷的花東縱谷斷層以及中央山脈構造更有可能發生大規模的地震,所以,在同一時間尺度,東台灣發生規模大於7的地震機率是全台灣最高。

盲斷層也可能帶來地震

此外,過去有許多地震並未被定義其所屬之斷層,例如:本次地震與2010年甲仙地震發生在盲斷層(未出露地表之斷層)上。這些案例凸顯了考量盲斷層造成地震危害的重要性。由於盲斷層並未出露於地表,野外觀測不易,因此台灣地震模型引用氣象局數十載的地震觀測紀錄,評估各區域地震發生頻率,勾勒出發生於次要斷層以及盲斷層的地震活動特性。為了更能夠完整呈現來自不同震源的地震危害,進而參考活動斷層發震機率,我們製作出台灣地震危害分佈圖(見下圖)。由於這項估算總和了所有地震來源造成的危害,所得數值比起僅考慮單一斷層更高。此外,為了讓地震工程學者評估不同樓高建築物的地震風險,呈現不同週期的反應頻譜之振幅—對應約3樓高之低矮樓房的0.3秒反應頻譜、約10樓高之建築的1.0秒反應頻譜。結果顯示,在嘉南平原、花東縱谷地區相較於全台有較高的危害度,而且低矮樓房的建物所遭受到的振動強度較大,必須特別留意其耐震構造的設計。
台灣地震危害分佈圖完整呈現來自不同震源的地震危害,由於這項估算總和了所有地震來源造成的危害,所得數值比起僅考慮單一斷層更高。(資料來源╱台灣地震模型)
台灣地震危害分佈圖完整呈現來自不同震源的地震危害,由於這項估算總和了所有地震來源造成的危害,所得數值比起僅考慮單一斷層更高。(資料來源╱台灣地震模型)
然而,對於地震的發生機制和行為,科學家尚未完全掌握,再加上短暫的地震觀測史、地質與地球物理方法的有效精度,以及地震動輒數百、甚至數千年的發生週期等因素,導致地震預報無法如天氣預報如此精準有效。但透過這些分析,我們仍然可以得到一些有用的資訊,例如,針對地震發生機率較高的斷層,我們可以加強對這些斷層的監測和研究,或是模擬該斷層發生地震時所可能遇到的災害,據以防範。
另外,或可藉由政策的落實,達到防災的功效。如同前述提及的地震工程界俗語:「地震不殺人,但建築物會。」許多悲劇的發生,肇因於建築物抗震能力不佳(或為建築老舊、偷工減料)。有鑑於此,應徹底落實防災型都更與建築法規,降低未來地震發生時人員傷亡以及財產損失;同時考量建築成本與安全之間的平衡點,達到「小震不壞、中震可修、大震不倒」之建物理想狀態。而上述地震災害評估呈現未來強震發生的可能性,應做為建築法規中耐震設計的重要參考依據 。
相關保險業務亦可分攤風險、減低社會衝擊,達到減災之功效。在台灣,地震保險相關業務由政府(金管會保險局轄下財團法人住宅地震保險基金)與民間保險公司承保。透過保險的危險分散機制,將風險分散至政府、國內外再保險市場與資本市場。共同分擔地震造成財務上的損失(如:不動產損害、臨時住宿賠償等)。而保費的制定,則有賴精算師根據學界提供的強震發生的或然率計算。

不能輕忽海嘯等複合式災害

其實地震除了產生強烈震動與地表破壞造成災害,亦可能伴隨次生災害而形成複合式災害,這更是容易被忽略的。以發生於2011年3月11日的日本東北地震為例,除了強震之外,海嘯嚴重襲擊東北沿海地區造成二次災害。更甚者,海嘯導致核電廠設備損毀、輻射釋放之三次災害;此一事件引起全世界對於複合式災害的重視。
雖然台灣這次地震震央位處內陸,誘發海嘯機率較低,然而分別坐落於台灣東北以及南部外海的呂宋海溝以及馬尼拉海溝,皆存在發生大地震進而誘發海嘯之潛勢。因此,我們必須正視複合式災害發生的可能性。
在台灣,海嘯警報的發佈由中央氣象局負責。當氣象局地震速報系統偵測到近海淺層地震規模大於 7.0時,便會發佈海嘯警報,並通報災害防救主管機關以及新聞媒體。然而,若台灣近海隱沒帶破裂所造成的海嘯,海嘯波會在極短時間到達鄰近沿海,此情況將導致海嘯預警時間有限。因此,海嘯防災知識的宣傳與教育,成為海嘯減災不可或缺的一環。然而,令人憂心的是,現今台灣並未規劃全民定期海嘯演習。期望不久的將來,相關單位能夠藉由舉辦定期的演練與宣導,加強海嘯發生時的反應能力。
由於台灣特殊的地體構造環境,導致地震頻仍。我們無法阻止地震發生在這塊土地上,然而,我們卻可仰賴眾人的力量,達到防災與減災之功效:史學家、地質學家,以及地球物理學家的研究勾勒出更精確的地震特性;工程學家與法學家制定出因地制宜的建築法規;精算師藉由保險分散單一事件造成的社會衝擊。但願我們在每次地震的教訓中汲取經驗,在下一次地震發生前做更好的準備。
(作者簡介:由詹忠翰、王郁如、李雅渟、馬國鳳、饒瑞鈞4位台灣地震模型團隊成員合寫。 台灣地震模型團隊由科技部於2012年邀集大學與產業界專家所組成。在2015年發表官方版台灣地區的地震危害潛勢圖。未來將結合地震工程及社會經濟的知識分析地震風險,瞭解地震造成的社會經濟影響。)
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