九月二十一日凌晨,天搖地動驚醒在基隆家中已經入睡的吳逸民(中央氣象局地震測報中心技正)。他的呼叫器響起,面板上的二十個數字,顯示台灣的心臟地帶發生規模七以上的大震,震源很淺,全台震度都在三級以上。他抓起車鑰匙,火速趕往辦公室。
收到呼叫器簡訊的人,除了吳逸民的同事,還有內政部消防署,北、高市府消防局,縣市政府消防隊,以及港務局、港警所。
同時,測報中心另一組電腦也在運作,發送比呼叫器更精確、詳細的電子郵件(包含涵全台震度分布圖),給國內外地震專家及台電、水庫、捷運局等重要單位。電腦並自動在網站上更新,提供給救災和學術單位(見第二九八頁圖)。
定位速度比阪神地震快三十倍
九二一地震後一○二秒,大多數人仍處驚魂未定之際,地震觀測網卻已紀錄、運算,並有近七十個測站自動、即時地回報資訊至氣象局,讓震後來台的美、日地震專家嘖嘖稱奇。一位京都大學教授,已決定以此為題,向日本學界發表報告。
去年三月,《氣象學報》中的一篇文章,曾以台灣的速報系統與美、日經歷類似強震時的反應做比較,結論是一九九四年加州北嶺地震花費三十分鐘,隔年日本阪神地震耗費數小時,才能確實掌握震央震度。這對人民心理恐慌程度、救災效率及政府形象都有很大影響。
美國地震研究重鎮——加州理工學院的地震權威今森博雄(Hiroo Kanamori),在十月初寄給台灣科學家的一封電子郵件中提到,「我確實認為台灣的這套系統非常先進。雖然過去台灣的地震災害,不像一九二三年關東地震和一九七六年唐山地震那樣嚴重,但台灣政府仍在一九九○年,開始這個昂貴又現代化的地震系統計畫……我對這種遠見印象深刻。」
最近美國眾議院科學委員會舉行公聽會,討論希臘、土耳其、台灣的強震帶來哪些經驗。會中,地震官員和學者指出,台灣先進的速報系統,連美國都自嘆不如。
台灣現共有六百多個地震測站,密度全球最高。台灣幅員雖然不廣,但密集設站仍需可觀成本。在規模巨大的集集地震發生後,這個網絡不僅反應快速,更替台灣留下了傲視全球的地震紀錄,「提供珍貴豐富的研究數據,更可能推翻從前的許多理論 ,」中央大學地球物理研究所教授馬國鳳分析。
負責速報系統的地震測報中心技正吳逸民,曾在赴日考察時發現,日本在阪神大震後痛定思痛,投下巨資設立密集測站。但在經歷強震考驗前,能不能完整紀錄、即時回報,仍是未知數。
地震速報是預警的前提
台灣這次的成果,得來並非僥倖,相關構想和準備從十多年前便已開始。
一九八六年十一月,花蓮外海發生規模六.八的強震,使一百二十公里外的台北成為主要災區(中和華陽市場三分之二房屋倒塌)。
國內外的專家學者分析,破壞力強的剪力波,由花蓮傳到台北至少要三十秒。何不設計一套系統,在剪力波傳到台北前啟動警報,讓火車自動停駛,人員有時間關閉瓦斯、儲存電腦資訊、尋找躲避地點。
換句話說,專家原始的構想,是做一套像颱風警報一樣,可以事先防災的地震預警系統(預警並非預測,而是在地震發生後警告來得及應變的地區)。
出身地震學界的中央氣象局副局長辛在勤解釋,地震預警必須在地震發生後快速定位,並在震波傳到他處前將訊息發布,因此速報正是預警的前提。
一九九○年,美國地質調查所的華裔科學家李汯鑑(中央氣象局顧問),在氣象局諮詢會議中,正式提案建立地震預警系統。
同為顧問的中央大學地球科學院院長蔡義本,當時還在美國電力公司工作,他以對核電廠內地震監測儀器的熟悉,建議氣象局應廣設強震儀。任教於美國南加州大學的中研院院士鄧大量,也提出正面看法。這些意見,最後為當時的氣象局局長蔡清彥採納。
當時台灣恰逢六年國建,因此氣象局順利地將更新儀器、增設測站的五年計畫和新台幣五億元經費,納入交通部預算報告中。
在此之前,氣象局只在山區或比較安靜的地方設有七十五個觀測點,其中大多依附在氣象局的測候站。
地震測報中心技正吳逸民說,弱震儀的紀錄非常靈敏,碰到規模大的地震,探針畫到紙張的上下邊界就撞頂了;而且弱震系統也無法自動定位、傳輸,需要人為操作。後來添購的強震儀,除了能記錄大規模地震,還具有數位訊號輸出的功能,可以把訊號傳到指定的地方。
里地震是速報系統的第一次考驗
一九九八年七月十七日中午,嘉南地區發生規模六.二的瑞里地震,這是強震速報系統建置後,災害最嚴重的一次,因此氣象局得以檢視並修正系統的功效。結果發現,新的系統除了震源深度稍有誤差之外,其他資訊正確度都很高。
雖然時效上合乎要求,但氣象局事後檢討,在六級震度的區域、自動傳輸的無人測站中,電信專線被地震震斷,導致氣象局當時對地震最嚴重的地區,只發布五級震度通知。日後如有更大規模地震發生,恐會延誤救災。
為此,氣象局修改了計算震度圖的流程,當規模大於五.五的地震來臨,便對震央附近震度大的地區,用地震衰減公式重估。
集集大震後,部分中部測站的電力在資訊發出前中斷,但氣象局仍能快速發布各地(尤其是中部災區附近)震度,就是得力於瑞里大地震的經驗。不過氣象局人員認為,未來如能發展無線電和衛星通訊,並徹底解決電源問題,此系統還可發揮更大功能。
預警仍未成功,同志仍需努力
辛在勤說,中央氣象局地震測報中心的目標,是在民國九十二年前將速報的時間縮短到二十至三十秒間。
以目前在花蓮做小型預警子網的結果來看,如果與一九八六年十一月相同震央、規模的地震再度發生,則震度六級的台北市,可以在震波傳到前十五秒發出警報,台南、高屏地區則有超過三十秒的準備時間,而且仍有再加快警報的空間。
不過,辛在勤強調,地震預警除了回報的速度外,還要考慮台灣各區域的地質構造、建築結構,這些都會使震波到達時,造成大小不等的傷害。
例如,台北市的盆地地形和鬆軟土壤,會將震波放大、震度增強,但各區、鄰、里之間又不盡相同;震波由花東來、還是南部來,也會造成不同的結果。
辛在勤說,這些資料有待學界和研究單位努力累積,未來才可能發布最正確精密的警報。
警報的夢想終有實現的一天,或許我們現在就該思考,在那數十秒之間的預警時間內,可以做哪些防禦地震災害的準備。