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2022-12-01為什麼手機會收到地震警報?結合深度學習的地震預警系統 636 期

Author 作者 吳逸民/臺灣大學地質科學系特聘教授、中央研究院地球科學所合聘研究員。

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• 雖然目前的地震預測還無法被實用於地震減災,但是可以在地震發生後的強烈振動來襲前預警,以達到減災的效果。
• 傳統的地震預警方法已經接近發展極限,利用大數據和深度學習可以提升目前現有預警技術的效率。
• 隨著科技的進展,僅僅數秒鐘的預警時間就能有效大幅降低大地震帶來的衝擊。

突然發生的大地震容易造成災害,因此人們常思考著如果地震可以被事先預測,是否就能避開災難?然而地震預測是一個頗具爭議的課題⸺地震預測不是「能」或「不能」的問題,雖然極少數大地震曾被成功地預測,但是絕大多數的災害性地震都是無預警發生的,沒能被預測到。因此地震預測目前還無法被實用於地震減災,不過在地震發生後和強烈振動來襲之前可以提供「預警」的訊息。

科學家了解地震波傳遞原理特性和地下的構造,因此能從地震發生之後初期的震波資訊判斷即將來襲的強烈振動的震度,並且進一步提出預警。地震預警對於社會運用的範圍廣大,例如學童能及時躲入桌子底下尋求保護、科學園區工廠採取防震措施減低損失並加速災後復原、醫院進行中的手術能暫時停止或調整關鍵的操作、高速行駛的列車能自動減速避免脫軌、維生管線及通訊網路自動調整降低風險等,對於國家經濟、人民生命和財產的安全維護能有一定程度的助益。

如何做到地震預警?

地震預警系統可分為區域型和現地型,分別採用不同的基本原理。區域型地震預警系統的運作原理為使用地震波傳遞的速度遠比電磁波慢的特點,因此可利用空間換取時間。當地震發生後,藉由在靠近震央附近的數個地震測站偵測地動訊號進而分析發生時間、震源位置、地震大小。有了這些參數之後就可以預估整個區域的強震波到達時間和震度大小,所以稱為區域型,或因為它的運作原理而被稱為前端偵測型。

圖一|區域型及現地型地震預警系統示意圖(資料來源:作者提供)


一般的區域型預警系統因為需要對整個國家發出警報,所以必須由國家專責單位來執行,避免防災的資訊混亂。以臺灣的區域型地震預警系統為例(圖一a),中央氣象局在臺灣架設的地震網能在地震發生之後由鄰近的地震站測得震波訊息;接著分析各地的強震波到達時間和震度大小,再透過電信公司發出警報。因應現今手機的普及化,能迅速將發出的警報傳送至手機用戶端。‥‥…【更多內容請閱讀科學月刊第636期】