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     遇見科學
  電離層預警海嘯 更快速
  2014/1/17 | 作者:羅智華 | 點閱次數:1323 | 環保列印
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   再過一個多月,就是日本三一一海嘯滿三周年的紀念日,儘管已事隔多時,但當地災民回想起當時滔天巨浪席捲而來、瞬間淹沒農田與民宅的驚心動魄場景,仍忍不住餘悸猶存,為了不讓類似天災再次發生,日本政府不只在海嘯過後,加強對地震海嘯的科學研究及因應對策,日本民眾也提高警覺,防範海嘯的捲土重來。

 事實上,不只日本,同樣四面環海的島國─台灣同樣也可能面臨海嘯危機,根據歷史記載,台灣地區過去約發生過六次海嘯。中央大學水文與海洋科學研究所副教授吳祚任表示,發生年代最早的海嘯可追溯至西元1771年,地點在高雄、屏東一帶,當時文獻上寫著海水爆吼如雷、民眾攀爬至竹子上避難等文字,由內容來看,當時的海嘯高度可能在2~4公尺上下。

 除了南台灣外,位於北部的基隆外海也曾有過海嘯文獻紀錄,在1867年時曾因地震引發海嘯,一波波海浪湧入陸地、導致住宅毀損。由此可知,台灣並非是海嘯絕緣體,政府與民眾不應對海嘯發生掉以輕心,忽視其可能災害。

 吳祚任指出,引發海嘯的成因包括有「海底地震」、「海底山崩」、「隕石撞擊」、「海底火山爆發」等,其中又以海底地震引發的海嘯最常見,幾乎占了9成左右,主要是因斷層版塊擠壓、推動大量海水向外移動而衍生成海嘯。

 此外,海嘯的前進方式也很特別,是以後浪推前浪的移動方式向外擴散,且傳播速度還會因海域深淺程度不同而有所差異。吳祚任說,海嘯速度的計算可用「重力加速度乘以海底深度,再開根號」的運算公式來推估。他表示,在深水區時,海浪傳播速度會變得比較快,甚至可比擬客機飛行速度,換言之時速可達七百公里以上;但如果是在淺水區,則會形成浪頭層層堆疊現象,導致海嘯浪高愈來愈高。

 正因海嘯帶來的威力不容小覷,所以如何早一步得知海嘯來襲時間、做好緊急疏散群眾的逃生配套措施也就成為保命關鍵,這幾年各國就有不少學者紛紛投入海嘯預警機制的科學研究。像是成功大學地球科學系副教授林建宏與團隊,就利用海嘯波在電離層傳播速度比海嘯還要快的特性來推估海嘯來襲時間,藉此建構出「電離層海嘯預警系統」,早一步得知海嘯即將到來,從中爭取黃金逃生時間。

 林建宏解釋,電離層就像是覆蓋在地球表面上的一層薄薄構造,位於距離地表約100公里至800公里高的位置,主要由帶正電與帶負電粒子的電漿組成。以地震和海嘯為例,當地震發生而引發海嘯時,地表會水平傳播地震波跟海嘯波,而地表的垂直位移與海面起伏則會以聲重波形式向上傳送至大氣層與電離層,並對電離層造成擾動現象,此時團隊就可利用地面GPS接收器所收到的訊號來進行海嘯預警研究。

 借助GPS訊號200公里外偵測海嘯浪潮

 以日本三一一地震來說,林建宏指出,透過地面GPS接收器的偵測,可以明顯觀察到電離層擾動是在三一一地震發生後一個小時半抵達台灣上空,但海嘯實地到達台灣海域的時間,則是在地震發生後四小時左右,其中有兩個半小時的時間差距,就可以拿來作為動員群眾疏散與進行海嘯救援的準備時間。

 林建宏表示,相較於造價動輒上億元的海潮儀設備,一台GPS接收器大約只要三十萬元,不但成本低廉許多亦適合大規模架設,團隊已利用地面GPS接收器觀測技術,發展出電離層海嘯預警系統;並以台灣為中心,完成海嘯預警圖,可以在距離台灣兩百公里外的位置預測海嘯的發生。吳祚任以大魚缸來比喻大氣層與電離層的位置,魚缸水面就如同大氣層的電離層,如果魚缸裏頭只有一條小魚在當中悠游的話,水面並不會濺起太大的水花,但相反的,如果魚缸裡住了一隻大魚,可能只要魚稍微轉身或游動,水面就會出現劇烈浪花,他表示,魚的體型大小就相當於地震與海嘯規模,而科學家就是透過魚缸水面的水花來預測海嘯的發生。一般來說,當地震規模達到八以上時,就有可能形成具災害性的海嘯。

 除了透過海嘯預警系統爭取逃生時間外,事先規畫一套合宜的海嘯疏散動線與進行海嘯演習也是不可忽略的配套措施。吳祚任建議,當得知海嘯即將襲來時,民眾應該趕快遠離海邊,前往高處進行垂直逃生,如果是待在建築物內的民眾則可趕往高樓層避難,但他強調無論配套措施再怎麼齊全,定期演練亦是協助逃生的根本之道,以免海嘯來臨時,民眾因不熟悉逃生動線而感到驚慌失措,反而導致不必要的災情發生。
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