403花莲地震给台湾的新课题：海底断层研究做好，预警、防灾脚步才能跟上

面对震央在海底的极浅强震，研究船首次在震后第一时间出海

403花莲地震给台湾的新课题：海底断层研究做好，预警、防灾脚步才能跟上

4月3日上午7点58分，在花莲沿海发生芮氏规模7.2地震，震央在距离陆地仅10几公里的台湾东部海域，地震深度15.5公里，属于极浅层地震。这起自921以来最大规模地震，也引起许多疑问：为什么北北桃等震度已超过4级的地区，民众却未收到国家警报？这凸显出台湾地震研究的哪些缺口？

《报导者》过去长期关注地震相关研究，地震后密集访问多位专家学者，认为这次地震与「大港口外海高区逆冲断层」这条海底断层吻合。但不管是台湾地震模型未来20年、30年、50年发震机率图，还是台湾活动断层，对于海底断层的研究都相对陆地不足。专家学者希望在2025年即将出版的台湾地震模型加入海底断层，提升应对东部海域地震与海啸的能力。

4月3日发生芮氏规模7.2地震，截至4月14日共造成17人死亡、1,155人受伤、2人失联。陆地救援行动展开时，隔天中午，中央大学研究人员正搭着渔船出海，赶紧在震央周围布设6颗可携式海底地震仪中央大学地球科学学院院长许树坤表示，研究团队预计8月回收海底地震仪，进一步分析余震数据。，希望能在余震不断的时候，尽量回收余震数据进行分析。中央大学地球科学学院院长许树坤说：「地震发生在海上，既有的陆上地震仪只能在单侧收数据，布设海底地震仪可以把整个震央包住，定位会准很多。」

台湾另一侧，4月8日表定要进行仪器保养的中山大学新海研3号研究船，在学界主动召集下，临时从高雄港出海，赶赴这次震央的海域，调查海底地形变化──这将是理解本次地震破坏力、断层危害的重要依据。921地震时车笼埔断层沿线错动最高处可达6、7公尺，许树坤说：「同样道理，（断层）出露的地方也可能在海域附近；以前我们可能有些旧的（水深）数据在那边，可以比较落差大概多少，就可以很明确地掌握地层错动量。」

许树坤表示，这是国内研究船第一次在地震后第一时间启动，由中山大学海洋科学系副教授林玉诗带队，趁着海底尚未被泥沙覆盖，进行海底地形观测如透过声纳扫描进行海底地形分析，观察海床是否错位、地形相较过去是否发生变化。、地层剖面即进行「震测剖面」研究。透过产生震波、对地底「照X光」，科学家往往能理解地层的结构分布，也能观察地层是否出现错动现象。与底水分析例如，科学家可观察底部海水是否出现如氡气等可能伴随地震而逸散出的气体。等工作。陆上救灾把握黄金救援时间，研究人员则是把握黄金时间朝着海洋的方向前进。

另一方面，陆地上的地震学者则赶紧根据现有收集到的数据，分析最即时的地震信息，4月3日下午3点，中研院的台湾地震科学中心已经发布花莲地震分析。当天中正大学地球与环境科学系教授温怡瑛接受《报导者》采访时表示，该地震从震源机制分析是属于逆冲断层，虽然西倾或东倾还要进一步判断，但从余震的分布，可以观察到地震是往北破裂，导致北部摇晃相当剧烈。

403地震凸显官方与学界「海域孕震构造」的研究缺口

海洋与地质学者都动起来，原因在于403花莲地震给了台湾新课题。成功大学测量及空间信息学系副教授景国恩表示：「只关注在陆地的孕震构造是不够的，尤其东部外海出现规模6以上地震的数量占台湾所有地震的70%。」而此次近海区域的地震规模达7以上，过去25年来仅次于921大地震，地点并非过去学界高度关注的外海琉球海沟区域琉球海沟在1920年发生规模8地震。，景国恩强调，只要有足够资源，台湾对海底断层的掌握还有很多努力的空间。经济部地质调查及矿业管理中心（简称地矿中心，前身为中央地质调查所）的台湾活动断层调查中，36条活动断层全数都在陆地上，海底断层不曾被纳入。学术界的台湾地震模型2012年在国科会的支持下成立，由台湾地震科学家、地质学家组成，评估各地区之地震危害度与地震风险。（Taiwan Earthquake Model, TEM）针对台湾孕震构造未来20年、30年与50年发震机率清楚标示；2015年发表第一版后，每5年根据学术上的研究与论文发表更新，2020发表第二版，也是以陆地断层为主，只有北部山脚断层、东部米仑断层、南部恒春断层有延伸至海底。但403花莲地震又强又浅，还是从海底发生，打破我们对于该区「地牛」翻身的想像。

台湾大学地质科学系特聘教授徐澔德指出，台湾很多地震不是发生在陆地、而是在海里，很多断层构造也是从陆地延伸入海；从这次地震来看，除了学者们担心的琉球海沟可能发生大地震与海啸之外，非属海沟的孕震构造，的确也有可能造成较大地震──这次403花莲地震就是例证。

对于陆上地震，科学家更容易抵达断层破裂现场进行第一手研究，相对而言，运行海上地震调查较为困难，对海中孕震构造的地震周期理解也相对有限目前台湾对于外海断层的理解较为零星，如北部山脚断层由陆地延伸至海洋，过去因评估核电厂安全问题，台电就曾在该区进行海上研究。。但面对未来的潜在灾害，台湾无法逃避。徐澔德表示，目前台湾地震模型只有涵盖陆域数据，这次地震后经过一段时间的调查与数据整理，或许有机会在明年（2025年）发表第三版时，将现有盘点的海域孕震构造数据集成至模型之中、并纳入地震灾害评估计算。徐澔德说：「我们去做海域构造这件事情，看起来的确是重要的，当然还是很难做，大家如果能够更努力地在海域这一块继续累积更多数据，把这么大的误差科学家评估断层危害时会尝试计算其「滑移速率」（如每年移动几公厘），如果断层动得愈快，地震发生周期可能愈短。不过当数据缺乏、有限时，透过公式计算出的速率会有较大误差。稍微缩小的话，我觉得都很有帮助。」成功大学测量及空间信息学系副教授景国恩说明，对于防灾与地矿中心而言，陆地的断层都调查不完，没有研究海域的理由，但即使如此，当学术的孕震机率图加入海底构造后，让更多民众甚至官方知道海底地震不管是断层破裂或地震动地球表面因地震发生的震动。，都会对陆地造成破坏，对于日后推动更多海底研究甚至布设海缆地震仪都会有更多支持的力量，进而做到减灾。403地震可能与东部外海「大港口外海高区逆冲断层」有关

这次震央在海底，能掌握的地质数据相当有限。不过随着愈来愈多科学分析出炉，这次大地震与「大港口外海高区逆冲断层」较为吻合。

徐澔德研究室博士生陈承鸿近期刚好正在汇整54条台湾海域孕震构造，徐澔德指出，按目前科学数据判断，这次错动的逆断层构造呈现「东北─西南」走向，断层面应呈现「西倾美国地质调查局（USGS）在403地震当天曾初步判定「东倾」，破裂面位于陆地的纵谷断层被认为是符合东倾特征。徐澔德表示，花东纵谷沿线本次实际上并未出现明显的地表破裂痕迹，「在这种状况下，纵谷断层机率较低。」 在中研院地球科学研究所研究员李宪忠完成地震学仿真后，徐澔德判断「西倾」较为合理，错动中心点不仅落在断层面上，也刚好对应错动量较高的区域。」特征，因此沿着断层面、从地底切出海床时，其位置一定位于更东方，断层线将画在海上。徐澔德指出，比对现有科学数据，「大港口外海高区逆冲断层」不仅地理位置符合、断层面同属西倾，按照地震学经验公式如根据断层的长度、面积等参数进行推算。若断层的长度愈长、面积愈大，能引发的地震规模也就愈大。推算，该条断层能引发的地震规模区间也与此次观测值相符。

但这只是初步的判断，403花莲地震究竟由哪个断层导致？徐澔德认为，仍要更多科学数据支撑，「我们可能有6、7成的把握知道那个地方（指震央）有断层，但是这次地震是它造成的吗？我觉得我有没有1、2成的把握都不好说， 我只能说（该断层与目前分析结果）没有矛盾。」

面对「403地震北部没有国家级警报」疑问，有哪些检讨修正？

这次的403花莲地震，新北与台北最大震度达到5弱，却没有发布国家级警报，中央气象署饱受批评；但要解决这问题，得分几个层面来分析。首先是预警地震发布国家级警报需要满足两个条件：第一是预估规模5.0以上，第二是预估震度达4级以上（最大地动加速度值PGA达25gal以上）。的设置有没有问题？中央气象署地震测报中心主任吴健富接受《报导者》专访时提到，这次的地震波是不断堆栈加高，第一报预估的规模远低于最后的规模，这是比较少见的状况。系统设置上，第一报预估规模是6.2，但推估台北、新北震度未达发布告警标准；第二报虽然规模上调至6.8，但台北、新北仍未达震度4级以上（最大地动加速度值PGA达25 gal以上），因此这次地震大台北地区民众没收到国家级警报。

事后检讨，吴健富指出，电脑系统设置25 gal以上，少0.1 gal都不行，这次台北在第二报测到23.8 gal，已经非常逼近25 gal，因此地震测报中心在震后修改系统程序，对于PGA的下限设置误差或容许值，避免类似状况再发生。

此外，过去曾经发生在日本琉球海沟的地震，因为地震与余震之间的规模有落差，而持续发布十几次警报，因此后来设置规模差距0.5以上才会连续发警报。吴健富指出，这也是这次事后检讨的重点──这次第二报6.8，第三报已经达到7.0，但因为没有超过0.5以上，所以系统瞬间认定未达发布标准。这些都是系统设置上的细节，检讨后已经降低门槛，规模超过6.5以上，就降低发布警报的门槛。

只是上述两项检讨都只是细节上的修改，科学系统就是得在错误中不断修正。吴健富指出，因为规模达到发警报标准却没发，该被骂的由他承担，但不会怪罪同事，系统设置始终得更精进。

但真正关键还是到底地震仪能不能第一时间测到精准的震度？

离震央仍有段距离，「妈祖计划」这次没派上用场中央气象署的前身中央气象局早在2007年就提出「台湾东部海域电缆式海底地震仪及海洋物理观测系统建置计划（Marine Cable Hosted Observatory，简称MACHO，或妈祖计划因为计划缩写MACHO发音近似妈祖，又被称为妈祖计划，但之后遭到其他宗教团体抗议「为何独厚一种宗教信仰？」因此气象署对外不再称之为妈祖计划。）」，要从宜兰外海铺设一条海底光纤，从陆地出海一圈后再回来。这条电缆上有数个地震仪与海啸仪，借此延伸我们只能设置在陆地的地震仪，尽量靠近琉球海沟可能发生地震的位置，增加预警地震与海啸的时间。时任气象局长辛在勤多次到行政院报告，最终计划从200公里的环形缩减成长45公里的海缆，而设置海啸仪与地震仪的无人测站也从4个缩减成1个。

完工后因为渔民的底拖网损坏仪器后失效，2015年再争取到5.4亿元第二期计划设置3个观测站（含之前损坏的1个测站），往外延伸70公里长度；2017年在前瞻计划的支持下，进行第三期计划以13亿元延伸620公里、增加6个观测站，让光纤海缆绕过巴士海峡从屏东枋山上岸。

景国恩解释，有连接光纤海缆的地震仪，在接收到地震波时，传输消息回陆地的时间可以快过地震波，而愈早收到消息，就能多争取几秒钟预警时间，海啸又比地震波更慢，可以争取更多时间。

根据2014年第二期的计划书内容，这项计划可以让琉球海沟附近发生地震时，为台湾争取10至20秒的地震预警与20分钟的海啸预警。为什么是琉球海沟？主因于在学术上分析，琉球海沟被认为可能发生规模超过7以上的地震。

吴健富指出，从历史数据分析，东部近海地震规模多在6左右，反观琉球海沟有发生更大规模地震的可能时，在经费有限下，只能规划海缆特别往东部外海绕，距离台湾愈远愈好，一旦琉球海沟发生大地震时，才能为台湾争取更多预警时间。

许树坤过去曾协助气象署规划妈祖计划，他表示，前三期穿过常发生地震的「南澳地震群」，最大任务是监测琉球隐没带地震，该区有发生规模8地震的风险，也可能引发海啸；南部海域第四期妈祖计划第四期，在南部海域也规划延伸段，用以监测马尼拉隐没带地震，不过受物价上涨冲击，原先规划800公里的预算，目前只仅能做到剩200公里。许树坤表示，吕宋岛西侧一带同样有大地震及海啸风险，如果能直接拉到附近的话，可以争取更多预警时间秒数，计划缩减可能使测站数从7、8个将至约2、3个，形成约10几秒落差。目前也正规划建置中。这次403地震虽在海上，但其地理位置离台湾本岛较近，无法看出妈祖计划功效，这也是为什么要有海底断层研究支持，因为学界对于该区孕震潜势了解太少。海底结构研究打头阵，妈祖计划铺设网状必要性

地震震央与震度的测量，主要概念是利用多个地震仪互相校正震央位置。换言之，如果震央的上下左右有三个地震仪，就可以三点定位快速找到震央；反之，当地震仪都集中在同一边时，就算使用多个地震仪定位，仍会有一定的误差出现，而这次403花莲地震就是如此，这也是专家们认为需要在海底有多个地震仪的主因。

对比邻近的日本，也是地震与海啸频仍的国家，311大地震以前，已经铺设10条海底电缆观测系统，都是以线性方式铺设，但311海啸仍造成严重伤亡，因此投入190亿日圆（约新台币60亿元）在2017年完成S-NET计划，并入预警系统中。这条长达5,500公里的海缆，以「之」字体的方式排列，布设多达150站，让海缆像贪食蛇一样围绕在日本东北的东部外海，建构绵密的地震与海啸预警系统。

许树坤补充，台湾因为经费的关系，无法之字形排列，而是在一条海缆上设置地震仪，「日本是网状式散布，站点很多，侦测效果就比我们好。」从气象署的数据中显示，三期妈祖计划共设置9个地震仪。

许树坤表示，这次地震是让学界更加了解台湾附近海域地底构造的机会，「好像一个人，你没有生病，你就不知道其实我哪边较脆弱一样。」

由于过去对东部海底断层不够了解，所以铺设海缆地震仪时只考量琉球海沟。许树坤强调，若要持续精进地震监测，就得创建于基础科学上，「我们对一个环境较了解时，我们就有概念该在哪边布设（海缆地震仪）。把经费花在刀口上，哪边认为有potential（潜势），就尽量去做一些布置工作。」景国恩也强调，海底断层调查知道愈多，愈知道要怎么将有限资源投入在合适的地方，虽然海底调查比较困难，但仍具备参考价值。

理解地震对海上设施的冲击风险，需要更多人才投入

发生在外海的地震，也有可能造成海上设施损毁，造成经济损失。2006年，屏东恒春外海发生规模7.0地震，海缆断裂使东亚通信严重受阻。

台大海洋研究所副教授苏志杰指出，当我们对于海域构造有更多理解、掌握地震对海底地形的冲击，也将有防灾层面的效益。例如未来在新申请设置海缆时，可以判断哪边是危险地点，加以排除、提供较好选址建议。

他解释，屏东地震时已观察到海床沉积物发生液化、向外喷发，同时产生大量碎屑。研究团队未来将前往东部海域调查是否出现类似现象，这在台湾西岸近年兴建愈来愈多风机的当下，更显重要，帮助人们评估地震冲击。

不过苏志杰也坦言，人才投入是一大难题：「我们对于这些灾害的事件，在陆上（研究）相对比较完善，不管在设备上或者是人员上；但是海域的部分则有很大的空缺，不单单只是因为经费问题、仪器设备问题，我觉得最大的一个问题还是在于人力，因为海洋调查需要更多科学家投入。」

中研院地球科学研究所特聘研究员马国凤指出，面对地震的不确定性，科学家找到现阶段共识十分重要，「 因为证据会愈来愈多，或者是有些我们本来存疑的地方逐渐厘清，所以台湾地震模型才会5年（更新一次）；学术研究有论文发表、有同侪审核过的结果我们才引用。我们用更有逻辑性的方式去评估危害解释──它永远有不确定性，但是我们用一个比较客观、稳重的步伐去进行。」