當年震央明明在美濃,為何台南災情最慘重?專家一語道破災害真相,所有台灣人都該懂!

2018-02-26 10:32

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1999 年 9 月 21 日凌晨,集集大地震在臺灣人睡夢中突襲而來,許多人至今仍心有餘悸。那時,李憲忠正好在博士班第一年,踏入地震學研究不久就受到巨大的震撼。他體認到,臺灣需要更多地震研究的人力,假使當初把車籠埔斷層研究更透徹,也許災情就不會那麼慘重。

2016 年 2 月 6 日凌晨,又是一場眾人熟睡時的地震,在台南造成嚴重傷亡。這時,李憲忠利用他開發的臺灣數值地震模型 (TNEM) ,在電腦中解開這場地震之謎。這套數值模型,利用強大的電腦運算技術,能為未來的地震防災帶來不少貢獻。

中研院地球所李憲忠副研究員,利用超級電腦研究臺灣過去、現在和未來的地震。 (圖/張語辰攝,研之有物提供)
中研院地球所李憲忠副研究員,利用超級電腦研究臺灣過去、現在和未來的地震。 (圖/張語辰攝,研之有物提供)

美濃地震,為何臺南災情最嚴重?

2016 年這場地震,有個現象令人十分困惑──震央明明是在高雄美濃,為什麼災情最嚴重的區域反而在臺南?單純以氣象局的觀測資料不容易解答這個問題,因為它只能提供「震源位置、規模、震度」等數值,無法告訴我們地底下實際上發生了什麼事情。

李憲忠的電腦數值模擬,則還原了地底下斷層面錯動量的分布,看穿地震發生的特性。

如下圖,李憲忠針對這次美濃地震,計算出斷層面上的錯動量分布。由此可看出一個非常重要的現象──斷層面破裂最嚴重的地方,其實不是在震源(紅色星星)附近,而是在震央偏西北方,有兩個明顯的「錯動集中區 (Asperity) 」,亦即兩個紅圈處。

2016 年 2 月 6 日在美濃發生規模 6.6 地震,由臺灣數值地震模型之分析可知,震央(紅色星星)偏西北方有兩個錯動集中區 (Asperity,紅圈處) ,使得主要災害出現在震央西北方的臺南地區。(圖/李憲忠,研之有物提供)
2016 年 2 月 6 日在美濃發生規模 6.6 地震,由臺灣數值地震模型之分析可知,震央(紅色星星)偏西北方有兩個錯動集中區 (Asperity,紅圈處) ,使得主要災害出現在震央西北方的臺南地區。(圖/李憲忠,研之有物提供)

這次的破裂從震源開始之後,朝著西北向延伸,於是指向了臺南地區,這個效應稱為「破裂方向性 (Directivity) 」。

破裂的方向不一定是斷層的方向,由於每個地震的特性不同,必須利用觀測資料結合電腦來逆推,才能知道地底下的斷層面上發生了什麼事。

李憲忠表示,還有其他因素,影響美濃地震的破裂過程與地震波傳播。其中一個因素是「場址效應」,由於嘉南平原是沖積層,土質比較鬆軟容易造成振幅放大,且能量會在鬆散的物質裡持續震盪,造成較長時間的搖晃。

這部影片是李憲忠根據 2016 年 2 月 6 日美濃地震的資料,以臺灣數值地震模型模擬三維地震波傳遞的動畫。

從中可看到,由於「場址效應」,嘉南平原區的震動比山區來得嚴重。此外,震源本身還有「震源輻射效應」,並非震源的每個方向的震動都一樣,而是有輻射狀的分布,而這次的美濃地震,震源輻射放大的區域正好位在震央的西側。

以上種種因素加起來,使得美濃地震災情最嚴重的區域出現在臺南。

「臺灣數值地震模型 TNEM 」是何方神聖?

李憲忠的團隊能夠還原地底下發生的事情,利用的是他們自己開發的強大武器──「臺灣數值地震模型 (TNEM) 」。

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