2010年1月20日 星期三

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2010年1月18日 星期一

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2010年1月16日 星期六

地震和地震帶

臺灣地震與震災

馬國鳳 老師

一、前言

台灣位於歐亞板塊和菲律賓海板塊之反衝地帶,地震活動十分頻繁,平均每年大小地震超過四千個,其中有感地震可達二百餘個。台灣地區常受到地震侵襲,在本區從事地震觀測和地震研究是十分重要的事。

日本人於公元一八九七年十二月,在台北中央氣象局之現址建立了第一個地震觀測站。在這以前,除了少數文獻涉及地面斷裂外, 絕大部份的資料都是震災報告。雖然適當而且深入地分析這種資料,可提供震源的訊息,但總歸是粗略和可靠性低。由這種資料所推得的地震通常稱為「文獻記載地 震」和「歷史地震」。

自一八九七年日本人開始設站,到光復後由我政府增建,而完成了目前所謂「中央氣象局地震觀測網」。早期這個測震網僅可偵測 到大、中級的地震。為了研究地震活動、地體構造和地震預測,除了大、中級地震,更需要小及微小地震。政府有鑒於此,在一九六七年由國科會邀請國內外專家, 共同協商建立了目前屬於中央研究院地球科學研究所之「台灣遷記式地震觀測網」。有了地震觀測網後,地震專家才能定量且準確地分析震源的性質和地震活動之時 空分佈。通常稱這種由儀器偵測而定的地震為「儀器記錄地震」。

為了幫助初學耆了解地震,在第二節將首先介紹數個常用的地震學名詞。其他各節分別為:第三節介紹主要的歷史地震;第四節介紹地震觀測;第五節介紹地震活動;第六節介紹地震災害。

二、常用的地震學名詞

以下為常用地震學名詞,於此簡單地介紹其意義。如果想要更深入地了解,可參考徐明同教授所著的「地震學」。

地震:地球內之局部,突然發生急速激烈運動,產生彈性波向各方傳播,引起地面震動的現象。

地震波:地震發生時,在地球內部及地表傳播的波動;主要有P波(為縱波)、S波(為橫波)及表面波。

震源:地震發生之小區域。

震央:震源在地球表面之垂足。

震度階段:表示人體所感覺到之地震動強弱的尺度,和加速度有關,其分級見附表一。

地震規模:量度地震本身大小的尺度,由地震波的最大振幅或總振動長決定,與地震所釋出之能量有關。

主震:一地震系列中,規模最大者稱為主震。

前震:地震系列中,主震前發生之地震。

餘震:地震系列中,主震後發生之地震。

群震:地震系列中,各地震之規模大致相同,沒有一特別大的主震。

三、主要歷史地震

雖然殷商大夫夏革就已敘述到台灣,當時他稱台灣為岱輿或員嶠(見「列子‧湯問篇」)。此後,陸續就有不少人由大陸到達台 灣。但最旱有關台灣地震的記載是荷蘭人留下。荷蘭人凡倫泰因所著「新舊東印度誌」記有:一六二四年(明代天啟四年),荷人佔領台灣;旋即開始建築「海地」 等城堡,最先感覺警愕著為台灣附近地形之隆起與大量泥沙之堆積,颱風及當時連續不斷之地表。到了永曆十五年(西元一六六一年)黃叔璥的「台海使種」之「赤 嵌筆錄‧記異」中提到:荷蘭為鄭成功所敗,地大震。

清朝之主台灣之後,官代的地震記錄就散見在各種的府志、縣志、摺章和史科上。當然也有不少民間的記錄。這些歷史檔案,故台 大歷史系方豪教授曾加以整理,並於五十七年出版「廿世紀以前台灣地震紀錄彙考」。後來台大歷史系徐泓教授在國科會支持下,將這些史料再加整理;並加上霜雪 冰雹、旱災、洪災與風災史料,出版了「清代台灣天然災害史料彙編」。雖然標題為清代,但實際上也含有明代的少許史料。

最近幾年來有兩位地震學家應用現代地震學的知識,分析這些史料,以推部份較大地震的最大震度和規模。徐氏(徐明同1983 年1985)分析了廿八個歷史地震學而蔡(Tsai, 1985)分析了第一個。依據他們的分析,最大的歷史地震發生於清光緒十九年三月二十六日(西元一八九二年四月二十二日),震央在台南安平附近,規模達 7.5。所幸這次大地震沒有造成重大災害。造成最大傷亡的歷史地震是清同治六年十一月十三日(西元一一六七年十二月十八日)的基隆外海地震,這次地震引成 大海嘯,造成數百人死亡。幾個比較大的歷史地震列於附表二。

四、地震觀測

目前台灣地區有兩個地震觀測網,從事每月的測震作業。其中一個就是屬於中央氣象局的測震網。該網在一九八○年以前共有十七 個測震站(見附圖一),其儀器大多數是使用數十年之機械型地震儀,種類很多,保養不易。而且有不少儀器年已停止生產,零件維護十分困難。為了改進以上的缺 點,自一九八○年起,除了鞍部站(其為國際站)、玉山站及蘭嶼站(這兩站缺電源)外,其餘各站之地震儀陸續更新,到一九八二年全部完成。目前該局已積極地 努力增建測站,以改進地震觀測。

另外的一個測震網就是屬中央研究院地球科學研究所的台灣匯記式地震觀測網。迄今測震站的總時已達廿個(見附圖二)。發生在台灣本島及周圍(主要在北緯廿一 度到廿六度,東經一一九度到一二三度間),規模大於一的地震,均能由全部或部份測震站偵測站偵測到。地震波由野外測震站的感應器接收後,經過放大及調變, 然後傳輸到台北的紀錄中心。

當地震紀錄圖由紀錄器出現後,資料處理人員首先讀取P波和S波的到達時和訊號之總振動時間,用於決定震源位置、發震時及規模。最後將所得的資料,每三個月出版一期台灣地震紀錄,全年共四期。

五、地震活動

圖三及圖四分別為一九七三年以來台灣地震的震央分佈圖和立體投影圖。由這兩張圖可見:地震活動的空間分佈並不均勻。東北部 震央分佈最為密集,東南部次之,而整個西部地區最為安靜。由圖四更可看到兩個很特別的地震帶:一個是北緯廿四度遂漸向北隱沒而達海平面下150公里的帶, 而另一個是從東經121°30’,遂漸向東隱沒而也達海平面以下150公里的帶。一般認為前者是菲律賓海在台灣附近的隱沒帶;而後者是來自於南中國海的擴 張作用。當然後者的成因還在探討中。

依據這兩張圖,蔡等人(Tsai et al., 1977)將台灣分成三個地震帶:(1)東北地帶、(2)東部地震帶和(3)西部地震帶。這三個地震帶是由圖三中之實線和虛線來界定。他們更認為:AB段 為歐亞和菲律賓海面板塊之交界;BC段為菲律賓板塊向北隱沒之起線;BD段為隱沒帶之西緣。

圖五為台灣地質分佈之簡圖。王等人(Wang et al., 1983)和王(Wang, 1988)比較了地震活動與地質分佈。現在將他們的結果簡述如下。中央山脈東部的變質岩帶的地震活動很低。西部麓山帶之褶皺衝斷帶的地震活動相當頻繁。西 部海岸平原及台地除了嘉南一帶外,地震活動亦低。台南外海有一少的高活動帶,這與當地的海底構造有密切關係。在雪山山脈附近,地震活動達到地下100公 里,這是一件十分奇特的現象。東北部頻繁的地震活動可能來自於兩種原因:中深層的地震是由於菲律賓海板塊的隱沒作用;而落層地震則來自琉球海槽在此的擴張 作用。北部大屯火山群附近的地震活動較不明顯。

六、地震災害

地震是由於地層在短時間很劇烈地變動。這種變動所放出來的能量是十分驚人。例如一九六四年白河大地震所釋放的能量大約是1022爾格,相當於2.9×108瓩 小時的電力,約為第二次世界大戰中轟炸日本廣島和長崎的原子彈所放出的能量。地震的規模愈大,釋放的能量愈大,而且是以指數的方式成長。雖然地表通常發生 在深部,而且能量是向四面八方放出,但仍舊在震央附近可造成災害。自人類歷史以來,地震造成大災害的記載十分地多。世界上造成最大災害的地震是一五五六年 一月廿三日發生於甘肅的大地震,死亡人數達八十三萬。

明清以來,史料記載了許多有災害的台灣地震。最嚴重的一次是發生在民國廿四年四月廿一日早晨的新竹─台中大地震。該地震的規模為7.1,震央位置大約在苗 栗縣三義鄉,震源深度約十公里。主震及餘震造成新竹、苗栗和台中地區3279人死亡和12053人受傷;住屋全倒達17907間;半倒有36871間。當 時的房子大都用土磚造成,當受到地震波搖動後,很容易倒下,造成人畜的傷亡。寺廟、機關建築物和水泥紅磚式的建築物僅有損壞而沒倒下。大安溪兩邊的缺也受 到嚴重的破壞,有些彎曲、有些移位。此外也可有許多山崩、地裂、陷落、斷層、落石堆等。

這次的地震所幸沒有造成人災,否則災害會更大。世界上有幾個大地震,如一九○六年的舊金山大地震和一九二三年東京大地震,均引起火災,造成了更大的損害。民國五十三年一月十八日的白河大地震也在嘉義市引起大火,延燒達三小時,被燒面積達240平方公尺。

由震災的觀點而言,東部和西部的地震略有不同。東部的地震通常在外海且較深,再加以東部人口較少,雖然地震頻繁,震災仍然不大。反之,西部的地震主要在陸地上且較淺,人口稠密,再加上原的沖積層,雖然地震較少,但震災卻較嚴重。

民國七十五年十一月十日發生了一件異常的例子。震央在花蓮外海的地震在台北造成數十人的死亡以及一棟現代化大樓的損壞。這現象與七十四年九月墨西哥大地震的情況很相似。原因牽涉到盆地的震波影響和土木建築的間題,已成為新的研究課題。

百科全書/颱風

每年的夏、秋兩季,總有好幾個颱風帶來狂風暴雨,威脅我們的生命與財產的安全。對這個可怕的大風暴,我們實在不可不多加了解。

颱風的形成─

   在熱帶海洋的海面上,當海水受太陽照射,氣溫逐漸升高,而容易蒸發為溫度高、溼度高的水氣,散布到空氣中。熱空氣上升以後,四周的冷空氣便向這個空間填 補,然後,冷空氣又因太陽照射變成熱空氣,再度向上升高。如此循環不已的結果,就形成了一個「熱帶低氣壓」。低氣壓形成後,四周的高氣壓網低氣壓流動,便 如此形成了風,接著再與季風、信風相遇,產生一個猛烈的的旋渦,再加上地球的自轉,低氣壓就形成一個熱帶風暴。於是,旋渦越來越深,風越來越大,而達到每 秒17.2公尺的風速(相當於8級風)時,終於達到了颱風的標準(輕度颱風)。這時,廣大的洋面繼續供給充分的水氣,形成組織的螺旋雲帶,颱風的威力不斷增強,開始對地球上的動、植物構成威脅。所以,颱風除了各地的俗稱以外,還有個正式的學名──「熱帶氣旋」,因為它通常發生在夏天的赤道附近。

颱風的結構─

  從高空俯瞰颱風,可以看出它是一個大規模的空氣旋渦,直徑大約數百公里,有的可達一千公里以上,雲層成螺旋狀,以逆時鐘方向往中心匯合,而沒有雲層的中心成圓形或橢圓形,這就是「颱風眼」;颱風強度越強,颱風眼越清楚。

  颱風眼氣壓比周圍低很多,而且氣壓越低,颱風強度越強。因為氣流快速旋轉產生強大離心力,所以颱風眼內一片寧靜,沒有暴風雨,夜晚甚至能見到天上的星星。颱風強度減弱時,颱風眼就逐漸模糊,因此,從颱風眼的變化可以察覺颱風強度的改變。

  觀測氣象衛星雲圖或雷達觀測的降雨回波圖, 會發現颱風中的與雲呈螺旋狀從中心向外擴展。當颱風接近某地時,該地會下很大的陣雨,那是因為該地正好位於螺旋雲代的雲層下。

  颱風尚在遠方時,陣雨與陣風的發生間隔較長,下雨的時間也較短。等到颱風逐漸接近後,陣雨的發生間隔會慢慢縮短,強度也逐漸增強,不久即成為暴風雨。颱風中心附近是風雨最強的地方,了解了這種情形,便能分辯颱風的動態。

颱風行走的路徑

  根據多年的觀察,氣氛學家將太平洋赤道以北的颱風納成三條主要道路:

  第一條: 颱風在太平洋出現後,先向西行,最後掠過臺灣附近海面,向日本侵襲。

  第二條: 颱風由菲律賓的東方海面向西北進行,經巴士海峽到臺灣附近,然後轉入南海,侵入我國沿海地區。

  第三條: 颱風從加羅林群島及馬利安納群島一帶向西北西進行,約到達北 緯20-25度後,先轉向北再轉向東北,形成一拋物線的路徑,至高緯度處即轉變為溫帶氣旋而消滅。

  臺灣正好處於第一和第二條路徑上,因此,我們不幸有了一個多颱風的氣候。

颱風的分級

  介紹颱風的 分級以前,我們必須先認識風的級數。西元1805年,英國海軍上將蒲福,根據地面塵土飛揚和樹枝擺動的情形,把風速分為十三級,稱為「蒲福風級」。到了 1940年,美國氣象機構以蒲福風級為基礎,利用現代測風儀把風速分為十七級。因為十七級分級法是根據蒲福風級修正而來的,所以仍保存它的名字。下面,就 是「蒲福風級表」:

級數 風的名稱 風  的  說  明  速 度
無 風  毫無風的感覺,炊煙筆直向上。 0~0.2
軟 風 炊煙斜升,可看出風向。  0.3~1.5
輕 風 有風吹在臉上的感覺,樹葉搖動。 1.6~3.3
微 風  樹葉與小樹枝被吹動。 3.4~5.4
和 風 旗幟飄動不止,紙張飛揚,且有風沙。 5.5~7.9
清 風  池塘的水面波浪起伏。 8.0~10.7
強 風 張傘困難,大樹枝搖動,電線被吹的呼呼作響。  10.8~13.8
疾 風 樹全身搖動,逆風行走困難。 13.9~17.1
大 風 寸步難行,樹枝被折斷。 17.2~20.7
烈 風 煙囪被吹倒,屋頂瓦片被吹翻。 20.8~24.4
10 狂 風 樹木被連根拔起,房屋會遭受嚴重災害。  24.5~28.4
11 暴 風 風力更強,許多建築物被吹壞。 28.5~32.6
12 颶 風 災害更大 32.7~36.9
13 颶 風   37.0~41.4
14 颶 風   41.5~46.1
15 颶 風   46.2~50.9
16 颶 風   51.0~56.0
17 颶 風   56.1~61.2

  在氣候學上,按照颱風中心附近最大風速,我國氣象臺把颱風分成三級:

  一、輕度颱風中心附近最大風速再每秒17.2到32.6公尺之間,相當於八到十一級風。

  二、中度颱風中心附近最大風速在每秒32.7到50.9公尺之間,相當於十二到十五級風。

  三、強烈颱風中心附近最大風速在每秒51公尺以上,相當於十六級以上的風。

  最近幾年來,出現了好幾個中心附近最大風速超過每秒65公尺的颱風,因為威力實在太驚人,因此有人發明了一個新名字,把它們稱為「超級強烈颱風」。

颱風的命名─

  有時候,海洋上會同時形成好幾個颱風。為了方便辨別,原先氣象學家將颱風編上號碼,如「第3609號」,表示這個颱風是再西元1936的第九個颱風。但因這種代號不易記憶,所以,民國三十六年,美國駐關島的氣象隊,便為颱風取了一些名字。他們將發生在南半球的颱風以男性的名字命名,發生在北半球的則用女性的名字稱呼。

  在北半球又以經度180度為界限,劃分成兩個部分,東西兩半球各訂出四組用英文命名的女性名字,如南施、賽洛瑪,依颱風發生的順序,依次週而復始輪流使用。從1979年起,北半球的颱風名字改以男性名字,如偉恩、戈登,和女性名字混合使用,西南半球盟以男性名字為主。

颱風警報─

  我國中央氣象局發布颱風警報,分成兩個階段:

  一、海上颱風警報:凡是預測颱風在未來二十四小時內,可能會來到臺灣海岸線外一百公里以內的時候,就發布海上颱風警報。

  二、海上級陸上颱風警報:凡預測颱風的暴風圈再未來的十八小時內,可能侵襲臺灣陸地時,就發布海上及陸上颱風警報。

  中央氣象局發布颱風警報時,白天用黃色長方形旗幟來表示,一面旗表示強風特報,兩面旗表示海上颱風警報,三面旗表示海上及陸上颱風警報。晚上則用綠色燈號表示,燈數與旗數代表之意義相同。

颱風的災害─

  颱風引起的主要災害可分為報朝、豪雨、暴風:

  一、暴潮:颱風是個超乎尋常的低氣壓中心,他所產生得吮吸作用會使海面上升高,再加上暴雨的推波助瀾,便可能造成暴潮現象,帶來嚴重災害。歷史上最慘重的颱風災害,發生於一九七零年的東巴基斯坦,有三十萬人慘遭溺斃,罪魁禍首就是六到九公尺的暴潮。

  二、豪雨:颱風從海面上帶來大量溫暖而濕潤的空氣,所經之處都會引起豪雨。如果颱風到達時,正巧碰到梅雨或東北季風時期,在他們的影響下,即使颱風為直接侵襲,也很容易造成嚴重水災;如八七水災就是這樣造成的。另外,民國五十二年,葛樂禮颱風掠過臺灣附近海面,大旱溪上游創下二十四小時內降水量達一千二百四十八公厘的世界紀錄,使下游的台北盆地災情慘重,這是颱風巧遇東北季風所造成的結果。

  三、暴風:颱風登陸後,風速往往都會減慢,但特殊地形卻可使風速不減反增。例如峽谷地形,一但遇到西北風吹入,就會使風速增強。民國五十一年,艾米颱風在淡水河谷助威下,曾創下台北市的最大風速紀錄每小時一百八十八公里,使市區滿目瘡痍。

地理知識/梅雨

~梅雨簡介~

首頁 由衛星雲圖看梅雨 天氣變因 參考資料 相關連結

 

名稱的由來

雨名稱由來已久,早在漢朝即有記載,古時候稱為「黃梅雨」。其中,有很多記述和梅雨發生的時

間有關:例如晉代有「夏至之雨,名曰黃梅雨」,唐有「梅實迎時雨」,宋有「梅子黃時雨」,又有

「江南五月梅熟時,霖雨連旬,謂之黃梅雨」等等。由這些記載可以知道,梅雨是因為發生在梅子成

熟時期而得名。另外,又因梅雨時期陰雨連綿,空氣潮溼,物品容易發霉,所以明朝醫學家李時珍有

「梅雨或作霉雨,言其霑衣及物皆生黑霉也。」的說法,因此梅雨又有一個別名:「霉雨」,而不論

是「梅雨」或「霉雨」,這一個名稱已經在中國流傳了一千多年了。

 

 

形成的原因

全世界梅雨只發生在東亞地區,主要的原因是因為東亞位於全球季風最顯著的區域內,冬季盛行的東

北季風和夏季盛行的西南季風,在春末到盛夏間的季節轉換時間裡,兩種季風帶來的冷、暖空氣相會

合之後,即形成「鋒面」。鋒面又因兩種季風的強度相當,所以常出現互相對峙的現象,使得鋒面移

動近似滯留,而形成「滯留鋒」,而這滯留鋒面,即會導致連續性降雨,使得華南、台灣、長江中下

游等地區、分別都有一段多雨時期、這就是梅雨形成的原因。

 

降雨特性

「黃梅時節家家雨,青草池塘處處蛙,有約不來過夜半,閒敲棋子落燈花」,這首宋朝趙師秀的《約

客》詩中,第一句就描述出梅雨的降雨是家家雨,也就是鋒面帶所覆蓋的地區都是雨。另外江南諺語

「雨打黃梅頭,四十五日無日頭」,又說出了梅雨時陰雨連綿的特性;「梅子成熟傾盆雨」則是表示

梅雨時雨勢相當大。從這些記述可以知道,梅雨的降雨特性是持續性並夾有較大雨勢的天氣。

不過也有些記述,如:「梅子黃時日日晴、黃梅時節燥松松」,卻是說梅雨時出現的晴朗天氣;「吃

了端午粽,還有三天凍」的「冷水黃梅」,則表示梅雨來得特別早;另有「陣頭黃梅」及「小暑一聲

雷,黃梅倒轉來」,表示梅雨來得特別遲,以及梅雨過後又再度出現持續降雨天氣,這又說明了梅雨

降雨的變動性。

這種變動性,不論是梅雨開始時間的早遲、梅雨期的長短、雨量的多寡、下雨天數的多少等,每年都

有很大的差異。不但長江梅雨如此,變動性更大的台灣梅雨,更是變化多端:梅雨期有時長達五十天

以上,卻也有短到十天以下;雨量有超過一千公釐,也有少於一百公釐;下雨天數有時比不下雨的日

就連續下了二十二天雨。

由於台灣的梅雨的變動性高,每年都有不同,很難訂出梅雨開始與結束定義,所以只能約略將五、六

 

月訂為台灣的梅雨期。

 

梅雨期的天氣特徵與降雨特性總分析

梅雨期最主要的天氣特徵便是持續性降雨。台灣地區各地出現連續性或間歇性下雨,間或夾帶豪

雨,形成典型的台灣梅雨。

  宋朝時代曾有三位詩人對長江梅雨的天氣變化有極傳神的描述:趙師秀的「黃梅時節家家雨」、

曾紆的「梅子黃時日日晴」和戴復古的「熟梅天氣半晴陰」,也都是台灣梅雨天氣的極佳寫照。由於

台灣梅雨期間經常引發豪雨,因此台灣大學陳泰然教授乃填上「梅子成熟傾盆雨」之警世詞句。

  梅雨期主要受到梅雨峰面系統的影響,有時大量降雨,有時雨量很少,有時降雨時間很短暫,有

時連續多日。事實上,梅雨期有時會有二個峰面系統先後連續影響台灣地區,致使連續陰雨的天數相

對增長。當一道鋒面過後、另一道鋒面抵達之前,會有幾天晴朗天氣,但持續的時間長久或短暫都不

一樣,有時鋒面接二連三而來,幾乎無晴朗的日子可言,有時又相隔甚久,晴朗多日。

  在每年的梅雨期內,平均有四至五個梅雨鋒面系統影響台灣地區。由於受到鋒面系統的影響,台

灣地區梅雨期內的平均降雨量為450至500公厘,為每年年平均雨量的四分之一。

  

台灣地區每年梅雨期的降雨有很大的差異,可見「梅雨」在台灣地區是非常不穩定、變動甚大的

天氣現象,所以不必特別強調梅雨期的長短與雨日的久暫,而應注意梅雨鋒面系統所伴隨的豪雨

綜合上述說明,台灣地區各地梅雨期主要的氣候特徵有:

1. 連續性降雨,並夾帶雷陣雨;

2. 降雨量僅次於颱風時期;

3.持續性降雨機率是全年最大值;

4.由於持續性降雨,而使氣溫有時不但不隨接近夏季而上升,及而有下降或平穩趨勢。