光速預警地震 適用於臺灣嗎？

臺灣屬於地震頻繁的地區，若能更快速預警地震，有助於減少人員傷害。最新研究指出，「以光速傳遞瞬時重力訊號」這項新技術，能達到地震預警效果。臺灣專家認為目前這個技術要實際運用在預警系統中雖有困難，但若能著手相關研究與觀測，有助於臺灣未來發展複合型的地震預警系統。

今（2022）年5月11日法國蔚藍海岸大學的研究團隊在《自然》期刊上發表研究，為了克服地震波預警相對較慢，以及可能低估規模7以上地震的問題，採用光速傳播的瞬時重力訊號（Prompt Elastogravity Signals, PEGS）預警海嘯與地震。

研究結果成功以瞬時重力訊號，預估日本2011東北大地震的規模與海嘯波高。研究團隊認為採用瞬時重力訊號，有助於開發更快速、更準確的地震與海嘯預警系統。

採用新技術首要條件

什麼是「瞬時重力訊號」呢？中央大學地球科學院水文與海洋科學研究所教授吳祚任說明，瞬時重力訊號地震是由地球內部結構發生位移所引起，以重力場而言，結構位移就會引起重力的突然變化。這也是PEGS的基本概念。

他強調，不過這種引力變化的效應很小，不到地球引力的十億分之一，加上現在的測量儀器還不夠靈敏，而且環境引起的干擾訊號太大。所以要採用這方法有兩個很重要的條件，第一是地震規模要大，第二是要有很厲害的模式來分析PEGS訊號。

臺灣大學地質科學系特聘教授吳逸民坦言，該技術要實際應用在預警系統，還有一段路要走。主因是瞬時重力訊號很小，不容易被一般儀器觀測，實際被記錄的訊號相對少，研究室才以人造訊號，訓練機器學習分析及預估地震規模。但瞬時重力訊號傳遞速度快，對於預警地震、海嘯會有幫助，應加強這方面的觀測及研究，為未來預警做準備。

中央研究院地球科學研究所副研究員黃信樺說，雖然瞬時重力訊號有光速傳播的優點，它的其他特性與在此研究中的假設同時可能帶來一些實際應用上的困難，例如：

1.微弱的訊號：對測站紀錄品質要求高，需要寬頻的地震儀器，但並不是每個地區都有像日本這麼密集且高品質的測站網。

2.長週期的特性：在此研究中使用的瞬時重力訊號週期約33~500秒，遠長於週期短於1秒的地震波P波訊號。也就是說，雖然瞬時重力波可以比P波早到很多，但可能也需要更長的時間來記錄與處理訊號，這會對光速爭取到的時間有所打折，並且大地震的位置不能發生得太近。

（備註：地震波依據震動的方向，可分為P波（縱向）與S波（橫向），其中P波的傳遞速度較快，因此目前預警地震是採用P波作為依據）。

3.已知震央的假設：在該研究中其實是用已經知道的震央位置，去除P波後的訊號，僅留下P波前的瞬時重力波訊號。但實務上，決定震央的位置需要先有至少幾個測站收到P波後才能進行計算。這在真正的應用上也需要考慮與改善。

吳祚任更補充，瞬時重力訊號的優勢是，可以比較準確的預估超過規模7的超大型地震規模。但如此大的地震在日常生活中並不常發生，以臺灣為例，在有紀錄以來，尚未有如此大規模之地震。

就臺灣的地震監測技術而言，以現有的預警系統，加上廣泛設置即時的海底地震儀、壓力儀及地殼變形儀器，加強海域的地震及地殼變形觀測，就可以應對絕大多數的地震。

三位專家都認為，未來隨著量測儀器精進、AI系統的分析越來越可靠的情況下，應加強瞬時重力訊號的觀測與研究，發展以地震波預警近距離、中大型地震，以瞬時重力訊號預警遠距、超大型地震的複合型預警系統，是很值得期待的新技術。◇