為了台灣，一直走在最前面的地震預警 - 泛科學

文／吳逸民｜台大地質系教授「強震警報簡訊」為我們爭取了數秒鐘的預警時間，能在地震發生時、震波來襲前搶先知道地震即將來臨，或許大家可能多少知道這樣的簡訊服務 ... 000文字分享友善列印000地球脈動專欄活得科學科學傳播為了台灣，一直走在最前面的地震預警震識：那些你想知道的震事・2017/07/24・2850字・閱讀時間約5分鐘・SR值561・九年級＋追蹤文／吳逸民｜台大地質系教授「強震警報簡訊」為我們爭取了數秒鐘的預警時間，能在地震發生時、震波來襲前搶先知道地震即將來臨，或許大家可能多少知道這樣的簡訊服務逐漸普遍，但你知道這項技術的發展史和背後默默努力的科學家嗎？今天震識邀請了在國內地震預警技術發展扮演重要角色的吳逸民教授，跟我們談談過去的內幕秘辛點滴！吳逸民教授（投影片中也是）。

圖／震識站主潘昌志（阿樹）於2013年拍攝重視地震威脅，地震預警很重要台灣、日本及墨西哥是最早投入地震預警系統（註1）的國家，地震頻繁的日本同時擁有先進的高速鐵路，而地震預警的發展也因應而生。

至於墨西哥，則是因為墨西哥市就建在乾枯的湖泊上，即使是遠在三百公里外的隱沒帶發生大地震，因為盆地及場址效應，也會放大地震波而造成墨西哥市高樓的損壞，1985的墨西哥地震就是一個典型的案例。

地震災害總是會提醒著人們，不要輕忽地震威脅，而台灣投入地震預警系統開發的科學動機，自然也是一起顯著的地震。

1986年的花蓮地震發生在外海，對花蓮的住家並沒有造成太大損害，這次地震反而最嚴重的災害卻是在120公里外的台北。

根據震波的速度推估，具破壞力剪力波（S波）從這次地震的發震位置傳遞到台北的時間，至少要30秒，因此，若在花蓮建立預警系統，就可以對台北提供預警時間。

透過P波與S波的速率差距，在地震來臨時對各觀測站與民眾進行即時通知。

圖／I,Genppy,CCBY-SA3.0,wikimediacommons.經濟起飛時，帶著科學一起翱翔吧有了科學動機，還要有資源投入，到底是什麼樣的契機，讓台灣在二十幾年前就開始發展地震預警系統？1990年代，台灣正值經濟繁榮，國家建設開始蓬勃發展，中央氣象局便打鐵趁熱成立地震測報中心，當時的局長是蔡清彥教授，地震測報中心的主任是辛在勤博士。

地震測報中心初期在思考該如何推動地震觀測的發展時，那時延聘了鄧大量院士、吳大銘教授、蔡義本教授及李泓鑑博士為顧問。

蔡義本教授就建議應該建立強地動的觀測網（註2），因為，當時有許多國家的強地動觀測網都在大地震發生後才建置，大多未能留下大地震的強震紀錄（註3）。

蔡局長接受了建議，開啟了台灣大規模的強震觀測史，密集設置強地動觀測站。

因此，1999年921集集大地震發生後，台灣便因而得到前所未有的近斷層強震紀錄，這些紀錄對於往後地震科學發展有莫大助益。

這些寶貴的科學資源，也是拜當年睿智的決定所賜。

車籠埔斷層造成921地震。

圖／經濟部水利署中區水資源局。

資料來源：石管中心。

開發的點滴，獨家的記憶此外，服務於美國地質調查所的李泓鑑博士，當時也建議台灣應該要發展地震預警系統，基於1986年的花蓮地震案例，加上當時國際間地震預警處於剛發展的初期，李泓鑑博士認為這領域是台灣有潛力可領先世界的研究項目，於是便開始發展地震預警系統。

當年的地震預警系統主要由加拿大的地震儀器公司負責開發，系統主要接收在花蓮地區十個地震站進行解算，而預警系統的主機分別設在花蓮及台北，這是當年的主（A）計畫。

鄧大量院士回來台灣時發現，當年傳輸地震訊號的數據線路（可以想成像網路訊號的概念）仍有一半的頻寬可以使用，建議將共站的強震儀訊號即時傳回，以發展地震預警系統的備案（B）計畫。

服完兵役的我，於1993年進入氣象局工作，不久就被指派接手B計畫，當時有些資深前輩認為，地震預警不會成功，所以B計畫就由我這菜鳥接手。

我一直認為戰士是不能選戰場的，所以接手後便孜孜不倦的進行這計畫，與在遠地球另一端李泓鑑博士一起工作、分頭進行。

李泓鑑博士心跳是一般人的兩倍速率，是個急躁的人，自稱是Slavedriver，為了解決難題，三天兩頭總有超過一兩小時的國際電話。

當年我也曾兩度飛到美國地質調查所與他共事，而他來台灣時，便是由我接待，我還曾帶他到基隆配眼鏡喝啤酒……；李泓鑑博士近年來健康狀況不佳，而我現在也不喝啤酒了，如今回想起往事，不勝唏噓。

九二一報告，效率領先世界當年公務人員出國多少也有酬庸性質，第一年我出國去與李泓鑑博士工作，第二年要換其他人去時，李泓鑑博士就說，如果要換其他人，那也不用來了！所以第二次還是我出國工作。

因為李泓鑑博士的專業指導，原先是備案的B計畫反而成功了，由於當年的A計畫因為是商業的系統，使用者無法進行修改，儀器業者的地震專業仍有些不足，最後終究被B計畫淘汰，然而A計畫的細節畢竟已是塵封的往事，如今也毋需多談了。

但B計畫是如何成功的呢？首先，利用即時強地動訊號進行有感地震測報，因為是來自強震儀器的訊號，除了可以利用地震波形資訊進行地震定位及計算規模，亦能同時將地動加速度轉成震度。

在1995年之前，光是發布一個有感地震就要花上約30分鐘的時間，運用B計畫的技術後，便可縮短在10分鐘之內，而在九二一地震發生後，地震速報的訊息約兩分鐘就可以送出，是B計畫的成效，也是當時領先世界的效率。

B計畫的基礎技術由李泓鑑博士提供，當年的計算時效最終仍遇到一個難以突破的瓶頸：為了追求時效，需要用地震初始振動定出規模，但這是一個難以突破的關鍵技術，直到1998年提出新的規模計算法，才開始有辦法在30秒提供地震解算結果，初探地震預警的先機，藉由預警子網及虛擬子網（註4），到了2002年，已經可以在地震發生後22秒提供初步的地震訊息，為當時最佳的地震預警系統，這也是有心插柳的結果，也讓地震預警可進入下一步的應用階段。

虛擬子網示意圖，圖中三角形指的是即時強震測站，虛線為在不同地方發生地震事件時，系統自動搜尋圓半徑約60公里的子網範圍，計算範圍中的測站可以增加地震資訊處理的效率。

圖中星星為1999集集地震的震央位置。

圖／截自Yih-MinWu,T.-l.T.(2002),AVirtualSubnetworkApproachtoEarthquakeEarlyWarning,Bull.Seism.Soc.Am,92(5),11本文轉載自震識：那些你想知道的震事──《台灣發展地震預警的過往雲煙》註釋註1：本文所提到的「地震預警」並非預測地震的方法，而是在地震發生時搶快在震波來襲前提供警報的技術，氣象局官方名稱為「強震即時警報」。

然在技術發展過程中皆以「預警」來描述，故本文仍使用地震預警一詞。

註2：「強地動觀測網」指的是以強震儀（提供紀錄為「加速度值」）所組成的地震觀測網，而加速度值可以直接換算並對應震度的資訊。

註3：本文中所有「強震儀」、「強震資料」都是指記錄地震動加速度值的儀器與紀錄，都是因應工程與震度等需求而生的。

註4：「子網」的概念是將全台的即時強震站再細分為數個較小的網路，如將北部畫成一區、花蓮畫成一區……，以此類推。

當子網的儀器偵測到地震時先行分析處理資料，比起處理全台的資料，較少測站的子網可有效縮短時間。

其中預警子網是事先用人工方式分區，而虛擬子網則是在地震訊號進來時，電腦依收到設號的測站位置自動畫分子網範圍，可再進一步加速預警時效，得到更多預警時間。

日常隨手的物品，看起來像是海底世界！？德國紅點大獎—兩顆球對準，讓磁鐵相互吸引，觸發開關點亮燈！帶你看見看不見的世界，科學實驗室EP.4—史上最小顯微鏡！25的16%是多少？帶你一起更靈活思考！FinTech持續發燒，玩出Baas金融生態圈！夢想覺醒！探索自我潛能、打造夢想藍圖！相關標籤：吳逸民地震地震預警系統李泓鑑熱門標籤：量子電腦BNT疫苗珊瑚諾貝爾獎前列腺文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論震識：那些你想知道的震事38篇文章・ 7位粉絲＋追蹤《震識：那些你想知道的震事》由中央大學馬國鳳教授與科普作家潘昌志(阿樹)共同成立的地震知識部落格。

我們希望透過淺顯易懂的文字，讓地震知識走入日常生活中，同時也會藉由分享各種地震的歷史或生活故事，讓地震知識也充滿人文的溫度。

RELATED相關文章什麼是「生命親緣樹」？古菌啟發人類對火星生命的想像——《穿越4.7億公里的拜訪》大堡礁——蘊藏無限奧秘的珊瑚礁│環球科學札記(54)利用震波幫大屯火山拍「X光照」！找出埋在地下8公里的「岩漿牛奶罐」精準預測氣象的「掩星技術」，讓你知道颱風放不放假！TRENDING熱門討論即時熱門怎麼樣才能睡得舒服？除了室內溫度，也該注意床上平均溫度！221小時前人類是96%的大猩猩嗎？——《生命之鑰：一場對生命奧祕的美麗探索》21天前分析2400年前的「酸沼鞣屍」：圖倫男子的最後一餐與死因有何關聯？12天前為何智齒這麼晚才長出來？——關鍵是「人臉比黑猩猩扁平」22天前那些搞錯用途的毒物：第二屆泛泛泛科學Podcast主題票選222021/11/22如何漫遊元宇宙？Metaverse專文3選1：第二屆「泛糰策題高峰會」文章票選162021/11/12大坑9號步道有泰國眼鏡蛇？——並沒有！是台灣本土的「舟山眼鏡蛇」75天前換個角度看世界！為何你需要認識家中的不速之客？——《台灣常見室內節肢動物圖鑑》52021/11/220125文字分享友善列印0125人體解析生命奧祕醫療健康揭開人體的基因密碼！——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具科技魅癮・2021/11/16・1998字・閱讀時間約4分鐘＋追蹤為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

圖／科技魅癮提供基因定序對人類生命健康的意義在歷史上，DNA解碼從1953年的華生（JamesWatson）與克里克（FrancisCrick）兩位科學家確立DNA的雙螺旋結構，闡述DNA是以4個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了2003年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。

原本這項計畫預計在2005年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量DNA跟RNA的結構單位，但無法排序；直到1977年，科學家桑格（FrederickSanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓DNA形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。

為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將DNA打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。

不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前NGS並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。

又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。

再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。

圖／科技魅癮提供建立屬於臺灣華人的基因庫每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自2012年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwanbiobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。

而2018年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了20萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。

這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。

這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。

對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。

科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容，請見「科技魅癮」：https://charmingscitech.pse.is/3q66cw日常隨手的物品，看起來像是海底世界！？德國紅點大獎—兩顆球對準，讓磁鐵相互吸引，觸發開關點亮燈！帶你看見看不見的世界，科學實驗室EP.4—史上最小顯微鏡！25的16%是多少？帶你一起更靈活思考！FinTech持續發燒，玩出Baas金融生態圈！夢想覺醒！探索自我潛能、打造夢想藍圖！相關標籤：DNA基因定序生物醫學疾病檢測精準醫療醫療倫理熱門標籤：量子電腦BNT疫苗珊瑚諾貝爾獎前列腺文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論科技魅癮15篇文章・ 12位粉絲＋追蹤《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊，每期都精選1個國際關注的科技議題，邀請1位國內資深學者擔任客座編輯，並訪談多位來自相關領域的科研菁英，探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展，盼可藉此增進國內研發能量。

擋不住的魅力，戒不了的讀癮，盡在《科技魅癮》！RELATED相關文章人腦是個很棒的東西！它是殘酷天擇的驚奇產物——《生命之鑰：一場對生命奧祕的美麗探索》訂製「100%完美嬰兒」真的毋通嗎？——《生命之鑰：一場對生命奧祕的美麗探索》人類是96%的大猩猩嗎？——《生命之鑰：一場對生命奧祕的美麗探索》孟德爾與他的豌豆，開創「遺傳學」先河！——《生命之鑰：一場對生命奧祕的美麗探索》TRENDING熱門討論即時熱門怎麼樣才能睡得舒服？除了室內溫度，也該注意床上平均溫度！221小時前人類是96%的大猩猩嗎？——《生命之鑰：一場對生命奧祕的美麗探索》21天前分析2400年前的「酸沼鞣屍」：圖倫男子的最後一餐與死因有何關聯？12天前為何智齒這麼晚才長出來？——關鍵是「人臉比黑猩猩扁平」22天前那些搞錯用途的毒物：第二屆泛泛泛科學Podcast主題票選222021/11/22如何漫遊元宇宙？Metaverse專文3選1：第二屆「泛糰策題高峰會」文章票選162021/11/12大坑9號步道有泰國眼鏡蛇？——並沒有！是台灣本土的「舟山眼鏡蛇」75天前換個角度看世界！為何你需要認識家中的不速之客？——《台灣常見室內節肢動物圖鑑》52021/11/22