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天災啟示錄 颱風與地震的台灣經驗

921大地震時,台北市東星大樓因強震而倒塌。(外交部資料)
921大地震時,台北市東星大樓因強震而倒塌。(外交部資料)

【圖/文.台灣光華雜誌】

「納莉颱風淹水高度↑540公分。」台北捷運西門站牆面斗大文字與標線,提醒我們颱風「搞破壞」,捷運基礎設施癱瘓三個月才恢復;2009年莫拉克颱風造成土石流,高雄小林村滅村、全台有近700人罹難;1996年「西北颱」賀伯颱風,逾50人死亡、中南部海水倒灌、阿里山公路路基沖毀;1999年921強震震毀房屋,逾2,400人死亡。

這是台灣近30年損傷最重的天然災害。每年,台灣受到數個颱風與地震威脅,人民經過長年「演練」,從中獲得「天災啟示錄」,學習與天災共處。多颱風地震而「久病成良醫」,使得台灣的防災經驗得以做為國際借鏡。

台灣地處西北太平洋颱風廊道上,也位於環太平洋地震帶上,獨特的地理位置導致颱風、地震多,帶來的複合型災害也不少。內政部統計近50年來台灣的天災類型,以颱風最多,其次是水患、地震。

中央氣象局分析,平均每年約三到五個颱風登台,地震每天平均100次,每年發生規模6以上的強震就有2.8次。這些大自然營力造成的複合型災害,對台灣社會帶來很大的影響。近來氣候變化,可能因二氧化碳激增而愈趨極端,人民對天氣預測的需求日增,促使產官學不斷精進對天災的瞭解與預報、預警技術。

追風計畫

以地型分區而言,台灣逾900公尺的高山佔全島面積三分之二,海拔3,000公尺以上的山峰更逾百座,顯見地勢之陡峭。台灣大學地理環境資源學系教授黃誌川說,台灣山脈錯落,導致颱風碰到高山就會發生很多樣的變化,增加天氣與颱風預測的難度。

2003年起台灣大學大氣科學系教授吳俊傑團隊主導的「追風計畫」,以「全球衛星定位式投落送」(GPS Dropsonde)進行飛機觀測,增進學界對颱風結構(動力理論)的瞭解,提升颱風路徑預報準確度,帶領台灣站上西北太平洋及東亞地區颱風研究的領導角色。

近十年,氣象局再提升遙測觀測技術,全台20幾處觀測站,以及涵蓋全台的雙偏極化雷達網,蒐集更多元(面向)的低空域降水資訊,可以估算空中的降水粒子大小。其中針對都會區設置的「區域防災降雨雷達」著重在低空、區域降雨,資料準確度更高,回送資訊的速度較原有大範圍的雷達快三倍。

中央氣象局氣象預報中心副主任黃椿喜,於2012年天秤颱風侵台時,在預報中心住了九天八夜,創個人紀錄。
中央氣象局氣象預報中心副主任黃椿喜,於2012年天秤颱風侵台時,在預報中心住了九天八夜,創個人紀錄。

颱風應變

氣象局氣象預報中心副主任黃椿喜向我們介紹預報作業室;台灣現有先進的氣象資訊整合系統,可整合衛星、雷達、地面觀測、雨量等資料。各地氣象站的資料每五分鐘內就會傳進整合系統,經高速電腦運算得出多個預測模型,預報員透過綜合分析研判和計算,再融入現況判斷並編輯,就形成現今呈現的預報資訊。他說:「我常開玩笑,我們都是坐在辦公室報氣象,你還真的要坐在辦公室,才能夠看到完整的氣象資料。」

侵台的颱風主要來自西北太平洋,依氣象局作業標準,當颱風外圍碰觸台灣近海海域的前一天,就會啟動颱風警報作業模式,發佈海上颱風警報或陸警後,每三小時提供颱風動態預報,方便政府及民眾應變,例如易淹水區調動抽水機、在山區土石流潛勢區則預先撤離居民、預防性封路、都會區關閉水門,民眾則儲水備糧、加固易掉落物等。

「我最高紀錄在這裡住了九天八夜。」黃椿喜回憶,2012年天秤颱風從東方海面直撲南台灣,又繞道南海,再從恆春北上,「很難纏」。這也說明颱風的深不可測。

日本、韓國、台灣、菲律賓都易受颱風侵襲,但台灣獨有「颱風假」,颱風暴風半徑未來可能通過的地區,其平均風力達7級以上或陣風達10級以上時,各縣市政府可依權責宣布停止上班上課,民眾減少外出可降低人身安全威脅,而颱風預測就會影響各縣市政府的停班課決策。

為免錯放颱風假,氣象局也精進小區域的氣象預報。黃椿喜說,以前預報範圍偏重22縣市,現利用先進的遙測技術,可縮小到368個鄉鎮,一天甚至可以提供1,000個預報地點,現有技術可精準預測三公里內的小區域未來三到六小時的天氣,這幾年更加強與地方政府溝通及解說其轄內區域的風雨狀況,供其決定啟動何種層級的應變措施。

除了發佈颱風警報之外,在颱風登陸前一至兩小時,氣象局還會向颱風中心風雨破壞力最強區域內的民眾發布災防告警系統(Public Warning System, PWS)簡訊通知,提醒民眾即時避難。

2021年台灣遇百年大旱,日月潭因久旱不雨,地面乾涸龜裂。
2021年台灣遇百年大旱,日月潭因久旱不雨,地面乾涸龜裂。

台灣天候異常

全球暖化引發的極端氣候越來越明顯,台灣天氣也不例外。黃椿喜說,100年來台灣的平均氣溫上升1.6℃,略高於全球,未來還會持續上升,近三年台灣沒有颱風登陸,這對仰賴颱風帶來雨水的台灣來說,反而造成水情吃緊。雨量方面,總雨量變化不大,雨勢變化卻很明顯:不下雨的天數增加,大雨、豪大雨等短時強降雨增加,乾澇現象越來越多。

他認為,台灣的颱風路徑預測技術與美、日等先進國家並駕齊驅,對台灣更重要的挑戰是準確預估實際風力及雨勢,以及何時發生,帶來何種災害。

颱風多,加上地面建構完整的雷達觀測網及基礎設施,使得台灣成為國際氣象實驗場域。氣象局去年與美日聯合進行豪雨觀測實驗,並長期支援菲律賓的颱風預報及雷達、資訊處理系統,近年也加強與南向國家合作,提供防颱經驗。

「久病成良醫,颱風治理是台灣可以很自豪的經驗。」黃誌川認為,政府提供的颱風資訊充足,防颱應變措施也有很不錯的SOP,例如預防性撤村、封路、架設抽水站,災後的道路搶通速度,以及納莉颱風後捷運系統快速復原、各捷運出入口墊高,這些颱風治理經驗往往成為他國借鏡。

但黃誌川說,近年的颱風比較詭異,2015年蘇迪勒颱風之後,就少有大型颱風侵台,「防洪常識及經驗易被遺忘,需不斷提醒。」他認為,網路發達時代,下一階段的防災重點在提升社區韌性,例如在土石流潛在危險區增設智慧感測器,在地就可以示警,居民也可透過網路取得更細緻的防災資訊,更有助於減災。

氣象局的「八角屋」設置各式傳統與先進的地震偵測儀器。
氣象局的「八角屋」設置各式傳統與先進的地震偵測儀器。

地震,平均一天100震

另一個讓台灣人民聞之色變的天然災害,是地殼板塊在短時間內釋放能量、產生位移的地震。

台灣所在的太平洋火環圈,是全世界地質活動最頻繁的區域,85%以上的地震與火山活動都發生其中。氣象局地震測報中心主任陳國昌說,台灣受歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊的推擠作用,導致多地震,「我們的地震發生頻率,與世界其他國家相較也是名列前茅。」

氣象局統計,台灣平均一天有100個地震,規模6以上的地震平均一年有2.8個。陳國昌說,多數是小規模地震,許多人感受不到,震央附近需規模3.5以上、一般則是4.5以上才有感。

921大地震規模7.3為台灣帶來歷史性災難,房子倒塌、2,400多人罹難,經歷過天搖地動的人必定終生難忘。去年規模6以上的地震就有12個,是921以來發生規模6以上地震最多的一年。

氣象局地震測報中心的監測系統,利用地震後接收測站回傳的震波,經過系統運算,可於十秒內發布地震警訊。
氣象局地震測報中心的監測系統,利用地震後接收測站回傳的震波,經過系統運算,可於十秒內發布地震警訊。

災防告警,挑戰震後五秒發佈國家級警訊

地震讓人精神緊繃,能預測嗎?陳國昌說,目前預測技術未臻成熟,但已開發預警措施,利用監測儀器和技術,在地震開始後數秒內,透過震波快速估算地震的範圍、災害程度等資訊,並搶在後續破壞性震波抵達各區之前發布警報,讓民眾採取避震行動,保障生命與財產安全。

2016年美濃大地震造成台南維冠大樓倒塌,學界因而與氣象局合作開發地震自動定位技術,當地震發生後數秒內即可定位震央,推估地震規模、全台震度分布等資訊,提供強震速報系統發佈。目前地震規模5.0以上,且縣市預估震度超過4級,可在十秒內透過電信業者平台,發送「國家級警報」,傳送到民眾手機。陳國昌說,自動定位系統的正確率達六成以上,2023年底可望由十秒的資訊傳輸時間縮短為七秒,未來將挑戰五秒,「若五秒挑戰成功,可望超越日本,成為提供地震預警最快速的國家」。

去年學界在預測地震的技術終於有了突破,中央大學地球科學學系教授顏宏元帶領的研究團隊,整合2013年至2018年規模6以上地震前的地電、地磁、電離層資料,透過大數據分析,發現可對應的異常訊號,有利分析地震前兆。氣象局規劃2024年提出計畫,盼找出地震的蛛絲馬跡。

台灣的地震以東部外海的宜蘭到花蓮一帶最多,占台灣地震的七成之多。陳國昌說,該區是歐亞大陸板塊區域,屬隱沒帶,地形複雜、破碎帶最多,另枋山到菲律賓間有馬尼拉海溝,有引發大型地震與海嘯的潛勢,因此,台灣在宜蘭頭城到屏東枋山、枋山沿著台灣南部海域的馬尼拉海溝東側鋪設海纜,並設置海底觀測站,外海地震參數推算時間可從以往的35秒縮短為20多秒,且能提供海嘯預警。目前全世界僅有台、日、美、加設有海底觀測網。

面對天災威脅,防災措施永遠都需要精進。東華大學環境暨海洋學院院長、中央研究院地球科學研究所合聘研究員張文彥認為,我們還可加強蒐集餘震傳送的地質構造、密度、深度變化的資料,由專家學者協助判讀地下的活動,評估未來有否更大規模的地震。

921大地震後,內政部調高新建建物耐震7級及橋梁耐震設計。今年二月間土耳其、敘利亞邊境發生規模7.8地震,數以萬計樓房倒塌,死亡逾5萬人,房屋耐震再度成為熱門議題。

張文彥說,地震致災的嚴重性取決於老舊建物是否耐震。近年政府加速推動老舊建物都更、鼓勵建物耐震補強,若還能退而求其次,針對更弱勢住戶的建物執行非破壞性檢測,或補助預採購、租賃防震傢具,可望再降地震災害。

「一隻蝴蝶在巴西拍動翅膀,可能導致在德州出現龍捲風嗎?」這是美國氣象學家勞倫茲提出的蝴蝶效應(或稱混沌理論),說明一件微小的事件或現象,有可能帶動整個動力系統的巨大連鎖反應。這也提醒人們,大自然界的複雜,總有科學的限制與遙不可及,在防災領域,人類唯有不斷強化韌性,才能與天災共處。

極端氣候造成暴雨或大旱,是全球緊迫的環境課題。圖為2021年久旱不雨的日月潭,乾涸荒蕪,讓人觸目的景象。 (莊坤儒攝,蕭郢岑設計)
極端氣候造成暴雨或大旱,是全球緊迫的環境課題。圖為2021年久旱不雨的日月潭,乾涸荒蕪,讓人觸目的景象。 (莊坤儒攝,蕭郢岑設計)

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