集集地震造成光复国中的校舍倒塌
文／马国凤、潘昌志(阿树)
地震可以说是「一瞬间的事」，那一阵强烈的摇晃不过数十秒，却总带来令人措手不及的恐慌。位于菲律宾海板块与欧亚板块边界上的台湾岛，板块运动在你我的脚下地壳不断累积「能量」，当累积到承受不住时，就会寻找机会释放出来，于是就发生了地震。
上述概念是地震学者或工作者常用来对大众说明「地震是什么」的说法，然而许多人遇到地震学家时，反而更常会问：「那么何时能预报地震？」只是现在问这个问题似乎还太早了点，虽然预测地震是地震学家的终极目标，但能回答这个问题科学还在发展中，尚未问世。所以我们只能再退回一步的思考：地震是怎么发生的？又是如何造成灾害？
从研究九二一集集地震谈起
民国八十八年的九月二十一日，在接近台湾岛的正中间处，发生了规模7.6 的强震。对多数的台湾人来说，这天是近代地震对人们最深刻烙印，是灾民们难以抹灭的伤通，而对一般大众而言，那一瞬间虽已逐渐尘封到回忆深处，但地震当下的惊恐和对灾情的震憾并不会比较少，而对地震研究者而言，地震仪留下的纪录更成为份外沉重的研究课题。
逝者已矣，重点是活着的人还能做些什么？以科学角度来看九二一，稍微令人感念的是，台湾的地震学前辈们的真知灼见，在1990 年代推动各种地震观测站的建设( 参见台湾发展地震预警的过往云烟一文) ，全台各地设置了多达九百多部的地震仪，因而留下非常大量又完整的科学资料，这在当时的世界上也是罕见的珍贵资料。
气象局地震测报中心强震地震观测网记下集集地震时的沿断层的地震波形纪录，数字代表地表振动加速最大值，单位为cm/s 2，这些测站中有多数已超过七级(400 cm/s 2 ) ，而TCU129 站更是超过1g( 重力加速度)
接着，在后续的研究中，也让科学家见识到超凡的大自然力量：地震造成车笼埔断层地表破裂，短短四秒之间，断层北段滑移了十五公尺之多，也就是说几乎在一瞬间，地表就抬升了相当于五层楼的高度，可见地震的「力量」之大。再试想一下「摩擦生热」的基本道理：这样快速的滑动，断层面上的摩擦作用将让温度瞬间上升到上百至千度，如此的瞬间高温，让断层带的物质产生物理及化学变化，进而「润滑」了断层面，更加大了滑移量和滑移范围，断层在地表破裂的长度也长达85 公里。这些研究除了来自于地震波纪录，还包括了地质与钻井，在震后数年间我们从这世纪末的地震更进一步推进了地震科学。
还不能预测地震，不代表科学家对地震完全无能为力，我们还有些事能做，像是前述我们对车笼埔断层破裂过程的了解，就结合了地震科学、地质科学、地球物理学的基础资料收集与研究，科学家才能了解断层的力学机制、发震机制进一步推估断层错动的模式，并以了解地下速度构造、场址效应的特质，了解地震波传递时的行为；我们也才会知道地震波至地表后的振动情况。
九二一集集地震在光复国中被断层在地表抬升切过的操场，如今已成为九二一地震教育园区的展示区
防震并不是只有预测这条主线，其它支线现在更重要
如果只有研究预测地震这条路，那我们就太「浪费」大自然给我们的讯息了。光是从地震波的资讯，我们就足以发展出地震「预警」的系统(，不过，这只能用在地震发生当下的争取逃生，我们还有更多的事情可做，譬如「地震情境模拟」。
所谓的模拟，当然也需基于科学的根据，现今的研究已知断层面积、滑移量与地震的规模，有一定的尺度关系 。所以，以断层的几何资讯，就能估算其可能产生的地震规模，接着再代入许多科学数据与假设( 包括从力学条件得到断层在不同区段的错动量差异，还有用来模拟地震波传递过程的地下速度构造等等) ，便可得到地震发生时可能摇晃情形与情境。
「地震预警」目的在于提前告警争取数秒，而「地震情境模拟」就不是在探讨地震会在「何时何地」来袭，而是在地震必然发生的前提下，模拟地震情境以判断不同地点的危险程度。而知道「地震来的最糟情况」去预先做好准备，对一般大众而言，其实与平常会做的各种保险机制无异，像是远离风险较高的断层带、选择耐震建物、准备地震包和逃生计画等等，在日常即有此思维并做好评估补强做起；多了几秒预警时间的准备，减少大地震带来冲击。
如果把预防准备的层级向上提高，就是企业和政府层级。政府可根据情境模拟的结果推估受损和灾防抢救方针，也可协助大众检视与提升建物的耐震强度。一般企业也可以分析了解其未来面临地震时，可能蒙受的损失成本（包含因工厂产能停摆而需承担的经济损失），使地震危害及风险得以量化，纳入其企业决策之中。
台湾未来五十年，最大地表加速度值达到0.23g（相对于气象局震度五级）及0.33g（相对于气象局震度六级）以上的发生机率。以机率表示等于代表各地遇到该震度摇晃的「风险。」
百年来的变化、十余载的启示
台湾近百年伤亡最惨重的地震是1935年的新竹—台中强震，其次就是九二一集集地震，所幸九二一地震的发生时间在凌晨，倒塌最为惨重的中小学校舍并未酿成更重大的伤亡。而我们可以发现，虽然随着科技和建筑技术改进，倒塌的情况会逐渐改善，但随着社会经济的发展，人口的密度已与百年前不可同日而语，暴露于地震危害中的生命与财产成倍数般成长。当人们开始淡忘大地震的威胁时，风险正不断提高中，至此不禁想提问：下一个大地震，我们准备到哪了？
要精准预测地震发生的时间位置，目前还不可能，然而由前段所述的地震预警与情境预估，已有些突破发展和技术整合，接下来我们再谈深入一点。台湾地震模型组织利用地震及地质资料，以机率式地震危害度分析技术，量化未来强地动发生之可能性，提供政府主管机关对重要场址（如：核电厂及学校校舍等）之安全评估。此外，藉由震源参数拆解分析，科学家可标定造成地震危害的主要震源。根据该震源特性，利用前项所说的地震波模拟技术，考量地震波传递过程的物理特性，估算该震源可能造成邻近或目标地区的震度。政府机关则可根据该地建筑物以及人口分布，拟定出因应此地震危害情境之措施，评估各地区之防灾设施是否完善（如避难地点、医院等）。
我们期许当地震来临时，我们有更完善的准备，正视面对地震可能造成的危害及风险。地震防灾工作需要各领域专家共同努力及合作，在科学上挑战世界性的问题、提出新的理论，同时和世界上其他优秀的地震学家对话，以各国的经验及资料，一起贡献人类的地震知识。九二一地震后的十余载至今，台湾地震学界与世界持续对话，分享经验及一起面临挑战。科研成果与大众的距离看似遥远，然而地震灾害本身并无差别待遇，地震研究需要扎实的基础科学发展，以成就理论知识，有了知识才有更好的防灾科技，譬如前述的「情境分析」。后续将与工程及资通科技专业合作，使其能有更有效的防灾运用，得以服务人群。地震离我们很近、地震科学当然也离我们不远，我们期许发挥这些知识，将其带入科技、走入产业、也走入公部门及企业部门的政策，让知识发挥更为入世的价值。
（本文授权转自 震识）
