- 文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯
在解題囉！地震定位沒有想像中簡單？──地震定位的實作篇（一）中，我們已經解析過了以下的試題（取自 107 年學測自然科），但今天我們要利用這題談談不同的情況。
107 年大學學科能力測驗自然科第 68 題。圖／截自大考中心
請試想一下，題目中「離洛杉磯較近的地震」，如果發生在台灣附近，這樣一來在很近的時間之內，接連發生了地震，地震波的紀錄中會有什麼情況？又會對地震定位有什麼影響？
或許有人會聯想到物理上的干涉現象，但實驗室中接觸到的是理想的波動，純天然的地震波動會有點複雜，相對也會有一些較麻煩之處。
普遍實驗室中的干涉現象結果。圖／wikimedia
搖啊搖，兩個地震「連發」
如果我們先用開槍來比喻發生地震事件。它有可能是一把槍朝同個靶連開兩槍，也有可能是站得很近的兩人幾乎同時朝同一個靶開槍。這種現象，最常發生在大地震後的餘震，或者是在某地發生一連串的小型群震。
但是，如果是開槍的情況，我們都會事先知道是什麼情況。但實際上，地震學者或是氣象局進行定位的人員在看到地震站地震波時，完全不會知道兩個地震的震源確切位置，僅能藉由 P 波 S 波秒差推測大致是十分接近的兩個震源。而這種情況會對地震定位造成的困擾是：規模比較小或是造成振幅比較小的地震，能用來進行的地震測站相對較少。
以 2018 年 2 月 6 日花蓮強震後續餘震中的編號 52 號和 53 號地震，氣象局網頁上公布花蓮市測站的「即時強地動波形」圖為例：
編號 52、53 號（及其陸續的）地震，花蓮市的波形紀錄。圖／載自中央氣象局網頁
我們將這張圖「加工」一下，標出圖中的「6 個地震事件」（用灰色標註），此外其中包括編號 52 號和編號 53 號地震的 P 波（紅線）和 S 波（綠線）：
修改自上圖編號 52 號花蓮站波形，標註上 6 個地震事件，並以灰色顯示其主要波動的範圍。紅色代表 P 波，綠色代表 S 波。
以花蓮站的狀況看起來每個地震事件的 P 波和 S 波都明顯好認，畢竟花蓮站距離編號 52 號的震央僅僅只有 3.66 公里，而看 P 波和 S 波的間隔相近，加上這一陣子附近地區的餘震偏多，想必 53 號的震央也不會差太遠。
但是，如果到了再遠一點的地方呢？來看合歡山觀測站（加工版）的情況：
可見編號 53 號地震的 P 波已和 52 號地震後續的振動混雜在一起了。
因為地震波傳遞時，不同的頻率和振動型式的震波速度不一，就像賽車比賽一樣有快有慢。而上面這張圖的情況就是 53 號地震的 P 波已經追上 52 號地震「吊車尾」的尾波。可想而知，離震央再更遠的地方，可能連 S 波確切的位置都很難辨識了，如下面這張的德基測站波形圖（沒辦法加工，因為已經難以辨認）：
編號 52 號地震德基站的波形紀錄。
圖／載自中央氣象局網頁
實際上臺灣的地震測站密度很高，即使是在這樣的情境下，還是大致能出這幾個地震的位置，然而若是兩個地震相隔的時間更短，地震波形發生相互干擾、難以辨認的測站一多，比較小的地震在波形資料上，往往會被大的地震給「蓋過去」，就有可能讓我們少發現到一個小地震。
餘震是什麼？
科學家很早就發現，較大地震發生後，通常都會有餘震，而且餘震的規模和數量也會有一定隨時間衰減的關係，這點在我們之前文章（為什麼本來是主震，一下又變成前震？餘震有可能會比主震規模大嗎？──《震識》）中也曾提過餘震衰減定律。
但到底為什麼會是這樣的情況？餘震發生的原因又是怎樣？我們再從另一篇文章（在動與不動之處，那些斷層面上的複雜事（下）──《震識》）提到的斷層模型來切入，現在從地震波反演回推斷層活動的相關研究，已經可以透過地震後的波形紀錄，推測斷層上面的破裂過程。
實際上，斷層的會發生破裂區域，僅在面上部分一塊塊比較「粗糙」的「地栓」(asperity)，而地栓處活動發生地震時，一來可能僅釋放了局部累積的應力（或者理解成能量），二來也可能有些處於臨界狀態的小規模地栓受地震（主震）影響，因而被誘發地震，或許這樣的餘震情況，可以拿「藕斷絲連」來比喻。
從很多例子當中都會發現，餘震分布大致會和主震發生的機制接近，震源分布的位置也會大致在同樣的斷層面附近。不過，由於主震的地栓才剛劇烈的活動完，有很多的餘震是發生在斷層上主震滑動區以外的部分，這種情況在規模越大的地震越為明顯。
餘震分布大致會和主震發生的機制接近。圖／作者提供
2016 年的台南、高雄美濃地震就有「雙主震」
以 2016 年 2 月 6 日高雄美濃、台南的地震為例，震後報告畫出了主震時最主要的滑移區和餘震的分布，如下圖所示。圖中的白、黃、紅等方格組成的平面為斷層面，紅色為主震時最主要錯動的地方，其它小圓則是餘震，不同顏色代表不同規模。可以發現，多數的餘震集中在斷層上其它的位置，這就是主震後持續釋放能量的情況。
美濃地震主震滑移區（方格）和餘震（圓點）分布。圖／作者提供
另外，這次地震正好就發生了「兩個地震在一起」的情況，一般學術上會稱作為「雙主震」，而這次地震的例子，就是相差僅數秒鐘的主震滑動而發生的地震，藉由下方的「累積滑移量分布圖」，可以看到斷層在最初活動隨時間的變化，而在 8 秒和 16 秒處用紅色圈出了兩個地栓的位置，而這兩個地栓初始錯動的時間也僅只差了一秒鐘，代表確實是兩個同時發生的地震事件。
反演出美濃地震的斷層面破裂分布，顏色代表斷層錯移量，以公分表示；星號表示震央，紅色圈起來為主要滑移的地栓。圖／作者提供
不過，這樣類型的「雙主震」在中央氣象局最初提供的報告根本看不出來，因為地震波整個被包住了，在初步僅靠 P 波、S 波和最大振幅進行地震定位與芮氏規模計算的方式下，只會知道斷層「初始發生錯動的地點」，即是上圖標示出紅色星號的位置。
而像中央氣象局地震速報，需在極短時間或是用自動化的方式判讀地震並立即公布，就無法用前述學者解析地震波的方式來還原「案發現場」，僅能提供在短時間內盡可能精確的數據，可以說是「沒辦法中的最好辦法」，當然以這次地震的例子來說，即使作為一個地震事件處理，對於後續震度的評估，並不會造成太大影響。
地震定位、規模、震度對於防災的意義
藉此我們不妨思考一下，為何強震警報多以震度四級作為發布標準？在誤差在所難免，無法 100% 避免的情況下，即使四級的震度多半不會有重大災情，但把誤差一級的程度考量進去，我們或許應該對警報某程度多一分警戒！
像這樣有多個地震或是雙主震讓震波交雜的狀況，主要帶來的麻煩是在於像氣象局這樣第一線的資料處理端，可能會有非戰之罪的誤判或是增加資料處理的繁複程度，但這對科學家而言，卻是一個能讓我們解開斷層特性的現象。因為每一個斷層或是盲斷層都像人有百百種一樣，有不同的特性，因此多了解一些，有助於我們評估斷層未來錯動時的情況，當然，這樣的研究對於未來的防災多少也是有助益的！
延伸閱讀
- 震央在美濃，為何台南多餘震？學者：原因就是「雙主震」！
- 斷層上的短暫瞬間：動與不動之處（下）
- 為什麼一下是主震，一下又變前震了呢？
- 地震預警的地震規模不準？別太苛責，因為那真的很難…
- 20160206 高雄美濃地震
- 編號 52 號地震連結位置
- 編號 53 號地震連結位置
本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《地震定位實作篇之二：地震連發，定位者的最大煩惱》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。
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