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海底地震及海嘯監測系統

日本列島東部外海位於北美洲板塊、歐亞板塊、菲律賓海板塊、以及太平洋板塊的交界處,而此處也就成為日本最常發生地震的區域。板塊與板塊邊緣產生的摩擦作用,造成地殼岩層彎曲變形。而當這些摩擦作用超過岩石本身能夠承受的強度時,便會使岩層斷裂錯動,形成「內陸型」與「海溝型」等大規模的構造地震。特別在日本臨海地區,岩層彎曲變形的情況長期累積,時常發生地震也已經不足為奇。因此,針對板塊運動進行詳細分析便顯得格外重要。

於是近年來,日本經過研究開發,設置了可觀測海底環境的海底地震儀。此地震儀可直接架設於板塊邊緣及熱點等處的上方,更準確地觀測每一次的地殼變動。

海底地震儀主要分為「自主浮起式」、「Anchored Buoy式」、以及「海底電纜式」3種。

自主浮起式

「自主浮起式」地震儀,是將地震儀或數據記錄器放進類似膠囊的裝置使其沉入海底,經過一段期間的觀測作業後再使其浮出水面,並回收其觀測數據。除了可輕鬆的重複使用外,也可於特定地區集中施放,靈活性相當高,因此常用於實驗研究上。然而由於觀測數據無法即時回傳,因此不傾向使用於災害防治上。

Anchored Buoy式

「Anchored Buoy式」地震儀,是將海底設置的地震儀與海面浮標作連結,將地震儀所觀測到的數據透過浮標,以電波方式傳送至通訊衛星或是陸地上的電台。其優點在於能夠即時掌握觀測數據,但電池替換之維護則較費功。

海底電纜式

海底電纜式為可長時間固定傳送觀測數據的地震儀。多台地震儀由光纖電纜相連,於距離海岸電台100km~200km遠的外海海底板塊邊緣設置地震儀。此類型地震儀,能夠長時間不間斷地監控板塊的所有動作。而在光纖電纜上也同時設置了海嘯儀。

在深達數千公尺的外海海域,儘管海嘯所造成的海水表面變化只有數公分的程度,「海底電纜式」地震儀仍可以達0.5毫米的精密度,準確觀測到海嘯所造成海水表面的起伏程度。地震儀與海嘯儀所蒐集到的觀測數據,可透過光纖網路匯集至電台,並透過電話線路傳送至大學內之地震研究所與科學技術廳所屬研究所等研究中心進行解析。即便是在重大災害發生時,也可透過通訊衛星來進行數據的傳輸,因此不會有任何情報中斷的狀況發生。本系統能更加提早確定震央位置,並以高精密度進行海嘯觀測,可達到在海嘯襲擊沿岸5至10分鐘前進行預報。

透過「海底電纜式」地震儀即時取得高準確度的情報資訊,在板塊運動解析及防災情報系統的建立上,提供了莫大的幫助。目前已於日本東北方外海與東南方外海等容易發生地震的區域海底7處據點,配合自主浮起式與Anchored Buoy式地震儀共同設置,日以繼夜地進行地震與海嘯的監控及觀測。

NEC技術介紹

本地震觀測系統採用NEC提供的最先進技術,為全球首創的實際應用案例。將地震儀架設於水深3000公尺以上的深海區域,需要承受數百大氣壓及龐大水壓的嚴苛環境考驗,因此NEC採用了鈹銅合金材質製造的特殊容器,能夠妥善保護海底地震儀與海嘯觀測儀。且使用的零組件與設備的設計上都具備了高度的可靠性。另外,對生產線進行嚴格控管以維持產品的高品質,可使設備長時間發揮優越效能,這些皆為結合多種高科技所產出的智慧結晶。

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