【人物專訪2】成就臺灣地震預警系統的推手—吳逸民的學思歷程

by Yang-Kuang Chao
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採訪 ‧ 撰稿  /  陳睿純 (科學推展中心特約編輯)

出身於四面環山的南投縣魚池鄉,吳逸民教授在大學時期秉持著對於海洋的嚮往,來到了基隆的海洋大學就讀海洋學系。大學時期的他興趣廣泛,對很多東西都很有興趣,尤其喜歡看山、看海,也好奇背後的物理現象。或許是這樣的人格特質使吳逸民教授成為日後成為一名地球科學家,而在今(2021)年更是以享譽世界的「地震P波警報器」獲得教育部第六十四屆學術獎。

 

從山到海洋、從工程到科學、從業界到學界

「每一個過程經驗都很重要。」大學雖然就讀海洋學系,卻也因緣際會接觸到了工程地質,研究山坡地的開發。研究所時期才慢慢地踏入了地球物理相關的科學研究。畢業後,考入了中央氣象局地震測報中心,當時他主要負責的是台灣剛起步的地震預警系統。早期大部分的人都認為做這個系統十分困難,畢竟以當時的技術要在地震發生之後的短短幾秒內就推測出地震的位置、規模、大小等等並不是一件容易的事。「先求有,再求精。」是吳逸民教授秉持的一貫原則。在開發氣象局地震預警系統的過程,他需要涉入更多更深的相關研究,也正是因為這樣,開啟了他對科學研究的興趣,使他重新回到學校,攻讀中央大學地球物理博士學位。而在氣象局任務除了使吳逸民教授日後投身科學研究之外,也培養了他遇到事情有辦法短時間應變的能力。吳逸民教授回憶,當時值班室只有一、兩個人在,地震來一堆電話就馬上響起,他們除了必須在短時間內定位地震,還需處理大大小小的業務。這樣的緊急應變能力使得他在日後不管是在辦公室內做學術研究、或是出野外調查都有相當大的幫助。

吳逸民教授認為「做任何工作都要做到最好,並專心的專研。」也正是因為這樣,每一段過程和經驗都成為了他日後在學術領域發展的養分。在氣象局工作的十年間更賦予了他『使命感』,使得他在2008年和他的團隊與三聯科技公司合作,研發了P-alert現地形地震P波感測儀,並於2010年開始量產及設置。截至目前為止,全台灣已設置了761個測站,形成一個密集且強大的地震預警觀測網。

從『區域型』到『現地型』

現今的地震預警系統可以分為『區域型預警系統』和『現地型預警系統』。早期吳逸民教授在氣象局做的工作便是區域型的地震預警。在某個地方發生地震時,他們必須在幾十秒之內定位地震以及規模,推算出各個地區的震度,並發出警報給這個地方以外的人。然而在這幾十秒後,地震波往往已經傳遞到了遠處,因此離震央方圓約50公里內的區域會形成系統的『盲區』,將無法提供地震預警。如何去解決這個系統的缺失?這個問題一直深埋在吳逸民教授心中,使他日後有了開發『現地型預警系統』的想法。

地震發生時會產生上下震動的P波和水平搖晃的S波。由於地震斷層破裂的能量主要由S波所攜帶,『現地型預警系統』因此可以從較先到達且破壞力較小的P波來推斷隨後抵達的S波的波相及其致災性。而正因為是直接針對P波進行分析,省略了由數個測站交叉比對來定位地震的動作,使得這種預警系統擁有在震央的周圍發布警報的能力。

吳逸民教授在台大和他的團隊分析了無數個全世界的大地震,發現了P波的垂直位移與後面S波產生之最大震動有一定程度的關聯性,並可以就此關聯性去推算地震的規模大小和後續的震動特徵。利用這種特性,他們僅需使用P波前三秒的波形去做計算,大幅的降低了地震預警所需的時間。由於當時的地震儀較貴,要在整個台灣普及化的難度較高、成本也較大,吳逸民教授在2006年便結合較小且便宜的微機電(MEMS)感應器以及他的研究成果,成功地達到了『現地型』預警的效果。而後更在2008年技轉給三聯科技公司,研發以及量產「地震P波警報器」,並在台灣推廣。

從科學到科普,從台灣到世界

獲得今年的教育部學術獎無疑是對吳逸民教授過去的研究成果有著莫大的肯定。由於儀器在台灣密集的佈放,P-alert觀測網除了可以提供更準確的震度資訊之外,也可為學界提供了研究地震斷層破裂的方向更高空間解析度的資料。而P-alert儀器因為多數裝載在國小、國中校園,亦可引發小朋友的好奇心,藉此達到科普的效果。吳逸民教授認為身為科學家,他有義務將知識傳遞給社會大眾,尤其是地震這種容易造成嚴重傷亡及損失的災害,民眾更需要正確的觀念及知識去應對。

在台灣觀測網的設置之外,這十年來,吳逸民教授更將此地震P波警報器推廣至亞洲以及太平洋地震災害頻繁的國家,不但幫助提升了當地的地震預警技術,也默默地為台灣成就了技術外交。教授除了推廣地震預警技術技術之外,他也致力於人才的培育。除了台灣的學生之外,他也指導來自印尼、越南的學生,期望他們之後對自己國家的地震防災能有一些貢獻。然而吳逸民教授也提到了學界普遍人才流失的問題。處理地震資料往往需要學習大量的程式技術,在長時間辛苦培養了學生之後,往往會偏向轉入科技產業直接就業,造成人才的損失,因此學生的動機以及背景將會是留住人才的重要因素。吳逸民教授也強調學生『跨領域』的能力。他認為當然不可能每個領域都專精,但若能針對自己在研究領域之外有多方的涉略,將會更有機會找到最適切的研究方法或工具。

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