台灣地震科學資料中心

梁文宗 中央研究院地球科學研究所

doi: 10.30067/TECNL.202206_1(1).0002
(English Version)

摘要

  台灣地震科學資料中心(TECDC)由科技部資助，主要目的是促進台灣地震科學學界的資料資源整合、開發即時地震學系統，並建置成果平台分享學界的研究成果，作為其他相關研究的進一步參考；除此之外，本團隊也同時開發地震科學教育推廣的線上活動，為培育下一代的科研人才盡一份心力。TECDC的網址為：https://tecdc.earth.sinica.edu.tw (圖一)。

圖一、台灣地震科學資料中心(TECDC)的入口網站首頁。

資料整合

  在資料整合的工作上，我們首先重整了中研院地球所負責營運並對外開放的「台灣寬頻地震觀測網 (Broadband Array in Taiwan for Seismology, BATS)」網路服務系統，以符合現代地震觀測研究需求的網路技術與標準，使用者僅須填入所需的測站、分量、時段與輸出格式等資訊，即可點擊連結進行資料處理並下載，甚至可在工作站的命令列直接索取資料。這個資料服務的網址在：http://bats.earth.sinica.edu.tw 。根據台灣地震科學中心(TEC)的儀器與資料管理辦法，凡是向台灣地震科學中心儀器中心(TECIP)借用儀器所繳回的地震波形，都必須在實驗計畫結束後兩年內繳回原始資料到資料中心，並於計畫結束兩年後對國內學者開放，而為了協助各團隊以高效能方式處理資料並建置標準資料庫，TECDC利用中研院地球所所採購的Antelope軟體套件，開設訓練研習營，建成標準資料庫之後可進一步進行自動化地震定位，讓地震觀測的工作可以順利展開，也預備好可供開放的標準波形資料庫；據此，我們在掌握相關的技術與標準之後，打造全新的「台灣地震科學資料服務平台 (Taiwan Archive Platform for Seismology, TAPS)」，這個服務平台的特色是可以只用一組帳號查詢下載所有過去觀測計畫所繳回的資料，大幅縮減逐一查詢各計畫資料庫的時間，也讓同仁們在發表成果時有資料網頁可提供讀者參考，平台網址為：https://taps.earth.sinica.edu.tw。TECDC團隊所累積的經驗與技術也用來與氣象局合作建置了「台灣地震與地球物理資料管理系統(GDMS) 」，將氣象局各個觀測網歷年來所收集的觀測數據開放給全球各界使用：https://gdmsn.cwb.gov.tw。圖二是TECDC收集台灣地區幾個觀測網詮釋資料在台灣西南部的測站分布。

圖二、台灣地區不同單位負責的地震觀測網在西南部的測站分布。。

即時地震學

  TECDC在即時地震學的實務操作上與各團隊合作進行研發，例如目前由TEC維護的P波警報器強震網(P-Alert Strong Motion Network)近即時震度與地震事件波形資料庫(Wu et al., 2013)(https://palert.earth.sinica.edu.tw)，而利用寬頻波形資料反演震源機制的解算系統除了與李憲忠博士合作的即時地震矩張量監測系統(Lee et al., 2013; http://rmt.earth.sinica.edu.tw)之外，也改良了BATS的地震矩張量解速報系統並全面自動化，可在地震後5分鐘自動在台灣地震科學資訊系統(http://tesis.earth.sinica.edu.tw)發布震源解的資訊(AutoBATS震源機制解, Jian et al., 2018)，或可直接到AutoBATS的資料庫網站查詢瀏覽，網址為 https://tecdc.earth.sinica.edu.tw/FM/AutoBATS (圖三)，自動解再經人工判讀確認後將透過電子郵件通知訂閱的使用者，歡迎各界訂閱利用。此外，在大規模的強震發生時，鄰近的測站可能出現波形飽和的問題，且點源的假設恐不利破裂複雜震源解算，所以我們採用與周邊區域的觀測網合作的方式，即時取得較遠距離的測站資料，並利用W-Phase震源反演的技術(WP, Kanamori and Rivera, 2008)，在接收氣象局的速報之後，即刻啟動區域WP反演以決定更可靠的地震矩規模與震源參數，這項成果展示在https://tecdc.earth.sinica.edu.tw/FM/WP/，目前可解算的最小地震矩規模約為4.4，和測站的包覆性有關。

圖三、AutoBATS自動震源機制解的資料庫首頁。

國內研究成果平台

  我們針對運用地震資料所研發的學術成果進行數值管理與視覺化服務，第一個成果是台灣速度模型(Taiwan Velocity Model, TVM)計畫，這個展示平台收集自1995年以來已在期刊上發表的三維速度與衰減構造模型，並參考IRIS的EMC網站設計(IRIS DMC, 2011)，使用者可在各模型資料的涵括範圍內任取一剖面，然後選擇參數繪出對應的二維剖面速度或衰減構造，另可套疊地震活動或震源機制，繪製的成果圖及對應的數據均可直接下載，TVM的展示網址為https://tecdc.earth.sinica.edu.tw/TWtomo/ (圖四)，最新的速度模型(Chen et al., 2019)即將納入。除此之外，本團隊連接氣象局地震中心的即時測報成果，以線上繪圖的方式快速展示地震的時空分布，做為面對顯著地震時快速瀏覽地震活動(Taiwan Seismicity Map)時空分布的依據。

圖四、台灣速度模型的展示平台。

地震科學教育推廣

  過去本團隊陸續開發一些線上的教室活動，提供民眾自學或教學使用(Liang et al., 2016)，也製作簡易型的地震儀(TEC-100)製做教學材料，甚至是台灣地區三維地震活動的紙模型(圖五)，推廣台灣的地震科學成果與地震相關常識，這些成果都放在TECDC的教育(Education)功能連結。例如最近完成的網頁角色扮演遊戲-勇闖震源城，能讓玩家輕鬆認識地震波且根據自己的觀測決定地震的震央位置，並進一步探索震源以擊敗魔王拯救世界(Chiu et al., 2022)(圖六)。

圖五、台灣地區的三維地震分布紙模型。

圖六、用網頁的角色扮演遊戲來認識地震波與地震定位的關聯。

視覺化服務

  為了協助使用者從事地震觀測的測站部署作業並與其他資訊套疊，TECDC製作測站資訊轉KML格式的線上轉換工具，可以運用Google Earth強大的網路地理資訊系統功能進行空間分析；另一常用的線上繪圖應用是輸入地震儀器的零極值(poles and zeros)儀器響應來產出儀器的振幅與相位頻譜，藉以理解儀器的特性。在教育推廣的部分特別開發台灣1991年以來ML>4.5的地震時空分布，可由使用者調整播放的進度和速度(圖七)。

圖七、台灣地震活動的時空分布播放介面。

結語

  台灣地震科學資料中心的主要任務是支援研究人員的地震資料需求，本團隊持續鑽研資料管理的相關技術，近幾年一方面陸續整合既有的波形資料庫，並與各學研單位密切合作，針對有意開放的資料開發符合國際標準的網路服務系統，另一方面也積極打造研究成果的展示平台，擴大地震科學知識的應用價值。未來仍將禀持這樣的步調為全體學界做出貢獻。