为何地震规模常会一修再修？
旭旭尧尧2020-11-29 13:48
每当一些大地震后，新闻更新地震报告的规模时，经常看见这类的新闻写会到：“震度被低估了！”，“而且经常在新闻上看到地震等级在变化”。常伴随的就是一阵疑惑：不是都一样的数据？怎么又说算不准？为什么又需要再补数据？
最近看到了一篇文章，这篇文章中就阐述了为什么不同单位会有不同的规模计算结果，没写到地震规模有时会有修正的主要原因，也没有细谈不同规模的计算方式，下面我根据查阅的相关资料，尽量来把这个问题写好写完整吧！
规模计算的“实务”方式
其实计算规模“不仅仅是计算规模”这么简单，为什么？因为不管怎么样我们都得把地震震中、震源给决定出来。因为芮氏规模的定义是“标准扭力式伍德－安德森地震仪在距震中100公里处记录到的最大震幅的对数值”，虽然看起来定义好难懂，好科学，但实际上我们可以把它的关键拆解成“震幅”、“距离震中100公里”，也就是说要先知道“震中在哪？”
不过这样一来，只要定出震中，一台地震仪就能算出一个规模值，照理说理想状态下，每台算起来应该一样，但实际上会因为地震波的路径、地震仪的场址而使得结果不太一样，这时最快的方法就是把大家的值平均起来，解决！
但这种方式会有几个问题，第一个问题是，其实当时创出这算法的芮克特（CharlesRichter），是把这个规模用在处理加州的地震，但是因为太好用所以大家一直广泛使用…再来就是它的物理意涵并不明确，尤其是它没有办法直接反映断层的活动，所以像美国地质调查局（USGS）现在也改用另一种更能反映断层活动情形的地震矩规模。
所以规模在算的时候，除了因增加测站会改变平均值，还会因地震定位的结果修正而改变。地震定位的原理是先把震波中的P波和S波（波速不同）从震源处出发，要是我们知道波速的话，就可以由此回推震源（至于震中则是震源投影到地上的点）。
理想上我们可以用画圆、三角定位的方式求解，但实际上的解不会很刚好只有一个点，会在一个范围内。误差来源可能是地层的构造太简化、波速假设错误、震源和场址没考虑到的效应…等等。总之就是会有些站的结果感觉很收敛在一点，但有些又会因为误差而无法和其它结果互相对应，比较消极但最快的做法是挑掉部分数据，但这是很糟的做法；好一点则是用加权比重的方式去做调整，而最根本的问题我想你也看出来了，就在于地下构造数据和假设波速，只要不解决这问题，就无法解决定位上会有一定误差的问题，而且只要增加几个站的数据，就会让定位的结果产生变化，而且以科学点来说，又还是得考虑这些测站的数据，毕竟这些也是重要的数据。
干嘛不用国外或是学者常用“地震矩规模”？
在那篇文中，也有写到不同规模计算方式，其中提到由金森博雄教授创立的“地震矩规模”计算方式，是目前美国地质调查局（USGS）和许多地震学者较通用的规模，它是使用现代地震仪为基础，并考察断层力学现象的计算方式，因此除了不会有太大地震使计算方式达到饱和的问题，也能让地震规模与断层作用的物理量连接更为紧密。
举例来说，如果我放了一个很响的屁，在1秒内全释放完，和花10秒钟一点一点放完更多容积的屁，用声音的观点来看，前者好像放比较多，但后者却静静地释放了更多。实际上大型断层错动的过程中，并不是在一瞬间释放完能量，长达数百公里、面积达数万平方公里的断层面，往往会花上数秒钟到数分钟才完全错动的过程，仅由最大振幅来推估能量的芮氏规模遇上大地震本来就会有很大的误差，而地震矩规模则考察了完整断层错动伴随震动的历程，就能更详实呈现能量大小。
但要把地震矩规模算得准，除了对地下构造要有一定了解，也要把求解的目的从一个点扩展到一个很大的面（现在都是用打网格来处理），参数一多就不可能很快的得到解，那么发布的时间效率就会差很多。试想一下，现在地震后约几分钟或实时地震局会公布信息，若改成震矩规模，可以参考一下USGS发布的时效，往往会花上数倍的时间，在地震速报或预警上根本不实用的。
所以最好的方法是什么？讲到这边应该不止我想到，就是一方面公布较有时效性的信息（维持现在的状态或改得更快），另一方面由同单位或是另一个单位使用更有科学上意义的地震规模，并告诉大家这两者的差异。然而对一般民众而言，要是不理解地震矩规模是什么，给这数字其实意义不大，或许这也是目前地震局仍使用里氏地震规模来呈现信息的主因吧！
最后一样要强调的是，不同规模的算法不该直接互相比较，而修正结果并不代表前一次的东西“有错”，而是我们的数据不够齐全，但算法完全一样。地震和一般可以看到、直接量化到的体积、质量的东西不同，虽然我们永远都是像瞎子摸象看震波，但仍运用科学法则来处理信息以求真求实：或许永远都存在着些许误差，却也告诉我们永远都该谨慎的解读地震波里的信息。
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