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魏國彥／台北震波噪音奏鳴曲
2023-09-10 07:06 聯合報／ 魏國彥（作者為台灣大學地質系退休教授）
家居市廛，臥房鄰街，捷運列車每三五分鐘鏗鏗而過，街上汽車摩托車不斷，內人常抱怨讓心神不寧、睡不好。讀到國立師範大學陳卉瑄教授去年發表的一篇科學學刊文章，我體認到國家機構其實可以偵測到這些擾人的震動，不禁突發奇想：氣象局的地震網能和市政單位互通消息，減少大都會的震動與噪音嗎？
陳教授團隊解讀大台北區一百四十個寬頻震波站所接收到的震波紀錄；這個地震網原來是為了監測大屯火山及都市防災而設立，密度與訊號品質在全球數一數二。為了區分震波來源，尤其是自然產生的微震與人為震動所產生的噪訊，地球物理學者近年來特別也對「噪音」進行深入研究。
陳教授這篇文章分析了民國一○八年（二○一九年）一月一日到二月廿八日之間兩個月的連續震波紀錄，他們鑑別出幾個數百公里遠的地震訊號，而其餘紀錄中主要係以高頻的「噪音」為主，又分為自然噪音與人造噪音兩種。自然噪音呈現一定的周期性，與海洋的重力波動有關，顯係受到地球與月亮的距離及潮汐影響，人造噪音則與捷運和道路交通活動有關。
特別引起我關注的是台北第八站（CT○八），地處台北市中心，附近有板南線、文湖線及淡水信義線經過。震波紀錄顯示在十赫茲（十Hz）有明顯的能量集中帶，但在每天的深夜消失，原來這是捷運列車震動所引起。細緻解讀，更能看出來日間時段每三分鐘有一個尖峰，約略是這個地區捷運車輛班次的頻率；另一個高能量帶發生在○點二至○點四 Hz 頻段，原來是汽車造成的震動。有那麼幾天，各測站的能量變得非常淡漠，幾乎銷聲匿跡，一查原來是春節；相信台北人都有經驗，春節期間台北的道路分外安靜，有些地方宛若空城。
離台北第八站四百公尺遠就是台北一○一大樓，大樓在第九十層、第七十五層、及地下第五層都設有地震儀。比較三個樓層一整天的震動紀錄，大樓地下第五層在安靜的夜晚，竟與城中的第八站（CT○八）交通訊號造成的震動起伏同步！這說明不管捷運或是車輛，他們在地面造成的震動即便微不足道、仍然能讓大樓基底「與車共舞」，這與台北盆地的軟泥基底共振有關。
另方面，台北一○一大樓第七十五層及第九十層的震波紀錄，與地下第五層的紀錄明顯不同。高樓層的震波反映著早上九時至晚上八時的振動高峰期，和大樓內部的人流活動有關。事實上，在地震較不活躍的地區，人類活動造成的振動已經成為勘測城市地下結構和地震微震分區的重要手段。在台北，交通頻繁度和高樓層振動特徵的相關性，已能提供台北高樓建築防震設計的有用參數。
早年，震波噪訊在學界被視為干擾，只想去之而後快；現在，科學家卻在震波噪訊裡辨識出都會的脈動，看到摩天大樓不同樓層震動的態樣，而用之於防震設計。古人說：「於無聲處聽雷」，我們現代人卻能在噪訊中聽出都市的奏鳴曲！
