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2016.12.27

開啟台韓國際合作新頁!台灣自製海底地震儀進軍國際

海底地震儀(Ocean Bottom Seismometer,簡稱為 OBS)顧名思義就是架設在海底的地震觀測系統。為了因應海底環境及其使用特性,海底地震儀在設計上有許多的考量與挑戰。因此,目前全世界僅極少數國家有能力製造。



(圖一) 國研院海洋中心團隊、韓國釜山國立大學研究團隊、船長及全體船員與韓國氣象局研究船合影。

國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心(海洋中心)結合中央研究院地球科學研究所及中山大學海下科技研究所,自2008年起合作研發海底地震儀,並於2009年起多次成功在台灣外海長期佈放,順利取得海床振動資訊。2011年及2016年兩次與韓國研究團隊合作,獲得良好成績,因此韓國釜山國立大學有意價購台灣自製的海底地震儀,以及由海底地震儀改裝的陸上地震儀,顯示台灣自製的海底地震儀已受到國際肯定,並有機會進軍海外。

製作技術困難 必須克服重重挑戰

製作海底地震儀高難度的重要技術有三,首先是電力來源。不同於陸上地震測站,可以用太陽能或接台電電力系統,海底地震儀完全依靠電池供電,電池又關係著海底地震儀的重量,重量越輕,海底地震儀的佈放及回收越容易,可節省作業時間,並避免碰撞造成損壞;因此如何設計出省電的電路,而得以兼顧輕量化,又能夠提供長達半年佈放期間的電量,成為一大挑戰。

其次,如何讓海底地震儀沉降到崎嶇不平的海底時,能夠測知自己的水平姿態,並且進行適當校正,如此才能準確量測地震。最後,如何使海底地震儀的電路設備存放裝置保持高度防水、氣密,能長期置放於海底而不致滲漏。這些都是設計、製作海底地震儀時會面臨的難關。

體積小 重量輕 中小型研究船即可佈放

台灣團隊當初自行設計研發海底地震儀時,考量國內研究船舶噸數較國外小,甲板空間不大,單趟能夠載運的大型儀器有限,因此將儀器體積作為設計指標之一,最後研發出體積160 x 68 x 95公分、重量小於200公斤的海底地震儀。

以國外市售的商用海底地震儀體積來看,甲板占用面積有時達台灣自製產品兩倍以上,且重量皆超出300公斤,佈放和回收所需要的人力與船舶輔機都更多。在這方面,台灣自製的海底地震儀具有強大的優勢。

韓國雖有許多大型研究船,但是所從事的研究,大都與海底地震無關。支援地震研究的主要是韓國氣象局,其研究船並非為佈放深海儀器所設計,故甲板面積不大,也因此對台灣自製的海底地震儀非常肯定。

(圖二) 台灣自製海底地震儀佈放時的姿態。

成本低 性質優 具國際市場競爭力

價錢當然也是重要考量因素,市售商用海底地震儀每部價格高達新台幣300 ~ 400萬元,而台灣自製海底地震儀的成本則遠低於此。

此外,台灣自製海底地震儀的資料解析度高達32位元、積木型堆疊的記錄器控制主體擁有高可擴性、資料容量最高可達2TB、利用網頁技術打造的介面,讓Windows、Mac或 Linux系統之使用者皆可操作,這些皆優於市售商用海底地震儀。

觀測成果良好 獲得國際肯定

台灣自製海底地震儀於2009年在東部外海首度佈放,獲得良好觀測成果,因此獲得韓國海洋研究院(Korea Ocean Research and Development Institute, KORDI)高度關注,雙方於2011年首次合作,在韓國海域佈放及回收4台海底地震儀,順利取得高精度的海底地震觀測資料。

台灣位處環太平洋地震帶,地震發生極為激烈頻繁。相較於台灣,韓國地震次數較少,規模也較小。但韓國跟台灣一樣,地震測站都架設於陸地上。2016年初與韓國釜山國立大學與國研院海洋中心簽署合作協議,選定韓國核能發電廠外海海域,共同佈放海底地震儀,長期監測地震活動,希望利用韓國海域收集到的地震觀測資料,提升外海地震震源定位之準確度,進而評估地震災害發生之危害程度。

雙方合作於2016年2月佈放3部海底地震儀後,於8月回收並收集資料後,旋即再度佈放。由於韓國釜山國立大學對雙方合作成果相當滿意,有意價購台灣自製的海底地震儀,以及由海底地震儀改裝的陸上地震儀,進行更多韓國本土的地震研究。這顯示台灣自製的海底地震儀,已經具有進軍國際的實力。

(圖三) 國研院海洋中心團隊向韓國研究團隊與韓國氣象局介紹台灣自製海底地震儀。

掌握自主技術 推動科技外交

過去台灣也曾經向外採購商用海底地震儀,但由於對商購儀器的設計與構造資訊缺乏,關鍵技術皆掌握在國外廠商手中,無法自行維護,時間與成本往往消耗在與原廠的往返溝通上,也無法對其功能進行修正與改良。國人自製海底地震儀可以解決這些問題,加速我國海底地震相關研究,保障民眾生命財產的安全。

未來研發團隊將持續精進相關技術,確保上游科學研究和下游工程技術之間的連結,持續提供品質穩定且優良的科研儀器,不但為國內建立永續的海洋科技研發能量,也將儀器研發能量推向國際,藉由科技實力打響台灣在國際上的知名度。

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