地震震度係指地震發生時，民眾所感受到震動的激烈程度或是建築物、地形地貌因震動所造成的破壞程度。由於此定義與地震災害有直接的關聯性，因此我國在地震防救災業務的執行上，震度為主要的參考依據（內政部，2018）。另外，許多重要的公共建設或是運輸系統，例如高速公路、水庫、電廠、高鐵、捷運等，也多以震度大小做為其地震應變的參考。

臺灣目前的震度分級主要是沿用日本震度分級的方式，分為0至7級，級數越高代表地表的震動越劇烈，造成的影響越嚴重。其中震度4級以下主要是描述民眾對於震動的感受，震度5級以上則開始定義會對建築物或地形地貌發生影響，有關不同分級影響程度的說明如表1（中央氣象局，2017）。

為快速獲得各地的震度，震度的計算係直接使用加速度地震儀（又稱為強震儀）所觀測的地表加速度紀錄進行推算。地震震度與加速度值範圍的關係，0至6級是透過關係式 I=2.00×〖log〗_10 (PGA)+0.70 換算後四捨五入獲得（徐明同，1979），式中I為震度階級，PGA（peak ground acceleration）為最大地動加速度值，單位為cm/sec2。1999年921地震以後，依據地震災害分布情形新增7級，並定義地動加速度值400 gal（單位cm/sec2）以上為7級。

氣象局近年來在臺灣建置非常高密度的地震觀測網，加上地震儀器靈敏度的大幅提升，由於更靈敏和更密集之量測，發布地震報告震度資訊時常遭遇一些誤解，而造成相關單位地震應變的困擾，其主要的問題包括：

1.小規模地震近震央測站觀測到高震度
小規模地震在靠近震央的測站常觀測到非常大的震度，但震動時間短最終並無地震災害發生的情形。以2015年7月28日宜蘭縣大同鄉地震為例，地震規模雖僅為4.7，但在距離震央約5公里的南山地震站卻觀測到6級的震度（圖1）。由於其僅是瞬間的地表震動，持續的時間非常短暫，因此並沒有造成任何的災情，但若對照震度6級的說明，則可能會有非常嚴重的影響。小地震卻發布高震度的情況，時常會造成相關單位在地震應變時投入相當的人力與物力，民眾的生活作息也受到影響，此是目前臺灣震度制度最迫切需要改善的問題。

2.高震度範圍與災害位置關聯性需要提升
近年幾次災害性地震，發現高震度分布範圍與災害發生位置的關聯性需要提升。圖2為2018年2月6日規模6.2花蓮地震，地震震度分布與災害發生位置的對照圖，該地震災情主要集中在花蓮市，由於米崙斷層發生破裂，斷層沿線有多棟樓層倒塌或破壞，同時嶺頂斷層北段也發現破裂情形（中央地質調查所，2018），但是圖中震度5級以上的範圍卻北從宜蘭縣南邊一直延伸至花蓮市、壽豐鄉以南，南北距離超過80公里，震度6級範圍亦超過40公里，因此不易在第一時間就依據震度的分布情形，準確研判地震災害可能發生的範圍與程度，進而造成救災人力與資源不易有效的調度。

3.高震度的地動級階值範圍過大
震度5級以上的震度級階，其PGA的範圍過大，可能影響救災單位、公共單位地震應變成效。例如臺鐵局目前在進行地震後軌道的安全檢查時，應變標準需將震度5級的範圍再細分為5級弱（80~180 gal）與5級強（180~250 gal），另外科技部近期進行大規模地震模擬情境研究時，亦將震度5級以上再做細分。

為改善我國震度發布與使用的問題，氣象局於2019年開始進行相關的研究，研訂新的地震震度分級制度，目標是強化震度與地震災害的關聯性，進而提升臺灣救災、公共與民間單位地震應變的效能。

 參考的方法

震度調整的方向主要參考日本氣象廳（JMA）與美國地質調查所（USGS）地震震度的分級制度與計算方法，以及國內學者的相關研究，其參考的重點如下：

1.日本氣象廳震度分級制度
日本氣象廳在1995年阪神地震發生後，將震度的計算方式與分級進行調整（關田康雄，1996），除考慮主要震動的週期外，同時使用震動時間至少超過0.3秒的最大地表加速度。另外考量原0至7震度分級中，5級與6級的PGA範圍過大，將震度細分為5弱、5強、6弱、6強，共10級。因考量振幅的持續時間，而可避免小地震但瞬間大振幅PGA所導致震度高估的情形。

2.美國地質調查所震度分級制度
美國加州使用的震度分級為修正麥卡利震度（Modified Mercalli Intensity, MMI），總共分為12級（I至XII級）。根據Wald 等人（1999）指出，MMI小於VII級的震度主要描述人類對於震動的感受，由於人類對高頻震動的敏感性較高，與PGA大小的關連性較大。大於VII級的震度則主要是描述建築物損壞的情形，則以最大地表速度（peak ground velocity, PGV）較能實際反應出破壞的情形。為實際符合震度說明敘述，計算震度首先以PGA計算震度，當所得到震度值超過VII級時，則改以PGV計算震度值。

3.國內學者研究
吳逸民教授等人（Wu et al., 2004）分析1999年921集集地震的災害紀錄以及氣象局的強地動資料，獲得地震震度I與最大地表速度PGV的關係式為 I=2.14×〖log〗_10 (PGV)+1.89，PGV的單位為cm/sec。此研究發現，以PGV推算震度能與規模呈現出較明顯正相關的關係，小規模地震觀測到的震度範圍較小，不會出現異常高震度的情形。

在參考國內外相關的分級方法與研究後，氣象局新的震度計算流程與分級制度的調整思維如下：

1.震度計算使用公式與流程不宜太過繁瑣複雜，方便相關應變單位快速獲得。

2.考量民眾對於現行震度分級熟悉度，以及調整不宜造成國內法規修改工程太大，建議延續採用0級至7級。

3.強化震度與地震災害關聯性，震度計算同時將最大地表速度PGV列入評估。

4.高震度階級適度細分，將5級細分為5弱、5強，6級細分為6弱、6強，以利相關單位應變時可以更加方便及彈性運用。

 新調整計算震度的方式

規劃新震度的計算方式如圖3，其流程依序如下：

1.讀入強震儀3向量加速度資料。

2.資料進行10Hz低通濾波處理，適度過濾瞬間震動的高頻訊號。

3.取3向量合成震波，計算最大地動加速度值PGA。

4.透過地震震度與PGA範圍的對照表（表2），計算地震震度。

5.得到的計算震度不到5級時，以該計算震度為地震震度值，結束整個震度計算流程；計算震度為5級以上時，持續進行下一步驟。

6.將3向量原始加速度資料積分至速度，同時進行0.075Hz低切濾波移除因積分動作所引進的低頻訊號。

7.取3向量合成震波，計算最大地動速度值PGV。

8.透過地震震度與PGV範圍的對照表（表3），計算地震震度。

9.如該計算震度小於4級時，則設定地震震度值為4級，否則以得到的計算震度為地震震度值，結束整個震度計算流程。

新震度計算流程中所使用的計算震度對照PGA換算表（表2）與計算震度對照PGV換算表（表3），主要是參考現有 I=2.00×〖log〗_10 (PGA)+0.70（徐明同，1979）以及 I=2.14×〖log〗_10 (PGV)+1.89（Wu et al., 2004）等2個關係式，透過四捨五入並稍做微調方便記憶後所劃定，可以快速方便將地震儀觀測紀錄換算成地震震度。另外為使新震度在合併使用PGA與PGV的情形下，維持各測站震度在空間分布上的連續性，所以當使用PGA計算震度大於5級，接續用PGV計算震度卻不到4級時，則將該站的地震震度維持設為4級。

 效益評估

針對新調整地震震度的計算方式，首先蒐集2009〜2018年氣象局所發布的1,370筆顯著有感地震報告，檢驗其可行性與效益。另外針對2018年0206花蓮地震、2016年0206美濃地震與1999年921地震等三個災害性地震，探討災害位置與新地震震度分布的關聯性：

1.有感地震報告發布震度評估
依所蒐集10年1370筆的顯著有感地震，依據目前震度的計算方法，觀測到最大震度5級以上，代表有可能造成災害的地震總共有194個，比例超過14%，明顯與實際狀況不符（圖4）。如使用新的震度計算方法，最大震度5級以上的地震則大幅減少為只剩下10個，比例不到1%，其中包括7級震度1個（2018年0206花蓮地震）、6強震度1個（2016年0206美濃地震）、5強震度5個以及5弱震度3個（圖5）。根據內政部消防署的統計，該時段內的災害地震總共發生8次，除了2017年2月11日高雄近海地震外，新的震度計算方法對於其他7個災害地震，都可以忠實呈現其最大震度都在5級以上，而且災害越嚴重的地震其震度值越大。至於2017年2月11日高雄近海地震的地震規模為5.7，新調整的最大震度為4級，災情為1位民眾受傷，此結果顯示雖然震度不到5級，不過大規模地震長時間震動也有可能造成輕微的災害。整體評估新震度計算方法，確實可以使地震震度符合震度分級表中地震影響的描述，有效降低防救災等相關單位應變動員次數與資源消耗。

2.災害地震的震度分布評估
使用新調整的震度分級與方法，重新計算2018年2月6日規模6.2花蓮地震的震度分布，與現行震度分布的情形比較，發現5級以上的面積明顯縮小很多（圖6），而且災害的位置全部侷限在震度最大的範圍，對於救災單位在第一時間可以提供非常重要且可靠的資訊。另外檢驗2016年2月6日規模6.6高雄美濃地震的情形（圖7），同樣可以發現新的震度分布，除了5級的範圍縮小外，與實際地震災害發生的位置亦有更好的關聯性，幾乎所有災害都集中在震度5強的範圍。1999年921地震是近幾十年造成災害最嚴重的地震，新震度分級的空間分布，同樣有效的反應災害發生的位置（圖8），同時由於高震度階級的進一步細分，可以更適度的界定出不同災害程度的範圍，提供相關單位更細緻的應變資訊。

 新地震震度分級表

表4為新制定的臺灣震度分級表，與現有震度分級表的差異（表1），除了在震度5級細分為5弱與5強、震度6級細分為6弱與6強外，新的震度分級表移除計算震度的地動加速度範圍。由於新的震度計算方法同時使用地震動的最大加速度與最大速度值，為避免造成錯誤的認知與混淆，所以新表中不放入含PGA/PGV相對應的範圍，而此變革在地震學意義上亦可回歸到震度的基本定義，即是地震後實際民眾的感受與建築物、地形地貌的影響，而非指地震儀記錄地震動參數的範圍。在地震影響說明的部分，同樣維持針對人的感受、屋內情形、屋外情形等3個情境，惟為因應社會環境的改變，以及強化該內容提供民眾與防救災單位應變參考的實用性，所以依據過去臺灣幾個災害地震的實際情形，以及日本與美國震度分級的相關說明，調整與擴充各震度階級相關影響的描述內容，未來亦會參考後續災害地震的實際災情，滾動式適度的調整其內容。

 推動實施

地震震度分級制度調整所涉及的影響層面非常廣泛，包括從防救災、交通運輸、民生設施等單位的應變作為，到科研教育、防災產業、保險業者的因應措施，甚至對於一般民眾的防災認知，都可能需要配合調整。因此，氣象局在擬定新震度分級草案並完成分析估評後，積極拜會相關單位報告調整案的規劃，同時辦理多場的說明會，邀請中央與地方防災、交通運輸、工程等單位，以及防災產業、保險業者與新聞媒體，說明新的地震震度分級方案與計算流程，並依據參與單位寶貴建議適度調整，同時提供因應新震度分級，相關單位調整法規辦法或系統作業所需的諮詢與協助，另外亦透過多元化管道進行宣導。目前氣象局已經完成整個新地震震度分級制度的推動程序，並自2020年1月已開始實施。

表1. 交通部中央氣象局現行地震震度分級表

資料來源：中央氣象局

表2. 計算地震震度對照最大地動加速度值(PGA)的範圍表，震度4級（含）以下依PGA決定

資料來源：中央氣象局

表3. 計算地震震度對照最大地動速度值(PGV)的範圍表，震度5級（含）以上依PGV決定

資料來源：中央氣象局

表4. 交通部中央氣象局新版地震震度分級表

資料來源：中央氣象局


圖1. 2015年7月28日宜蘭縣大同鄉規模4.7地震報告（上圖），以及南山地震站記錄該地震的地震波形（下圖）
資料來源：中央氣象局



圖2. 2018年2月6日規模6.2花蓮地震，地震震度分布（色階圖層）與災害實際發生位置對照圖
資料來源：中央氣象局


圖3. 新調整計算地震震度的流程圖
資料來源：中央氣象局


圖4. 2009年至2018年1370筆顯著有感地震，目前震度計算方式得到最大震度大於5級的震央分布圖，圖中同時標示災害地震的位置
資料來源：中央氣象局；災害地震資料來源：內政部消防署網站


圖5. 2009年至2018年1370筆顯著有感地震，新震度計算方式得到最大震度大於5級的震央分布圖，圖中同時標示災害地震的位置
資料來源：中央氣象局


圖6. 2018年2月6日規模6.2花蓮地震，目前震度計算方式（上圖）與新震度計算方式（下圖）所得到的震度分布與災害實際發生位置對照圖
資料來源：中央氣象局


圖7. 2016年2月6日規模6.6高雄美濃地震，目前震度計算方式（上圖）與新震度計算方式（下圖）所得到的震度分布與災害實際發生位置對照圖
資料來源：中央氣象局


圖8. 1999年921地震目前震度計算方式（左圖）與新震度計算方式（右圖）所得到的震度分布圖，圖中同時標示以行政區中心位置為基準，每個行政區建築物損壞棟數統計的分布情形
資料來源：中央氣象局

 參考文獻