前言

臺灣位於環太平洋火環帶上，主要火山群位於北部的大屯山系與宜蘭外海的龜山島。根據史料記載，大屯火山群在人類歷史期間並無任何噴發紀錄，另原先的地質調查，亦認為最近一次噴發約在一、二十萬年前，顯示該地區火山活動並不活躍。惟最近10餘年來，陸續有科學研究顯示無法完全排除大屯火山群未來仍會噴發的可能性。首先10年前左右有研究報告指出（Belousov et al., 2010），大屯火山最近一次蒸氣式的噴發可能距今只有6000 年（圖1），依據經驗法則「噴發時間」對於活火山的定義，1 萬年內有噴發紀錄的火山就可考慮為活火山。因此在2010 年中央地質調查所（以下簡稱地調所）舉辦的「大屯火山群火山活動性及活火山芻議」專家學者諮詢討論會，結論將大屯火山群歸類為「休眠的活火山」。


圖1. 學者使用碳14定年方法，針對大屯火山崩積的火山灰進行研究，發現最近一次蒸氣式噴發的時間可能發生在6000年前（圖片來源：Belousov et al., 2010）。

後續有學者分析大屯山地區地震站所記錄的地震資料（Lin, 2016），發現該地區的震波紀錄存在Ｓ波陰影與Ｐ波緩達的現象，推論臺灣北部地殼內部可能存在岩漿庫，而根據「存在岩漿庫」的現象法則，亦可佐證大屯山就是一個活火山。另外分析龜山島附近地震站的資料（Lin et al., 2018），同樣發現地震Ｓ波陰影與強烈反射的現象，依據Ｓ波無法穿透液態岩漿庫的特性，推論龜山島的中部地殼應該也存在岩漿庫。最終地調所根據相關的研究成果，於2019年9月24日召開火山活動專家諮詢會議，結論進一步確立大屯山與龜山島為活火山（中央地質調查所，2020）。

有鑑於火山可能存在的威脅，內政部於2018年6月8日訂定「火山災害防救業務計畫」（內政部，2020），對於火山災害減災、整備應變及復原重建工作進行通盤的規範與明確的分工，期能建立臺灣完整的火山災害防治機制。配合該業務計畫的實施，中央氣象局（以下簡稱氣象局）經過資料蒐集與邀請專家學者充分討論後，建立臺灣的火山活動等級與預警發布機制，並於2020年9月14日訂定「火山噴發訊息發布作業要點」（中央氣象局，2020），正式規範我國火山噴發訊息的發布作業。

 壹、火山活動等級

世界上明顯存在火山爆發風險的國家，因火山警戒、管制與避難需求，通常會制定適合自己國家的火山活動等級。例如美國地質調查所（U.S. Geological Survey, USGS）依據火山活動現象與噴發情形，將美國的火山活動等級分為火山活動呈現一般背景活動的正常（Normal）、高於背景活動的公告（Advisory）、火山可能噴發但無法確認時間的警戒（Watch）以及火山即將噴發或正在進行中的警報（Warning）等4級（圖2），同時為飛航安全並設計燈號標示對航空活動的影響。另外日本氣象廳（Japan Meteorological Agency, JMA）更完整將日本境內的火山，分類為已導入火山警戒等級、尚未導入火山警戒等級與海底火山等，並分別設計不同的活動與警戒等級。其中針對導入火山警戒分級的火山，根據火山威脅的情況，分為預測（Forecast）、警報（Warning）、緊急警報（Emergency Warning）3個訊息分類與5個反應等級（圖3），規範有關警戒與管制的作為。


圖2. 美國的火山活動警戒分級（圖片摘錄自美國地質調查所USGS網站）。


圖3. 日本火山活動分級的宣導圖卡（圖片來源：日本氣象廳JMA網站）。

經參考日本、美國、菲律賓、印尼、紐西蘭等國的火山活動等級，以及國內專家學者的意見後，氣象局考量臺灣目前並沒有任何火山噴發的經驗可供驗證，而為使後續配套的應變機制可實際運作，因此現階段將火山活動等級精簡劃定為0至2級，共3等級（表1），警戒的程度分別代表正常、注意與警報。區分不同等級主要依據科學儀器所觀測到的火山活動現象，其係指與火山活動相關連之現象的變化情形，例如地震活動、地殼變形及地溫變化等。

根據火山活動等級，一般非噴發期間，火山活動與長期背景的特徵相近時屬於0級，代表火山活動為正常的狀態。當透過儀器觀測發現一些火山活動現象與長期背景特徵存在顯著差異，並評估有火山災害發生之虞時，則火山活動提升為1級，需特別注意。當發現火山已有噴發或諸多現象之特徵，並經評估顯示火山在短期內有可能噴發致災，須採取預防等應變事宜時，則活動提升為最高等級2級，需立即發布火山噴發訊息。

表1. 我國新制訂的火山活動等級表（修改自「交通部中央氣象局火山噴發訊息發布作業要點」，2020）。

註：火山活動現象係指與火山活動相關連之現象，如地震活動、地殼變形及地溫變化等。

 貳、預警發布機制

配合火山活動等級，火山預警發布機制如表2，其對應的程序流程圖如圖4。根據氣象局的規劃，火山活動等級的判定與噴發訊息的發布，主要透過與國內其他火山觀測單位的討論，以及跨單位、跨領域相關專家與學者組成任務小組開會決議的方式進行。成立的任務小組包括「火山專家諮詢小組」與「火山工作小組」，規劃召開的討論會議則有「火山活動等級研判會議」與「火山專家諮詢小組會議」。

表2. 我國新制定的火山預警發布機制（修改自「交通部中央氣象局火山噴發訊息發布作業要點」，2020）。

註1：觀測現象泛指以科學方法，定量化的監測火山地區的各種與火山或非火山相關連之活動現象，例如地震活動、地殼變形監測及地溫變化等。
註2：火山活動現象係指與火山活動直接（相）關連之觀測現象，如地溫變化、岩漿以及與火山活動有直接相關之地震活動、地殼變形等。

「火山專家諮詢小組」由氣象局同仁、中央部會及地方政府代表、專家學者組成，其功能為提供火山活動等級研判及火山噴發訊息發布諮詢等。「火山工作小組」則是由氣象局同仁及局外專家組成，其任務為例行觀測資料的處理、分析與召開討論會議的聯繫工作等。會議部分，「火山活動等級研判會議」參加者主要為「火山專家諮詢小組」中的學者委員，會議討論的重點為評估觀測現象與火山活動現象的關連性及對應策略，以研判火山活動等級。「火山專家諮詢小組會議」則是所有「火山專家諮詢小組」的委員皆會被邀請參加，其目的為最終確認火山活動等級，並於會中研議火山噴發訊息發布事宜。


圖4. 我國新制訂的火山預警發布機制流程圖（圖片來源：中央氣象局，2020）。

氣象局會定期或不定期與國內火山觀測各作業單位、學研單位，就火山觀測資料進行交流，當發現觀測現象異於火山長期的背景活動時，即會啟動火山預警發布機制（中央氣象局，2020）。有關發布機制的流程說明如下：

一、火山工作小組開會討論觀測資料，評估是否需要召開火山活動等級研判會議，並加強現象觀測及資料分析。當觀測現象與火山長期背景活動存在顯著差異，氣象局將召開火山活動等級研判會議，評估觀測現象與火山活動現象的關連性及對應策略，以研判火山活動等級。當火山活動等級研判為0級，維持加強火山活動監測，並依後續監測結果評估是否召開火山活動等級研判會議，或結束發布機制。

二、當火山活動等級研判為1級，評估有火山災害發生之虞，氣象局持續加強火山活動監測及召開火山活動等級研判會議，並依後續監測結果更新火山活動等級。同時視需要召開火山專家諮詢小組會議確認後，適時對外揭露相關資訊。

三、當火山活動等級研判為2級，火山已有噴發或評估火山即將噴發，氣象局將召開火山專家諮詢小組會議確認火山活動等級，並研議火山噴發訊息發布事宜，氣象局依決議辦理火山噴發訊息的發布及通報。

四、火山噴發訊息發布後，氣象局持續火山活動監測與召開火山專家諮詢小組會議，以研判及確認火山活動等級，適時更新火山活動監測及噴發訊息。

五、若火山噴發威脅解除或降低，氣象局依決議辦理解除火山噴發訊息的發布及通報，結束火山預警發布機制。

火山噴發訊息將規劃多元的通報管道對外公布。防救災單位、部會機關、地方政府、新聞傳播機構等相關單位可以透過傳真及簡訊方式主動獲得相關資訊，訊息同時亦會公告於氣象局中、英文網站，供民眾與各界查閱。另外當火山活動等級提升至2級，噴發訊息也會使用災防告警細胞廣播系統（Public Warning System, PWS）發布，告警區域的民眾可以透過手機迅速獲得預警資訊。

 參、活動現象觀測

活動等級的研判與預警機制的啟動，主要參考科學儀器所觀測的火山活動現象。火山噴發前地底下的岩漿物質會逐漸靠近地表，造成地震數量增多，溫泉或氣體的溫度也會上升或成分改變，部分地區在火山噴發前還可能發生地表拱起的現象。近年來我國政府與研究單位在火山地區建置高密度的觀測儀器，包括中央研究院在科技部計畫的支持下，設置了大屯火山觀測站（Taiwan Volcano Observatory at Tatun, TVO），地調所亦投入大量心力，常態性利用地震活動、溫泉水質、火山氣體以及地表變形等方法監測大屯火山活動狀態。而目前氣象局主要針對地震活動與地表變形等2種現象，進行嚴密的觀測與分析。

對於地震活動，氣象局藉由TVO所提供大屯山地區的地震站即時資料，以及自己局內的地震站，組成一個小區域的地震網進行觀測。根據2012 年至今的觀測結果（圖5），大屯山的地震活動多集中在大油坑與七星山地區，深度淺於5 公里。大部分時期地震的日個數大約是3至5個，但若遇到特殊地震序列發生時，個數可能會快速增加至數百，甚至近千筆，被認為與地下火山氣體或流體的流動有關（蒲新杰，2020）。分析近年來幾個群震活動，氣象局目前將地震活動異常的門檻值設定為5日地震累積的個數達500個，同時為方便監測，內部建置展示平台監控大屯火山每日地震個數的變化（圖6）。


圖5. 大屯火山地區地震活動的分布圖，資料統計時間從2012年1月至2020年9月。不同大小、形狀與顏色記號對應不同地震規模的地震，紅色倒三角標記大油坑的位置，黑色正三角標記地震站的位置，紅色實線是山腳斷層地表出露位置（圖片來源：蒲新杰，2020）。


圖6. 氣象局內部統計大屯火山地區每日地震個數的展示界面，橘色曲線為系統自動觸發的地震檔案個數，藍色柱狀圖則是經過人工處理後確認屬於地震的個數（圖片來源：中央氣象局）。

當岩漿往上湧升或熱水系統壓力增加時，地殼常會膨脹隆起，造成地表產生明顯變形，而這些變化可以透過全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）精密的測量結果發現。氣象局使用大屯山GNSS測站資料，計算2個測站間基線，包括南北向、東西向、垂直向與基線方向長度的變化，透過關係式加入線性、週期性、不連續位置偏移量、震後效應等影響，進行長期資料的模型擬合，可以推估近期基線理論的變化趨勢（圖7）。最後將近期基線長度變化的觀測值與理論值相減後，其殘差值就可以用來判斷火山地區是否發生異常變形。現階段針對大屯山的背景變形，以及參考國外相關文獻設定地表異常變形門檻值，先設定其殘差值的速率每年3.5公分為門檻值，未來可在分析更多資料後滾動式調整（圖8）。

另外其他重要的火山觀測現象，包括火山氣體、地表溫度等，未來也可以規劃逐漸擴充這些項目，對於火山活動等級的評估提供更多參考資訊。


圖7. 竹子湖(ZUZH)至鞍部(ANBU)的GNSS基線趨勢圖，由上至下包括南北向、東西向、基線方向、垂直向長度的變化。藍色圓圈和粉紅色曲線為長期背景的觀測和模型擬合值，紅色圓圈和綠色曲線則是近期監測的觀測和模型預估值（圖片由中央氣象局黃郁婷提供）。


圖8. 竹子湖至鞍部基線長度變化的觀測值與擬合模型預估值的殘差圖，黃色區間範圍為近期監測期間殘差值的變化趨勢（圖片由中央氣象局黃郁婷提供）。

 肆、結語

相較於日本、菲律賓的活火山，臺灣的火山活動並不活耀，大範圍噴發的機率也非常低，不過既已歸屬為活火山，就不能排除噴發的可能性。加上大屯山位於臺北盆地北方的陽明山國家公園內，距離大臺北都會區僅一、二十公里，基於災害風險管理，火山的活動亦是我國需要重視的防災課題。

氣象局目前已經建立臺灣火山的活動等級與預警機制，對於火山災害的預防與整備，邁出第一步。同時地調所也開始進行臺灣北部火山災害潛勢的相關研究，將逐年公布火山災害潛勢圖資（中央地質調查所，2020）。另外位於火山災害潛勢區的地方政府，依據火山活動等級與預警發布機制，以及火山災害潛勢圖資，將可以規劃警戒管制、疏散撤離、收容安置等整備工作，進一步保障民眾生命財產安全。