TSUNAMI SCIENCE RESEARCH LABORATORY

(一)背景
　　2011東日本大地震所引發之大規模海嘯，不僅造成日本重大人員傷亡，並引發核電廠氣爆與輻射外洩災害，影響至今。2011東日本大地震與海嘯之特色為低發生率、高破壞力之複合型極端災害，其結合地震、海嘯與核災。在地震方面，海溝破裂長度超出原先預期；海嘯方面影響範圍過大，工程手段無法完全防治；核災方面，無法立即提出解決方案，導致災情持續惡化。2011東日本海嘯事件亦凸顯過去學界研究盲點並亟需改進，特別是對周遭地質環境之瞭解過度自信，以致於低估潛在最大規模地震與海嘯。
台灣位於太平洋火環帶之西緣，主要受菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊交互隱沒，以及菲律賓海板塊西側與呂宋島弧碰撞歐亞大陸邊緣之影響，地殼變動劇烈，地震頻繁，地震周期大約為十數年，因此政府與民眾在島內地震方面累積相當之經驗，並有相對完整之應變策略。然而地震若要引發致災型海嘯，需要規模達Mw7.5以上，且為震源深度較淺之非平移型地震，因此海嘯週期往往以百年來計。然而，台灣之文字歷史為近350年之事，且百年或更早以前之文字記載往往資料欠缺甚或欠詳實，或更受到明末清初之禁海令之影響，嚴重阻礙歷史海嘯事件之還原。即便如此，台灣之歷史文獻中也仍舊有多次海嘯記載。如1781高屏海嘯、1867基隆海嘯、以及1894屏東海嘯等，這些歷史海嘯相對於其他記載有更完整之描述，也值得優先深入研究。

(二)國內外現況
　　鑑於2011東日本大海嘯發生後引發之核災與相關災害，美國核管會針對東日本大海嘯成立專案小組（NTFF）對於美國核電廠提出12大項改善建議，其中針對水災（海嘯）危害之再評估工作指出，危害度外及建築物受災風險及風險管理皆須列入考量，並據此修改相關法規。
由於台灣與日本同樣位於西太平洋邊緣，人種與生活環境與日本類似，隨著新聞與網路媒體源源不絕之災情照片與報導，令台灣人民感同身受，除大量捐款賑災外，促使國內開始重視海嘯災防與核電安全。而國科會即委託學界進行一系列災害防救應用科技方案。研究結果指出，威脅台灣之海溝型海嘯主要來自馬尼拉海溝北段、琉球島弧南段、以及亞普海溝等。研究成果並包含：海嘯上溯波高、海嘯溢淹評估、海嘯災害潛勢範圍、海嘯模擬成果應用、海嘯溢淹警戒等級、海嘯事件之潮位站紀錄及海底地滑引起之海嘯模擬研究。而原能會即進一步針對此事故要求台灣電力公司檢討核電廠之因應能力，執行「國內核能電廠現有安全防護體制全面體檢方案」，其中對於海嘯的防範須依據美國相關法規規範以新技術標準重新考量並強化設計基準與改善。
受到2011東日本大海嘯之影響，全球諸多科學家已投入海嘯災防之研究。在2011-2015年之AGU年會上，海嘯科學研究之議題始終是熱門項目之一。南中國海海嘯研討會在康乃爾大學土木與環境工程系系主任劉立方教授之主持下，也已邁入第八屆，當中海嘯議題與各國災防策略等交流成果，也是本章節之重要參考依據。

(三)規劃與展望
　　海嘯災害防治於未來十年之科研目標，在於了解台灣潛在海嘯威脅，使民眾清楚了解海嘯天災，以降低海嘯對台灣社會帶來之衝擊與傷害。而在核電等敏感設施方面，希望發揮學界力量，以科學為基礎，透過清楚掌握對台灣海嘯與地質條件之手段，訂定設施之耐海嘯標準，以期減少社會之摩擦與對立。然而欲達上述之目標，其背後需要大量之人力與經費之投入，因此建議增加現階段相關海嘯研究，並規劃未來十年海嘯災害防治科技之重點基礎科技研究：

一.海嘯歷史紀錄、認知與教育

研究與模擬重現歷史海嘯事件，包括台灣周圍與國際其他地區，以深入了解影響海嘯之因子。
調查與研究侵台之歷史海嘯與古海嘯，並藉由掌握未來海嘯潛勢。歷史海嘯與古海嘯之重建重點在於海嘯源之推估，並尋求過去侵襲台灣之證據。包括海嘯溢淹所留下之海嘯沉積物以及近海湖泊之海水入侵記錄等。
廟宇之歷史海嘯記錄蒐集與歸納。由於台灣近百年來未受大規模海嘯侵害，因此民眾對海嘯威脅鬆懈。探究歷史可發現，台灣在短短350年間，就有為數不少之海嘯記錄，然而這些海嘯記載多不完整，且部分誇大渲染，加以早期先民來台開墾，多未識字，即便遭逢海嘯事故，亦不容易書寫記錄。加以明末清初之禁海令，導致大陸沿海居民內遷30至50哩，無法得知是否有海嘯事件。因此位於台灣沿海之廟宇或石碑上記載之海嘯傷亡或遷廟紀錄，成為不可多得之考察事證，而考察結果將有助於了解台灣海嘯潛在來源與重現期。
海嘯石分析與事件還原。台灣近年來屢屢發現疑似海嘯石之大型珊瑚礁石。若其為海嘯力所致，則表該地區曾受大規模海嘯侵襲，亦代表未來潛在再度受到海嘯攻擊之可能。因此透過地質與水動力學之分析了解可能之成因刻不容緩。在水動力模擬方面，需更進一步發展移動固體法之技術因應。
海嘯石周圍沖刷坑與海嘯石原有尺寸之關係。所發現之海嘯石中，部分海嘯石周圍有明顯之沖刷坑，有沖刷坑之海嘯石通常呈現破碎狀態，也容易造成低估該海嘯事件之威力，因此沖刷坑大小與海嘯石原有尺寸之關聯性亟待建立。
增加海岸地區海嘯遺跡調查，確認過去海嘯發生位置，海嘯有重複發生的特性（因地質結構關係），建立正確的海嘯位置記錄，才能有效的進行海嘯防災準備。

海嘯動力學之精進。包括長波與中長波之傳播理論、布氏定理、海嘯上溯過程、海岸植生消能、海岸潛堤消能、海底泥灘消能等理論、數值模型、水工模型之發展。
建立完整海嘯數值模擬技術。海嘯具有低重現期與高危險性之特性，因此在科研方面相當仰賴數值模擬。然而海嘯傳抵近岸時所演變之碎波行為相當複雜，需發展更先進與快速之數值模擬技術因應。
海嘯波溯昇與溯降之動力分析。海嘯波之最大破壞過程在近岸之溯昇與溯降，然而由於此階段過程複雜，至今仍須科學探討。特別是溯降過程，其影響結構物如何被海嘯破壞並捲回海中。

探討海嘯潛勢。針對台灣東北部、東部、南部、西南部、西部沿海，分別研究與探討可能之海嘯源與潛在海嘯情境。
調查並掌握可能發生海底山崩之地點。包括準確計算台灣周邊海域海床坡度變化、調查海底沉積物、估算斜坡上沉積物之穩定度，模擬海床發生崩塌所可能引發之海嘯高度，繪製台灣周邊海域海底山崩海嘯潛勢圖。
建立完整之海底地形資料庫。海嘯之傳播在海嘯源確定後，主要之影響即為海底地形。因此掌握海底地形，特別是近岸海底地形，為海嘯模擬成功與否之關鍵。

透過海嘯浮標、海嘯海底電纜及與太平洋海嘯預警中心合作等方式，進行海嘯監測。
研究海域地震活動，並增進海域地震定位與速報能力，掌握海域地震震源機制，以提升海嘯快速模擬之基本能力。
監測台灣北部海域海底火山活動，並評估噴發量與海嘯能量。
天然氣水合物不穩定所引發潛在海底山崩之研究。
建立海嘯速算系統，包括直接速算法與格林函數法，並針對台灣地區發展震源機制解之經驗公式，以在地震發生初期，即可正確掌握海嘯源，以及各海岸之海嘯高度與上溯範圍。
與太平洋海嘯預警中心緊密聯繫，以迅速掌握遠距海嘯之行為，並結合速算系統，了解遠距海嘯之到時、波高、溢淹深度與範圍。
以GPS訊號快速推求大規模地震與海嘯對電離層之影響，建立電離層海嘯浮標，以快速監測大範圍海嘯動態。
建立海嘯溢淹潛勢圖。海嘯最危險之階段在於溯升與溢淹，能正確掌握離岸海嘯波高為基本需求，然而能掌握溢淹範圍與深度則為近年來各國努力的目標。
機率海嘯與海嘯危害度分析。海嘯屬於低重現期，高破壞力之天然災害，因此了解海嘯發生機率是免除過度恐慌的重要步驟。近年海海嘯機率與危害度分析已有長足之進展，如何將此技術應用與台灣周圍海域為重要課題。
建立海嘯資料庫與災損評估系統。溢淹範圍與溢淹深度之計算仰賴高解析度之近岸地形，因此事前模擬與資料庫建立是必要手段之一。結合災損評估系統則可達到適度配置救援資源以及行政快速反應之效。
敏感設施如核電廠之海嘯源掌握，發展海嘯源追蹤系統。在海嘯事件尚未發生之前，即掌握可能之海嘯源，排除不可能之源區。以集中資源監控高風險之源區，並藉此掌握海嘯源位置、震源機制與海嘯生成之關係。
於5-10年內完成海嘯機率分析及風險潛勢圖，供相關政府部門分層執行，並建議有防災專責單位分層分責。
以科學方法（例如百年內之發生機率）決定最大海嘯波高之災害預防規劃。

中央應明確訂定海嘯災防政策、法令與經費。
科技部應定期邀請國內外海嘯專家，進行國際海嘯之研討。
外交部應透過人道與國際關懷，協助東南亞國家建構海嘯預警系統，亦擴大南中國海海嘯預警範圍。
科技部可就海嘯之科技與力學研發；教育部著重海嘯之科普及防災教育；交通部關注如商港之應變及避難與港區之防災
行政院應分別針對近域海嘯與遠地海嘯進行災防演練。遠地海嘯對台灣影響較有限，而近域海嘯則有較大的災害可能性，因海嘯抵達海岸地區僅數十分鐘，民眾對海嘯防災的認識與準備需要大力提倡。並在台灣沿岸為海嘯風險區設置明顯的疏散指引標示，辦理海嘯防災演練。未來若有重大海嘯災害發生，可有效減緩海嘯災害。
教育部應設立海嘯科學與災防教育中心，增進民眾對海嘯科學之認知，且了解海嘯災防之重點。