重建東日本地震電離層波動，跨國研究助海嘯預警

中央大學參與跨國研究團隊，以三維視角重建 2011 年東日本大地震後電離層擾動的完整演化，呈現地震與海嘯在大氣層中激發的波動立體結構，有助推進地震和海嘯早期預警技術。

中央大學今天發布新聞稿指出，電離層位於距地60至1,000公里的高度，是大氣中最易受地面擾動影響的區域，當大型地震與海嘯發生時，地表與海面的劇烈變動會向上激發聲波、雷利波與內重力波，在電離層造成可觀測的「地震電離層同震擾動」；以往研究受限於二維資料，只能在水平方向上辨識這些訊號，難以掌握垂直傳播行為。

日本千葉大學教授服部克巳帶領的團隊，與中央大學、中國地震局共同合作，採用日本GEONET GNSS密集觀測網資料，搭配自主開發的ICLSF三維重建方法，在無需背景模型的情況下，成功以高解析度重建100至1,000公里高度區間的三維電子密度變化。

（Source：中央大學，下同）

研究發現，地震發生後約4分鐘，電離層即出現由聲波脈衝造成的圓形擾動，被偵測到的時間比傳統二維方法提前6分鐘，顯示三維重建技術能更早掌握地震觸發的大氣反應。

此外，團隊也發現，聲波在不同高度呈現不同速度，地磁傾角會影響聲波能否向高空傳播；研究同時觀測到，約在震後40分鐘，由海嘯引發的內重力波，在遠距離地區形成倒圓錐型擾動。

為評估電離層訊號作為海嘯預警工具的可行性，研究團隊比對日本5處潮位站的海嘯到達時間，結果顯示在距震央超過300公里的沿岸地區，電離層擾動可比海嘯提早8至29分鐘被偵測，具有早期警戒潛力；但在300公里內的近岸地區，電離層訊號反而稍晚於海嘯到達，顯示近岸監測仍需技術突破。

中央大學表示，這項研究突破傳統觀測技術限制，使地震後的大氣波動不再只是「TEC平面影像」，而能以接近真實的立體方式呈現，為地震海嘯的太空監測技術奠定重要里程碑；未來學校將持續推動國際合作與跨領域研究，發展更具前瞻性的三維重建技術及預警方法，為提升區域與全球防災和減災能力作出貢獻。

（作者：許秩維；首圖來源：pixabay）