藉由測量地表的變形，配合板塊移動的速度與方向，推算地殼的應(yīng)變量，就可以找到斷層兩側(cè)巖層被「卡住」的區(qū)域，進而估計地震可能的發(fā)生時間與規(guī)模大小。但是，幾乎所有的觀測站都設(shè)置在陸地上，而絕大部分的斷層卻都在海底下。如果我們能降低海面下觀測儀器的成本，或是利用創(chuàng)意發(fā)展出新的觀測工具，人類就有機會做好更充分的準備，來面對地震與海嘯所造成的災(zāi)害。

2011年3月11日，發(fā)生在日本東北的大地震，其規(guī)模遠遠地超過地震學(xué)家所預(yù)估的大小。巨大的海嘯越過了福島核能電廠所筑起的高墻，造成當(dāng)?shù)鼐用耠y以估計的損失。其實早在二十年前，地震學(xué)家就已經(jīng)了解地表變形與地震發(fā)生之間的關(guān)聯(lián)性。因此大量的觀測站一一被建立，幾乎是無時不刻在監(jiān)視著地球表面的一舉一動。只不過全世界最主要的斷層帶，以及所有最關(guān)鍵的地表變形，都在海面底下的海床；但是絕大部分的測站，卻都是建立在陸地上頭。

目前地表上最被大量使用的觀測工具，就是利用接收全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的訊號，精確計算地表每一點的變形程度。配合量測板塊間相互移動速度與方向的大小，可以找出兩個板塊「卡住」的位置，進而推算斷層真正發(fā)生錯動時，可能釋放出來的能量大小。例如北美洲西部的圣安得列斯斷層，土耳其的北安那托利亞斷層，以及中國境內(nèi)的斷層。但是全世界活動最為頻繁的大斷層—隱沒帶，卻都是位在海中。像這次引發(fā)日本東北海嘯的大地震，就發(fā)生在距離岸邊兩百公里遠的海面之下。

在海洋地區(qū)的板塊隱沒進入陸地地區(qū)的板塊之下時，利用陸地地表所發(fā)生的變形量，其實是可以推估下方隱沒板塊與被隱沒板塊之間卡住的位置，但是這個位置深度大約已經(jīng)是30～50公里深，而容易造成海嘯的地震斷層，則是淺部的地震，在海面底下的那些。

因為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的衛(wèi)星訊號沒有辦法穿透海水，所以我們無法使用和陸地上相同的方法量測地表變形。目前地震學(xué)家是先將數(shù)個聲納收發(fā)器安置在海床上，然后駕船并以全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位，再從海面上使用聲納與海床上的儀器互傳訊號，配合三角定位法定出聲納收發(fā)器在海床上的位置。

利用這個方法，可以精確地測量海床表面的變形量，用以推估地震發(fā)生的可能性與規(guī)模大小。但是這個方法目前仍相當(dāng)昂貴，擺設(shè)一組海床上的聲納收發(fā)器，外加出海一趟進行量測所需要的費用大約是一百萬美金。即使像日本這樣注重地震觀測的國家，也只在東北外海擺放了四組儀器。而地震發(fā)生之前，儀器所在的位置（位在被隱沒板塊之上）持續(xù)向陸地方向前進，直到地震發(fā)生，儀器一次向海的方向前進了24公尺之多，造成了這次的大地震與海嘯。

未來，如果能夠更大量放置這一類的儀器在海洋中，配合定期量測，將能夠提供對地震發(fā)生更準確地估計。但是除非觀測的費用能大幅下降，否則恐怕很少國家能夠負擔(dān)得起。但其實測量海床變形的方式并不一定要局限在使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，例如傾斜測量儀就是另一種可能的測量方式。因此，如何降低儀器的成本，或是開發(fā)出新的觀測方式，都將是值得努力的方向。

原始論文：

Newman, A. V. , 2011, Hidden depths, Nature, V.474, P.441～443