國立臺東大學環境經濟與資訊管理碩士學位 在職進修專班碩士論文
以群聚分析研究地震震央在海上與陸上之 差異性
研 究 生 ： 廖尉志
指導教授 ： 謝 昆 霖 老 師 楊 義 清 老 師
中華民國一○一年六月
謝誌
本論文得以完成，首先感謝指導教授 謝昆霖老師與楊義清老師 之悉心指導，在論文研究寫作期間，不吝地給予指導與協助。恩師的 氣度學養，治學態度，乃至待人接物方面，給予學生諸多生活哲理之 啟發，師恩浩瀚，永銘於心。
口試期間感謝南華大學資訊管理系 趙教授家民於百忙中撥冗審 閱論文及殷切指正，糾正了疏漏不足之處，使本論文更臻充實完備，
另感謝修業期間中心同仁幫忙與建議，僅此由衷感謝。
研究所兩年期間，感謝雅玲學姐、世泓學長、在課業之照顧與幫 忙；亦感謝班代振源、同窗晶蓉、莊倫在修課、論文研究寫作期間的 一同努力與相互砥礪；另感謝101跨宇宙超強無敵口試小組於口試期 間之協助；並感謝研究期間本班同學提供的寶貴建議，在此一併致謝。
最後，僅以本論文獻給摰愛的家人，因為有你們溫情的關懷與包 容，給予了我最大的支持與後援，使我能夠安心順利的完成學業；在 我懈怠時不斷的督促與鼓勵，感謝你們的支持。
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中文摘要
本論文利用全球定位系統(Global Positioning System, GPS) 觀測電離層全電子含量(Total Electron Content, TEC)，統計分析 2004-2011 年全球 16 筆規模(M) ≥ 7.0 以上之震央在陸上與震央在海 上地震觀測之電離層全電子含量(Total Electron Content, TEC)，地 震期間電離層全電子含量的變化，並應用群聚分析(Cluster Analysis) 方法研究，陸上與海上地震震前10 日期間電離層電子濃度變化之相 關差異性。結果發現，從各群組組合來看，地震震央位置在海上或陸 上之電離層全電子濃度變化無明顯之相關性。而地震震央位置在海上 或陸地上之電離層全電子濃度(TEC)變化無明顯之差異性，因此依本 研究結果可推論電離層全電子濃度(TEC)變化並不受海水之影響。
本研究經以震央地點比對觀察發現，在同地域性之關係是強烈 的，雖然地震事件震央發生於不同時間、地點，但都有某種相關因素 而被分為同群組組合，且均位處於環太平洋地震帶上並且電離層全電 子濃度(TEC)變化相似度與震央地理位置之關係強烈，在每一地震事 件發生都有斷層帶或隱沒帶所造成，因此即可說明，地震震央地理位 置之關係強烈，是建立在同一斷層帶或隱沒帶之上。
關鍵詞：群聚分析、地震前兆
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Abstract
In this study, Global Positioning System (GPS) is used to explore ionospheric total electron content (TEC) for statistical analysis of the Ionospheric TEC difference of the 16 global onshore and offshore earthquakes epicenter whose intensities are ≥ 7.0 from 2004 to 2011. The concentration changes related differences of ionospheric total electron content of onshore and offshore shocks 10 days before are explored and studied by cluster analysis. The results showed that the ionospheric TEC changes of onshore or offshore earthquake epicenters has no obvious correlation and there is no significant difference in ionospheric TEC of onshore or offshore earthquake epicenters from the sampled groups.
Therefore, it can be inferred that ionospheric TEC changes are not subject to the impact of the sea in accordance with these findings.
Strong regional relationship is found in this study by the observation of epicenter location comparison. Although epicenters of earthquakes occurred at different time and locations, some relevant factors separated them into the same group. Since they are all in Circum-Pacific Seismic Zone, the similarity of TEC changes has strong relationship with the epicenter location. Each seismic event is caused either by fault zone or subduction zone, therefore it can be explained that the epicenter of earthquakes contains strong geographical relationship, because they are built on the same fault zone or subduction zone.
Keywords: Cluster Analysis, Earthquake Premonition
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目錄
中文摘要 ... i
目錄 ... v
表目錄 ...vii
圖目錄 ... ix
第一章 緒論 ... 1
1.1 研究動機 ... 6
1.2 研究目的 ... 8
1.3 研究流程 ... 9
1.4 研究範圍與限制 ... 10
第二章 文獻探討 ... 11
2.1 關於地震前兆之研究 ... 11
2.1.1 地震學之地震前兆研究 ... 11
2.1.2 活動斷層古地震研究 ... 12
2.1.3 地殼變形研究 ... 13
2.1.4 重力與地磁之地震前兆研究 ... 14
2.1.5 電磁之地震前兆研究 ... 15
2.1.6 地下水化學和水位研究 ... 17
2.2 應用群聚分析之研究 ... 18
2.3 電離層 ... 21
2.4 GPS 全球定位系統 ... 23
第三章 研究方法與結果 ... 27
3.1 資料來源 ... 27
3.2 研究方法與步驟 ... 27
3.3 研究結果 ... 37
第四章 結論與討論... 45
參考文獻 ... 47
vii
表目錄
表1 全球 2000 年-2012 年地震數目引自美國地質調查地震資料中心 ... 11 表2 選取震央在陸上的 8 個地震事件時段之震央、時間、地點（編號 開頭為 A） ... 28 表3 選取震央在海上的 8 個地震事件時段之震央、時間、地點（編號 開頭為 B） ... 29
ix
圖目錄
圖 1，1990-2007 年全球地震死亡人數 ... 2
圖 2，集集地震前六天中壢的 TEC 和 NmF2 變化 ... 5
圖 3，研究流程 ... 9
圖 4，引自國家太空中心福衛三號觀測 ... 16
圖 5，階層式分群法樹狀結構圖 ... 19
圖 6，凝聚式與分裂式的階層群聚演算法 ... 20
圖 7，典型中緯度電漿濃度垂直剖面 ... 22
圖 8，電離層各高度離子分布剖面示意圖 ... 22
圖 9，GPS 衛星分佈示意圖 ... 24
圖 10，電碼調制載波示意 ... 25
圖 11，A100227 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 29
圖 12，A090715 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 30
圖 13，A080512 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 30
圖 14，A071114 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 31
圖 15，A070912 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 31
圖 16，A060420 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 32
圖 17，A050613 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 32
圖 18，A050328 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 33
圖 19，B110311 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 33
圖 20，B100723 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 34
圖 21，B091007 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 34
圖 22，B090929 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 35
圖 23，B070912 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 35
圖 24，B070113 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 36
圖 25，B061115 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 36
圖 26，B041226 地震事件電離層全電子濃度變化圖 ... 37
圖 27，分析後所得到的樹狀圖 ... 39
圖 28，第 1 群組-1 ... 40
圖 29，第 1 群組-2 ... 40
圖 30，第 2 群組-1 ... 41
圖 31，第 2 群組-2 ... 41
圖 32，第 3 群組-1 ... 42
圖 33，第 3 群組-2 ... 42
圖 34，第 3 群組-3 ... 43
圖 35，第 4 群組 ... 43
圖 36，第 5 群組 ... 44
第一章 緒論
在天然災害中人類面對著眾多的，例如風災、水災、風災、山崩、
火山爆發、地震、海嘯等，但最具破壞力的不外乎就是地震了。在國 內外，都有地震相關傳說，譬如：日本人認為地震是因鯰魚作亂而引 起，在臺灣則有「地牛翻身」的俗語。研究顯示大部分地震的發生是 因斷層附近的地殼，受應力壓迫發生斷裂和位移，將部分的彈性應變 之能量轉為彈性波所造成，當地面振動劇烈時，往往都能破壞房屋及 其他建築物，因而使人類的生命財產蒙受重大損失。
全球在每年當中發生約五千萬個人類利用儀器可量度的地震資 訊。而其中約五萬個左右人類感覺得到的地震，大地震出現的頻率雖 然不多，但釋放的能量相當可怕，又以一九七六年發生在中國唐山的 7.6 級地震為例，死亡人數約計高達二十四萬人之多。依據資料記載，
台灣地區也曾發生過多次的大地震，而造成嚴重生命與財產的損失。
世界上約有百分之八十的地震發生於環太平洋地震帶上，台灣也處於 此活躍的地震帶之上，從十八世紀以來，台灣平均每十年左右大概會 有一次大地震的發生，當中有幾次的災害極為慘重，如1906 梅山大 地震共有1,258 人喪生， 1935 年的新竹苗栗烈震也奪走了 3,276 條人命，南投921 集集大地震也造成 2,415 人死亡等,根據美國地質調 查局(USGS)統計 1990 至 2007 年全球因地震死亡人數達 38 萬人 5 之多，如(圖 1)。
1990 - 2011
年度 日期 規模 死亡人數 區域
1990 6 月 20 日 7.4 50,000 伊朗
1991 10 月 19 日 6.8 2,000 印度北方
1992 12 月 12 日 7.8 2,519 印尼
1993 9 月 29 日 6.2 9,748 印度
1994 6 月 20 日 6.8 795 哥倫比亞
1995 1 月 16 日 6.9 5,530 日本神戶
1996 2 月 3 日 6.6 322 中國雲南
1997 5 月 10 日 7.3 1,572 伊朗北方
1998 5 月 30 日 6.6 4,000 阿富汗
1999 8 月 17 日 7.6 17,118 土耳其
2000 6 月 4 日 7.9 103 南蘇門達臘島
2001 1 月 26 日 7.7 20,023 印度
2002 3 月 25 日 6.1 1,000 阿富汗
2003 12 月 26 日 6.6 31,000 伊朗東南方
2004 12 月 26 日 9.1 227,898 北蘇門達臘島
2005 10 月 8 日 7.6 80,361 巴基斯坦
2006 5 月 26 日 6.3 5,749 印尼爪哇
2007 8 月 15 日 8 514 祕魯中部近海
2008 5 月 12 日 7.9 69227 中國四川
2009 9 月 2 日 7.3 79 印尼爪哇
2010 1 月 12 日 7.0 45000 海地
2011 3 月 11 日 9.0 26992 日本
資料來源：USGS
圖1，1990-2011 年全球地震死亡人數
人類目前尚無能力預測地震的發生，可能因為尚未完全了解地震 本身的破裂過程。在經歷大地震之後不免有疑問：「地震引發強大的能 量釋放，事前一點預兆或徵兆都沒有嗎」；有些學者認為地震的發生是 無法預測的，但有些學者則認為地震是可能預測的。探索地震前兆卻 有一大批關於地震前蟲魚鳥獸大量遷徙或異常行為的報導。其它如水 井水位異常、地溫、地裂、地鳴、地震光、地震雲、岩石破壞產生的 超高電磁波，會造成收音機、電視及無線電話的干擾。而俄羅斯的專 家則表示，根據衛星影像判識，在土耳其與台灣大地震前，曾出現斷 層帶上空雲層密佈、氣壓降低等異常變化現象。
人們至今對於地震發生還不瞭解且地震預測理論也還未充分建 立。因此對於地震發生前的一些異常現象，相關專家只能盡其所能地 去研究並期望找出一個可行的推論方法來預測地震，然而地震研究的 層面多，一般常見的研究方法有下列幾種，如：地殼變動的連續觀測、
測地法、地震活動、地震波速度、活斷層、地殼熱流量的測定和岩石 破壞實驗、地磁及地電流等等。經過最近幾年的研究，愈來愈多的科 學家發現地電、磁場效應所出現的前兆現象較為顯著，顯示地震的過 程並不只是局限於地球的岩石圈也會透過電磁場的效應反映在大氣 層、電離層乃至於磁層 (Hayagawa, 1999)。
在其他電磁波頻率上從幾赫茲的特低(Very-Low-Frequency;VLF) 到衛星通訊用的幾十億赫茲(GHz)電磁波頻率範圍之前兆研究成果顯 示，這些電磁波頻率對於空間中的電磁場變化也都可能會於地震前受 到不同程度上的影響，而這些影響甚至會反映到使用這些頻率區間之 傳播介質上的變化。之後在1969 年的 Kurile 島所發生的地震，
Furumotoet al.(1971)也發現電離層發生類似的擾動現象。Antsilevich (1971)分析比較 1966 年 Tashkent 地震時位於 Tashkent 和 Alma-Ata 這兩個測站的foE 電離層參數資料，發現在震央上空之電離層電子密 度有增加的現象。另Blanc (1985)由許多的觀測資料顯示於地震發生
前後，地震活動區之電離層可能有存在某些異常現象。這些現象引發 了電離層物理學家們的研究興趣，並且試著由此著手去找出岩石圈
（lithosphere）與電離層間之關係。Barnes et al. (1965)在阿拉斯加
（Alaska）大地震時，發現電離層有擾動現象的情形，而此次的觀測 分析可能是第一次發現電離層的擾動與地震的發生兩者之間存在某種 關聯性。台灣位處電離層赤道異常區，此區電離層的電漿濃度含量非 常大，由於電漿為良導體因此對於電磁場的響應相當的靈敏。台灣也 位處于環太平洋地震活動區域帶之上，受歐亞板塊及菲律賓板塊的擠 壓所以地震發生次數相當頻繁。最近年來學者家提出許多地震前自然 界所觀測到之電離層電磁異常現象，根據Frenud(2000)提出當地表岩 層的板塊受到衝擊力時將瞬間擁有半導體的特性且於岩層表面形成正 電荷。因為這樣即改變岩層板塊周圍中空間的電磁場，Liu et al. (2000, 2001)認為這樣的電磁場變化或許可能會影響到電離層中的電漿。在 以往的研究發現，在地震發生之前地殼會釋放出稀有氣體離子
(Gokhberg, 1995)，經由大氣的擴散進而形成不均勻的電荷分布而生 成在地表附近的大氣電場中。這一電場也會影響到電離層裡之電漿濃 度分布。過去有很多電離層地震前兆的研究，如：Liu et al.[2001]觀 測台灣Mw 7.6 集集地震(1999 年 9 月 21 日 01:47 LT)發生時，電 離層電子濃度的變化，觀測結果顯示： F2 層峰電子濃度(NmF2)與 TEC 在地震發生的前第 4 天和第 3 天明顯減少 (圖 2) 。
圖2，集集地震前六天中壢的 TEC 和 NmF2 變化 實線：TEC，虛線：NmF2。(Liu etal., 2001)。
在地球上規模7 以上的地震，根據美國地質調查局（U.S.
Geological Survey）的全球地震資料，在 1977 至 2011 這三十四年 間，地球上共發生了超過三百次規模大於7 的地震。其中，僅 1995 年一年內就發生了十八次，可見地球內部地殼活動是多麼地活躍。從 過去的經驗當中，知道地震引發造成的破壞與死傷並不一定與規模的 大小成正比，相反的和人類本身的生活居住型態息息相關，尤其是大 都會的形成，人口大量的集中、建築物及重要交通建設都在城市之內。
而真正令人害怕與恐懼的不只是地震的規模大小，而是地震所造成的 傷亡及破壞。因此，如中規模地震發生於人口密集城市內，常常會比 發生於人煙稀少的大規模地震造成更大的災害。無論如何，地震的生 成自有其一定的條件與過程，若是能掌握地震發生的根本原理，那麼 在某種程度上就可以達到預先防止地震災難的效果。本章共分二節，
第一節敘述本研究之動機，並於第二節擬定本研究之研究目的，第三 節為研究流程，第四節為研究範圍與限制。
1.1 研究動機
台灣位處於環太平洋地震帶，地震發生非常頻繁。根據過去的歷 史記錄，台灣曾遭受許多次重大的地震災害。近幾年來，台灣的經濟 建設突飛猛進，不僅人口非常集中，且重大工程建設興建不斷，若有 大地震發生，將造成非常大的破壞，921 集集地大震是讓我們印象深 刻的實例。故最直接有效的辦法是如何成功預測地震的發生。然而地 震預測並非一項容易的工作。過去數十年間，先進國家已投入巨大的 人力與經費。至今全世界各國，並無具體有效方法來達成此一目標。
雖然如此，許多地震預測及其相關之研究，還是持續著進行著。地震 發生的主要原因，是由於地層受到大地應力作用，開始變形，累積能 量，直到地層無法承受而斷裂，將累積的能量在一瞬間釋放出來，造 成振動，即所謂的地震。地震預測就是希望在地震醞釀過程中，找出 相關的蛛絲馬跡。經過科學家多年的努力，在學理上及實驗室裡已充 分了解有那些前兆現象。但這些徵兆均甚微量，因此在實際觀測上，
很難分辨出它們是否真正屬於地震前兆，還是由其他因素所造成的雜 訊。這種不確定性，使地震預測不易有所突破。加上各地之地質結構 與特性，具有相當的複雜性，使其可能發生的前兆迥然不同。例如，
根據過去的資料，有些地區地震前，呈現明顯的前奏曲-前震，但有的 則如暴風雨前的寧靜，無前震現象。這說明地震預測具有相當強烈的 地區性，就算先進的美國與日本，成功地完成地震預測，也不能全盤 輸入應用於台灣。
地震預測一直是國際間一項重要的努力目標。過去數十年間，先 進國家均投入很多的人力與經費，從事該項工作。雖然已獲得相當的 成果，但距離預測之目標，還有一段很長的路要走。地震前確曾有許 多前兆，例如1986 年花蓮地震及 1999 年 921 集集大地震前均呈現 有前震現象；1986 年花蓮地震亦呈現重力之變化；921 集集地震還呈
現有電離層電子密度、水氣與地下水位之異常現象(Yen et al., 1986；
Yen et al., 2000；Liu et al., 2000)。這些現象雖是事後檢討分析得到 的，但給了我們很大的鼓勵。
長久以來人類發現大地震前會有聲、光、電、磁等各種異常前兆。
美、俄、日、中等國已經投入地震前兆和預報之研究工作。1995 年 神戶大地震之後，日本更投入大量之人力和經費研究地震電磁前兆，
發表近千篇之學術期刊論文，顯示相關研究已有長足的進步。2004 印 尼蘇門答臘M9.3 地震及其引發之印度洋海嘯造成 30 餘萬人死亡，
2008 年中國汶川 M8.0 地震造成約 7 萬人死亡，2010 年海地 M7.3 地震造成約20 萬人死亡。世界各國之重視而紛紛投入地震電離層前 兆研究。我國於1999 年集集大地震後從事相關之地震電磁前兆相關 研究。雖起步稍晚，但於上述四大地震之電離層地震前兆研究，皆獲 豐碩之經驗與成果。
近年來全球定位系統GPS 發展快速及精進，各類應用更是蓬勃 發展。而利用GPS 監測地殼形變及斷層活動目前為各國的主要工作。
中央氣象局佈建有百多個接收機來監測地殼活動情形。為了精確的觀 測地殼變動及斷層活動，GPS 接收機精確觀測記錄則需要考量 GPS 衛星大氣層和電離層等因素，當中又以電離層影響最大。日、美、台 科學研究學者發現，電離層最大電子濃度與GPS 全電子含量之變化 趨勢具有高度相關。國內中央大學分析有限的GPS 觀測資料，亦發 現台灣地區規模6.0(含)以上地震前 1~5 天下午時段之 GPS TEC 會 異常減少。此一結果已發表於著名期刊論文，亦被引為2004 年重要 學術論文。由於採用資料只探討1999 年 9 月至 2002 年 12 月期間 廿個M≧6.0 地震，應有必要進行範圍擴及全球且震度≧7.0 以上資料 分析與探討。
1.2 研究目的
在最近幾年的文獻資料顯示，愈來愈多的專家學者發現地電、磁 場效應所出現的前兆現象較為顯著，顯示地震的過程並不只是局限於 地球的岩石圈也會透過電磁場的效應反映於大氣層、電離層乃至於磁 層(Hayagawa, 1999)。地震前確曾有許多前兆，電離層電子密度、水 氣與地下水位之異常現象(Yen et al., 1986；Yen et al., 2000；Liu et al., 2000)。基於前述電離層地震前兆的研究，若孕震期的電離層全電子 濃度存在有異常的情況，那麼應該可以從沒有發生地震時的電離層全 電子濃度中被鑑別出來。
本論文之主要目的如下:
1） 本論文利用美國地殼動力資料中心（The Crustal
Dynamics Data Information System CDDIS)之地震資 料，區列2004-2011 年規模(M) ≥ 7.0 以上之陸上與海上 地震之電離層全電子含量(Total Electron Content,
TEC)，地震期間電離層全電子含量的變化，並以應用群 聚分析方法研究，震央在海上與陸上地震發生前10 天，
期間內電離層電子濃度(TEC)變化是否有相關差異性之 現象。
2） 以群聚分析後所得之群聚結果，是否可分析出相關關係或 發現。
1.3 研究流程
本研究首先擬定研究之動機進，並進行相關文獻及理論之探討，
再確立研究之目的，並建構研究架構，以利用美國地殼動力資料中心
（The Crustal Dynamics Data Information System，CDDIS)之地震 相關資料進行階層式群聚分析及解釋資料，最後針對結果整理歸納出 對陸上與海上地震事件是否有相關之差異性是否有相關之差異性，流 程圖如(圖 3) 。
圖 3，研究流程
1.4 研究範圍與限制
(1)研究範圍
地震震央的發生是遍佈於全球地層斷層帶或火山活動區域 內，不管海上斷層或陸上斷層範圍廣擴各國相關測量儀器與單位及 資料數據繁多，而本研究範圍只針對西元2004 年至 2010 引用自 美國地殼動力資料中心（The Crustal Dynamics Data Information System CDDIS) 之 2004-2011 年分布於全球規模(M) ≥ 7 以上震 央位在陸上(A)與震央在海上(B)各隨機 8 筆之地震觀測電離層全電 子含量(Total Electron Content, TEC)資料進行分析。
(2)研究限制
本研究分析之地震資料有限，樣本數只歸納隨機16 筆資料，
而在全球地震西元2000 年至 2011 年規模(M) ≥ 7 以上約有 178 筆相關地震資料，如(表 1)所示，本研究目前設定研究資料則以地 震規模(M) ≥ 7 以上資料做分析，待相關研究初步完成相關結論與 發現之後，後續研究者將可再納入地震規模(M) ≥ 5~6 之間相關資 料做後續研究分析及比對,因此本研究相關分析結果也只能局限於 2004 年至 2010 資料內容做分析與討論及提供後續相關研究，無 法擴及其他資料推論。
表1 全球 2000 年-2012 年地震數目引自美國地質調查地震資料中心
第二章 文獻探討
2.1 關於地震前兆之研究
日本在一九九五年神戶大地震後即推動地震前兆研究計畫，六年 來大量網羅世界各國科學家共同努力，並且蒐集相關研究經驗與成 果。結果發現，地震前兆大多為地鳴、地熱（紅外線）、地磁、地電乃 至地光等現象。這些現象隱約說明地震前所蓄積之能量，大多是以電 與磁之型式外露和釋放。有些科學家甚至在實驗室中利用中低速子 彈，轟擊約 1 尺見方地底下挖來的深層岩塊，使其振動來模擬大地 震前之地殼微小振動及地鳴等，結果發現，振動的岩塊竟會釋放出強 大之電磁波輻射與電荷。
2.1.1 地震學之地震前兆研究
震級 2000 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
8 至 9 1 1 0 1 2 1 2 4 0 1 1 1
7 至 8 14 15 13 14 14 10 9 14 12 16 23 19
6 至 7 146 121 127 140 141 140 178 168 144 151 185 64
分析台東成功地區的地震活動Lin（2004a, 2004b）、震源機制特 性及斷層系統，證明該處過去在十二年來，六次較大地震前，都有前 震發生；分析過去15 年來發生在台灣地區 161 個地震規模≧5 以上 之地震，其中有10 個地震有規模≧4 之前震，顯示有前震的地震常發 生在不均勻地殼上，且好發在歐亞板塊及菲律賓板塊邊界。另外，陳 等(2007)發現 Qp 殘值於應力狀態改變而提高後，會在某個時間點轉 為下降。而結果發現在嘉南地區Qp 殘值與剪波分裂的極化角度及延 遲時間，異常時間的發生是相當一致。Chen et al.（2004）分析了 1999 年嘉義地震序列剪力波分裂特性，分析S 波的速度非均向性所產生之 振動極化方向和快慢剪波分離時間差之波傳特性，結果顯示於嘉南地 區快剪波的極化方向與分離時間，在時間上顯示震前、地震時與地震 後有不同的分裂特性。剪力波的分裂特性研究，常被用來研究地震前 兆。他們認為此項研究要能有助於地震預測，需要判定出下列四項：
quiet zone、 flip event、 decrese of delay time before mainshock 及 recovery。Tsai et al.（2004）分析 1999 年 921 集集大地震前後之 P 波走時殘餘值，發現有明顯的差異，值得進一步探討這差異與 921 集集大地震發生的相關性。Wu and Chiao(2006); Wu and Chen (2007); Wu (2007) 研究 1999 年 921 大地震及 2003 年台東成功地 震前之地震震率與b 值，都證明有明顯的變化，被認為可能前兆現 象。在孕震構造區在長時期呈現低地震活動度時，可能就是發生較大 規模地震的機率因素增加。
2.1.2 活動斷層古地震研究
引用明溝挖掘的方法，研究活動斷層古地震發生之時間系列，在 台灣己有多次經驗，惟進展有限。直到1999 年 921 集集大地震後，
顯示出來。為了要更進一步了解斷層的行為，使用全球定位測量衛星 資料，分析瑞穗和池上斷層的水平的變形，發現兩個斷層變形不相同，
同時推估瑞穗斷層地震周期大約為170-210 年（陳等, 2006）。根據 中央地質調查所研究，通過中正大學的梅山斷層與通過花蓮的美崙斷 層，在未來 50 年發生大地震的機率分別為 44.9% 與 41.4%。受到 土地取得困難限制，利用明溝挖掘的方式，目前只有新城、車籠埔、
玉里、池上、奇美斷層進行槽溝開挖的地震研究。另台灣大學主導的 團隊發現，引發921 大地震的車籠埔斷層，在過去 3000 年以來，
共發生過七次大地震，最近六次的發生時間間隔約200-700 年，其長 期斷層滑移速率約為7 公厘/年。這活動斷層之活動資料，對長期之 地震預測深具意義。他們也推測下次車籠埔斷層的大地震，將在西元 2500 年發生，其規模為 7.2-7.3。顏等（2005）於花東縱谷斷層中段 之古地震研究，推估其地震周期大約為200 年。地震專家分析加州主 要斷層斷裂的史前地震資料、穩定性斷層的位置及其變動情况，衛星 全球定位系統提供了大量地殼運動之數據。同時利用研究古地震方之 法，向地球內部鑽孔研究史前地震形態。 而自從 1930 年以來，加州 的地震活躍程度只有歷史平均水平的八成，舊金山和洛杉磯地區的地 震活躍程度只有歷史平均水平的一半，其中原因也令人費解。
2.1.3 地殼變形研究
台灣利用 GPS 觀測，進行地殼變形之研究己多年。目前台灣的 GPS 連續觀測網，加上跨斷層之觀測站，為數不少，約有 320 個觀 測站。目前的觀測結果發現，只要有較大地震時，都會發現有同震現 象(Chen et al., 2009; Hsu et al., 2009)，但未發現有震前之地殼變動 情形，我們利用GPS 觀測地震之地殼變形之前兆是否可行，有待做 相關研究。Chen et al. (2009)研究發現，當地殼受到一定程度同一方
向的擠壓時，而這些GPS 資料將會沿著擠壓的方向運動，隨著岩石 所承受之壓力逐漸達到飽和，平行運動之方向將會回到雜亂的型態，
並以吸收及儲存壓力。而當岩石無法在承受壓力時，地震就會發生，
且之前儲存的壓力也會得到釋放，使得GPS 觀測到反方向的位移。
所以可以透過這個現象，區域的搜尋GPS 的位移之方向，如方向有 一致時，地震就可能即將要發生。中央大學團隊利用衛星雷達干涉，
量測彰化縣員林地區的地表變形行為，發現在921 地震前後，彰化員 林下陷速率發生明顯的變化。中央研究院地球科學研究所於台灣東部 設置井下應變儀，顯現在颱風期間，以「慢地震」之方式釋放地殼內 部累積之應力(Liu et al., 2009)。在大地震發生前數個月，地層下陷的 速率就有增加的情況，速度會比平常大約增加兩倍左右；且大地震發 生之後的差分干涉結果更發縣現，在地震後僅僅大約一個月的時間之 內，員林區域的地表下陷了0.5~1 公分。研究更顯示，歷史性的地表 變形，也是可以藉由調閱衛星的影像畫面，用差分干涉法就可測量出 來 (Tsai et al., 2004)。
2.1.4 重力與地磁之地震前兆研究
大地震發生前後之重力與地磁場改變，於世界各國也經常被觀測 出來，因此台灣也有相關資料。例如1999 年 921 集集大地震與 1986 年發生於花蓮的大地震，都有被觀測到有重力的變化，也被觀測到有 地磁的變化。而這些前兆雖然都是在事後研究的結果且在物理機制並 不明顯，但還是值得我們參考，我們可以做進一步的探討及研究。在 目前新增加了多條跨斷層的重力觀測剖面及設立11 個地磁場連續觀 測站在台灣本島及金門，在嘉南地震帶附近靠近梅山斷層附近也設立 一個磁通量磁力觀測站（顏等，2004；Chen et al., 2004），希望對重
磁力的日變化，呈現地震在發生前1.5 個月，開始會有比較明顯的變 化，變化一直持續到地震發生後1.5 個月。此類磁力異常，以規模 5.0 的地震為例，影響之範圍約為50 公里左右。Chen et al. (2009)利用 臺灣地區2004 至 2006 年規模 4 以上之地震，利用地震資料所計算 的機制訂定新的座標系統，發現了在地磁場異常的中心並不是在地震 震央，而是經過震源與斷層所延伸到地表的異常中心點。地震所引發 的磁場在異常點為N 極發生噴射的地震電磁異常波動且藉此向外來 傳遞，所有透過波動理論來分析，可以在地震前回推地表電磁異常中 心點之位置。
2.1.5 電磁之地震前兆研究
在最近幾年中，國立中央大學太空科學研究所劉正彥教授等人的 研究顯示，規模五以上的地震在發生前至少超過七成震央上空的電離 層都曾突然變稀薄；在地震規模六以上時，達九成會在震前出現電離 層異常擾動之現象。因此加以觀測判斷某區之電離層突然間變稀薄非 由太陽黑子等因素活動所引起時，則有可能即是地球板塊活動擠壓累 積之能量所造成的，因此我們利用電離層異常擾動差異現象作為地震 預警的重要參考依據，另大地震發生前常伴有地鳴、地光等現象發生，
在此說明地震前地殼中所蓄積之能量，會以電與磁之方式釋放出來。
各國相關學者注意到電與磁會造成什麼效應，是否影響地表外的電離 層濃度變化等問題。中央大學之地震研究團隊，在921 大地震發生後 開始對於相關之研究與觀測（Tsai et al., 2004；Liu et al., 2004）。結 果顯示，在規模5.0 以上之地震前五天內，發現了電離層有異常之現 象。研究電離層異常偏離量與地震之規模、震央之距離與震源深度之 相關性，呈現出偏離量變化會隨地震規模的增加而增加，但是會隨著 震央距離的增加而減少，而偏離量與震源深度之關係卻不明顯。經研
究結果發現，地震規模在5.0 以上，五天前電離層發生異常的機率為 74.1%，也會跟著地震的規模愈大發生現異常的機率也愈大。而研究 發現電離層異常出現之後引發地震的機率為53.3%。電離層的離子數 量在地震發生前會受影響，而離子數量約在5 天前就會有減少的現象 象（Liu et al., 2006a）。Liu et al. (2009) 分析全球 GPS 地面監測資 料發現，四川汶川大地震發生前四天、前五天和前六天，接近震央區 域上空的電離層密度產生有異常擾動現象，擾動變化與福衛三號觀測 資料很類似，約都在一半左右如(圖 4)所示。
圖4，引自國家太空中心福衛三號觀測
之 2008 年 5 月 12 日四川汶川地震電離層前兆。
在九二一集集大地震發生的前四天、前三天和前一天也都觀測發 現類似現象，可見電離層擾動現象與地震前兆確實有它的關連性。而 該研究方法在對於地震發生的位置上因解析度的因素，無法作有效的 改善，但該研究方法可在時間上提供有效的參考，因此讓國際上對電 離層地震前兆之研究更加重視，並因此嘗試了研究地表異常、大氣層、
電離層異常之相關性研究(Hegai et al., 2006)。各類地震前兆異常觀 測之現象，也獲得眾多地震相關研究科學家的高度認同，且在世界各 國的地震觀測之中得到很高的應證(Liu et al., 2006b,2006c; Hsiao et al., 2009)。
2.1.6 地下水化學和水位研究
在地震前地層受到應力作用，地下的岩層會受到應力影響釋放出 稀有的元素，這些元素會溶解於地下水，改變水中稀有氣體及離子的 濃度，這現象和地下應力改變有關，因此被當作地下水化學地震前兆 現象，進而預測地震。此項研究，在台灣20 年前，即開始以取溫泉 水樣，分析其氡氣含量變化，來探討其與地震活動的相關性。然由於 相關設施不易符合需求，加上溫泉水對儀器的腐蝕力大，故很難有具 體成果。台大團隊設置了較進步的觀測設施，並得到許多基礎性的成 果。例如，發現溫泉水中之CH4/CO2, CO2/3He and 3He/4He 的比 值在地震前後會有變化（瓦里亞等,2007,2008），這種異常現象，甚 至規模3 以下的地震都有反應，似過於靈敏，很難應用於地震預測 上。故其研究之策略需做調整，預測具有災害性之地震，才有意義。
921 集集大地震後，這項研究，在中央地質調查所的資助下，台 灣大學的研究團隊積極展開工作。Song et al.(2005) 觀測多處溫泉 水，探討因地震引起的水化學變化，並評估其可行的地點，做為長期 性的觀測。地震發生前，岩體會因受應力作用而產生許多微小裂隙，
導致含水層的孔隙率與滲透率改變，進而產生地下水位變化。雖然如 此，其觀測分析需考量的因素甚多。例如，水井位置的選擇、水井深 度的考慮等。水位異常變化型態都在地震前數個月就開始下降(周圍岩 層有裂隙產生，造成地下水流出，水位下降)，接著在震前 80-150 日 之間逐漸回升(裂隙關閉，地下水回流，水位上升)，在地震前約 5-7 日，水位都停止上升或僅微幅下降，接著地震發生（汪中和與陳界宏，
2010）。921 集集大地震後，水利署與成功大學合作，利用水利署的 水井，來觀測水位變化，以探討其與地震活動的相關性，目前觀測到 多次的同震水位變化，及數次可疑之臨震水位變化。在1999 年集集
地震的案例研究中，在地震發生一年以前，濁水溪沖積扇地下水觀測 網的地下水位，在大部分的觀測站中其變化型態及幅度都呈現明顯下 降異常，幅度在1 -11M 之間，與慣常的季節性變化不同。Chia et al.
(2007) 在台灣曾多次觀測到水井水位的同震變化， 921 集集大地震 時，在車籠埔斷層附近的水井也觀測到同震變化。廖政賢與郭陳澔
（2005）分析花蓮氣象站地下水位觀測井之觀測資料，結果顯示其地 下水位變化與潮汐變化相位一致，並未看到與地震的關連。陳界宏等 (2008)利用最新的分析技術(Hilbert-Huang transform)分離出地震引 發地下水位變化的頻率段，在不需要輔助資料的修正前提下，快速分 類擠壓與震波影響的行為，用以日後全面性瞭解地震前擠壓線性對地 下水水位的變化情形。
2.2 應用群聚分析之研究
對於群聚分析分析檢視資料間的複雜結構是一種非常有效的工 具，因此它的應用十分的廣泛。對於所有群聚分析方法，有兩個問題 須想辦法解決：
(1)決定正確的群聚數目
(2)如何採用適當的相似度量測
通常第一種的解決方法是增加群聚之數目，之後合併群聚，再來 配合特定的驗證函數，以再分裂方式取得理想之群聚數目，而這種方 法的缺點是須花費大量的計算時間。第二個問題是在不同之資料，其 幾何結構不完全相同，因此，沒辦法使用同一種類似度量測，並且使 用不同的相似度量測則會影響到分群的結果。
它目的是在找出同群集資料中的某一個相似性，與各群集之間之差異 性，使得同群中資料相似度最大，而各群之資料差異度最大，我們解 釋兩種集群分析法，分別是階層式分群與分割式分群，後面將簡單說 明階層分群、分割式分群。
階層式分群法（hierarchical clustering）:
階層式分群法是透過一種巢狀架構之方法，將資料層層分裂或 聚合起來，如果採用聚合(Agglomerative)的方式，階層式分群法 可以由樹狀結構的底部開始；例如採用分裂(Divisive)的方式，是 由樹狀結構的頂端開始層層的分裂。完整階層式分群法可由(圖 5) 的樹狀結構來表示。
圖5，階層式分群法樹狀結構圖
a) 聚合式也稱為由下往上(bottom-up)分群法:
階層式聚合演算法由樹狀結構的底部開始層層的聚合。
一開始會將每一筆資料視為一個群聚（cluster），跟據距離測 量合併最接近的它群體，一直到所有物件都合併成一群或是 可以達到所需群數為止。
b) 分裂式也稱由上往下(top-down)分群法:
階層式分裂演算法是由樹狀結構的頂端開始，很像細胞 分裂一般層層將直徑最大的群聚一分為二，或是更多更小的 群聚在一起，一直到所群聚數目達到所須預期的目標。而所 謂群聚的直徑D 意味的是一個群聚中，最遠兩點間之距離。
階層群聚法以一樹狀的架構呈現，可分成階層凝聚群聚法 (hierarchicalagglomerative clustering) 、以及階層分裂群聚法 (hierarchical divisive clustering)。如(圖 6) 之內容。階層凝聚群聚 法是由下而上凝聚而成，首先將所有物件獨立為一個群聚，接著計 算各物件間的相似係數，將其合併，每次合併兩個相似係數最高之 群聚，直到群聚之數目或演算停止法則符合要求才停止；而階層分 裂群聚法與凝聚法相反，是由上而下分裂。演算法首先將所有物件 設為同一群聚，計算群聚內物件之相似係數後，然後將物件相似係 數低的分為不同群聚，各群聚再依循類似之法則繼續細分成更小之 群聚，直到群聚之數目或演算停止法則符合要求後才停止。大部分 的層級群聚法皆由下而上凝聚。
圖6，凝聚式與分裂式的階層群聚演算法
Concepts and Techniques，2000
在階層分析中最常用的比較距離方法是以歐基理德平方距離 為主，其原因在於利用歐基理德平方距離可使得比較距離大者恆 大，小者恆小，若以歐基理德距離為量測標準，雖然簡單方便計算，
但個體與個體間的差異性就不大，群組間關係就容易變的非常密 切，不容易判別群組及分類。
2.3 電離層
在距離地球50 公里以上的高空中，中性大氣受太陽 X 射線、紫 外線(UV)和超紫外線(EUV)的照射，或則遭受到宇宙中高能粒子的轟 擊，游離成正離子和電子，產生這些游離的氣狀體稱為電漿(plasma)，
而後形成自地表約50 公里至數千公里的電離層(圖 7)。高度在 70-90 公里之間為 D 層，D 層無明顯層峰，在夜間，D 層的電子濃度會降到 很小，可被忽略。電離層中在不同的高度上存在著不同的主要分子、
原子種類，各不同種類的分子、原子吸收不同波長的射線游離成不 同的離子形成電離層見(圖 8)。電離層以電漿濃度分層，一般而言高 度150 公里以上的範圍稱之為 F 層，白天的 F 層可能會出現兩個峰 值，可再分成F1 層(位置較低，最大電子濃度較小)和 F2 層(位置較 高，最大電子濃度較大)，F2 層白天電子濃度可達 2 × 10_cm__，夜 間也有 2 × 10_cm__ (Davies, 1990)。高度在 90-150 公里間亦有一 個層峰，這個範圍稱作 E 層，E 層白天電子濃度約在 2 × 10_cm__，
夜間約 2 × 10_cm__ (Davies, 1990)。電離層產生之原因主要是大 氣中的分子與原子受到來自太陽的X 光、紫外線(UV)、極紫外線 (EUV)以及宇宙射線或則微粒輻射，而游離成為含有離子之高層大 氣，除此之外磁層之粒子沉降也成為極重要的影響。
圖7，典型中緯度電漿濃度垂直剖面(Kelly, 1989) 實線代表日間電漿濃度，虛線代表夜間電漿濃度。
圖8，電離層各高度離子分布剖面示意圖 [摘自 Ondoh et al., 2000]
電離層依照其距地面的高度和電子密度的分佈，可細分為D 層、
E 層和 F 層，各層形態與結構不同且隨日夜、季節、緯度、太陽活動
統間的耦合(coupling)、時間的延遲(time delay)和回饋(feedback)的機 制，也有來自於日-地系(solar-terrestrial)中與其他環境間的連結，如太 陽、行星際間的界質、磁層(magnetosphere)以及中氣層(mesosphere)。
2.4 GPS 全球定位系統
全 名 Global Position System，簡稱 GPS。為美國國防部 建 置 及 維 護 的 系 統，除了提供美軍作為軍事導航和定位，也應用在 民間的定位測量上。GPS 的架構可分成三個部分：太空部分、控制 部分和使用者部分。太空部分包含所有的衛星和衛星訊息方面；控制 部分包含地面上的主控制站、監視站和天線等；使用者部分即接收器 和衛星訊號的處理以及所衍生的相關研究等 (蔡和芳, 1999)。
整個GPS 系統是由 24 顆以上的訊號衛星所組合而成，分佈在距 離地面約19,000 公里左右，與赤道呈 55 度夾角中的六個軌道（圖 9）
之上，而且不斷的發出訊號，傳遞兩種頻率的右旋圓極化載波訊號 (L1=1575.42 MHz 和 L2=1227.60 MHz)，且以電碼調制載波。L1 載 波調制兩種頻率的電碼， 分別是 C/A 電碼
(Coarse/Acquisition,1.023MHz) 和 P 電碼(Precision Code,
10.23MHz)，L1 載波調制之 P 電碼稱為 P1 電碼；L2 的載波只有調 制P 電碼，稱為 P2 電碼。(圖 10)為 GPS 在載波上調制電碼之示意 圖，當電碼為+1，載波它的相位不變，電碼為-1，載波的相位反相。
是因為頻率愈高，波長愈短，鑑別率比較大，GPS 量測以載波相位 的精度為最高的，P 電碼就次之，而 C/A 電碼的精度是最低。
美國軍方能對P 電碼來加密，也就是在 P 電碼上再加一個 W 電 碼以達到它干擾的作用，這樣的措施稱之為反愚(Anti-Spoofing, AS) (Hofmann-Wellenhof, 1994)，反愚啟動(AS on)的期間，只有授權的
使用者可以利用精度高的P 電碼。民間必須利用人為措施與 C/A 電 碼，量測的精度比較低。
GPS 接收器所接收的衛星資料都會以統一的格式來儲存，稱為 RINEX(Receiver Independent Exchange)格式。轉換成 RINEX 格式 後，衛星資料成為三個資料檔，就是量測資料(observation data)、廣 播星曆和天候的資料(meteorology) (參見 TurboRogue 使用手冊)。量 測資料主要是記錄每一顆衛星的電碼虛擬距離和載波之相位，是運用 最廣泛的資料 [蔡和芳, 1999]。
圖9，GPS 衛星分佈示意圖（林傳傑）繪圖
圖10，電碼調制載波示意 (Hofmann-Wellenhof, 1994)。
第三章 研究方法與結果
3.1 資料來源
本研究中所使用的是依據美國地質調查局 NEIC 地震資料，隨選 2004-2011 年規模(M) ≥ 7.0 以上之震央在陸上 8 與震央在海上 8 地震 事件，再利用美國地殼動力資料中心（The CrustalDynamics Data Information System，CDDIS，網址
ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/products/ionex/）之電離層全電子濃度 資料做分析。資料是地球上特定測量點上空的電離層全電子濃度，測 量點由西經180 度至東經 180 度，間隔 5 度； 由北緯 87.5 度至南 緯87.5 度，間隔 2.5 度觀測電離層全電子含量(Total Electron Content, TEC)，地震期間電離層全電子含量的變化，並以應用群聚分 析(Cluster Analysis)方法研究，陸上與海上地震震前 1-10 日期間電 離層電子濃度變化之差異性，進一步探討不同的震源機制(focal mechanism) 之異常現象。
3.2 研究方法與步驟
本研究中所採用的是階層式群聚分析（Anderberg, 1973;
Hartigan, 1975）中之最小變異法（Ward’s Method）分析對震央在海 上地震事件的電離層全電子濃度(TEC)變化及震央在陸地上之地震事 件的電離層全電子濃度(TEC)變化進行分類。在群聚分析的過程中需 要建立兩組電離層全電子濃度變化之間距離的定義，這則是假定電離 層全電子濃度變化的時間序列為一n 維向量，那麼兩組電離層全電子 濃度(TEC)變化之間的歐式距離便是群聚分析過程中，所需要的距
離。本研究分析的電離層全電子濃度變化之時間序列則是選擇引用自 美國地殼動力資料中心（The Crustal Dynamics Data Information System CDDIS) 2004-2011 年，規模(M) ≥ 7 以上震央位在陸上(A)與 震央在海上(B)各 8 筆之地震觀測電離層全電子含量(TEC)資料進行分 析。
研究步驟如下:
1）我們選取了各 8 筆震央在陸上(A1-A8)與震央在海上(B1-B8) 地震事件規模 M ≥ 7 的電離層全電子濃度變化之時間序列詳 如(表 2) ,(表 3)所列。同時，也將這 16 筆時段的電離層全電 子濃度變化作圖（圖 7-圖 22）。
2）整理好上述 16 組數據後，再以 SPSS 20 進行階層式群聚分 析。
3）分析後所得之樹狀圖再加以歸類與比對分析陸上與海上地震 事件是否有相關之差異性。
表2 選取震央在陸上的 8 個地震事件時段之震央、時間、地點（編號 開頭為A）
編號 格林威治時間 經度 緯度 震度 位置
A100227 2010/02/27-06:34 72.733W 35.909S M8.8 (智利近海) A090715 2009/07/15-09:22 166.577E 45.750S M7.8 (紐西蘭海灣) A080512 2008/05/12-06:28 103.364E 30.986N M7.9
A071114 2007/11/14-15:40 69.869W 69.869W M7.7 A070912 2007/09/12-23:49 100.906E 2.506S M7.9 A060420 2006/04/20-23:25 167.085E 61.075N M7.6 A050613 2005/06/13-22:44 69.028W 19.934S M7.8
表3 選取震央在海上的 8 個地震事件時段之震央、時間、地點（編號 開頭為B）
編號 格林威治時間 經度 緯度 震度 位置
B110311 2011/03/11-05:46 142.372E 38.297N M9.0 B100723 2010/07/23-22:51 123.532E 6.470N M7.6 B091007 2009/10/07-22:18 166.320E 12.554S M7.8 B090929 2009/09/29-17:48 172.03W 15.509S M8.1 B070912 2007/09/12-11:10 101.374E 4.520S M8.5 B070113 2007/01/13-04:23 154.455E 46.272N M8.1 B061115 2006/11/15-11:14 153.230E 46.607N M8.3 B041226 2004/12/26-00:58 96.854E 3.316N M9.1
圖11，A100227 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖12，A090715 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖13，A080512 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖14，A071114 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖15，A070912 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖16，A060420 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖18，A050328 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖19，B110311 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖20，B100723 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖21，B091007 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖22，B090929 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖23，B070912 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖24，B070113 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖25，B061115 地震事件電離層全電子濃度變化圖
圖26，B041226 地震事件電離層全電子濃度變化圖
3.3 研究結果
經分析後所得之樹狀圖,如圖 27 所示。可將震央在陸上與震央在 海上地震共16 筆事件，歸類區分為 5 個群組，依序分別為：
第1 群組 A070912、B070912、B100723、A080512 第2 群組 B090929、B091007、B110311
第3 群組 A060420、B070113、B061115、A09071 第4 群組 A050613、A071114、A100227
第5 群組 A050328、B041226
組別如(圖 28-36)第 1 群組至第 5 群組，依分析結果顯示：
(1)從各群組組合來看，地震震央位置在海上(B)或陸上(A)之電離 層全電子濃度變化無明顯之相關性。
(2)從各群組之組合分析後發現，雖地震事件震央發生於不同時 間、地點，但都有某種相關因素而被分為同群組組合，經以 震央地點比對觀察發現其中第 2 群組 B090929、B091007、
B110311，第 3 群組 A060420、B070113、B061115、A09071 第 4 群組 A050613、A071114、A100227，第 5 群組
A050328、B041226 等組別如 (圖 28-34)均位處於環太平洋 地震帶上。地震事件之震央發生於不同時間、地點，但電離 層全電子濃度(TEC)變化發現有些分組有較明顯之相關性，經 以震央地點比對關觀察發現，在同地域性之關係強烈，如第 4 群組 A050613、A071114、A100227，都是不同時間發生 地震，但震央都在智利(Chile)境內，而第 5 組 A050328、
B041226 也是不同時間發生地震但等震央都在蘇門達臘 (Sumatra)近海或陸地上，由此結果推論電離層全電子濃度 (TEC)變化相似度與震央地理位置之關係強烈。
25 20 15 10 5 0
圖 27，分析後所得到的樹狀圖
第 1 群組
圖28，第 1 群組-1
圖29，第 1 群組-2
第 2 群組
圖30，第 2 群組-1
圖31，第 2 群組-2
第 3 群組
圖32，第 3 群組-1
圖33，第 3 群組-2
圖34，第 3 群組-3
第 4 群組
圖35，第 4 群組
第 5 群組
圖36，第 5 群組
第四章 結論與未來建議
本研究主要目的是以地震事件之電離層全電子含量之變化，加以 應用相關分析方法，取得分析結果，針對震央在海上與路上之地震電 離層全電子含量(TEC)變化分析其差異性及相關性，依據研究目的與 研究結果進行歸納及整理，經結果分析後所得可歸納下列幾點：
(1)地震震央位置在海上或陸地上之電離層全電子濃度(TEC)變 化無明顯之差異性，因此依本研究結果可推論電離層全電子 濃度(TEC)變化並不受海水之影響。
(2)結果分析後發現，雖然地震事件震央發生於不同時間、地點，
但都有某種相關因素而被分為同群組組合，且均位處於環太 平洋地震帶上並且電離層全電子濃度(TEC)變化相似度與震 央地理位置之關係強烈，在每一地震事件發生都有斷層帶或 隱沒帶所造成，因此即可說明，地震震央地理位置之關係強 烈，是建立在同一斷層帶或隱沒帶上之關係更為符合本研究 之結果。
本研究分析之地震資料有限，樣本數只歸納隨機 16 筆資料，目 前研究設定資料則以地震規模(M) ≥ 7 以上之資料做分析，而待本研究 初步完成相關結論與發現之後，後續研究者將可再納入地震規模(M) ≥ 5~6 之間相關資料做後續研究分析及比對,加大樣本資料對於研究結 論與分析及發現將更具有研究價值與影響力，並可提供後續相關研究 者作為研究參考，
臺灣位處於環太平洋地震帶上四面環海，地震的發生機率相當 高，小至個人身命財產，大至國家經濟及建設的破壞，我們難保921 歷史不會再重演，日本311 地震更讓我們觸目驚心，本研究結果雖無
法解決地震之預測瓶頸，但可提供相關研究之參考，期望在相關專家 學者努力不懈研究之下，提供地震前兆的可預測性，以減少地震所造 成的重大傷害。
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