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本所地質地物組陳勁吾助理教授與物理組黃千芬副教授，以水聲聲線追蹤法解釋花東海盆海底地震儀所記錄到T波的傳播機制，成果發表於地科傑出期刊Geophysical Research Letters (見鏈結)。T波為海域地震所產生的震波，經由大陸棚或者崎嶇的海床界面轉換為聲波，繼而在水體內傳播的一種轉換波。1940年代初期，海洋及地震學者即發現在大陸邊緣及海島上的地震測站時常可觀測到一傳播速度慢而歷時長的特殊波相，因其傳播速度平均約為1500 m/s，相當於水中聲速，因此認為是海域淺源地震的震波轉換成聲波且在海洋中長距離傳播所造成。其到時在P及S兩種體波之後，因而稱為T波（Tertiary；指第三個抵達的波相）。

T波的能量主要沿著深海中的低聲速層（SOFAR channel，聲發聲道）傳播。聲發聲道提供一良好的聲波傳播環境，因此T波在傳播過程中能量耗損低而能長距離傳播。過去對於T波的觀測限於陸地沿岸及海島上的測站，近年來海底地震儀的觀測資料日益豐富，開始發現過去認為是聲波陰影區（shadow zone）的深海海盆上亦能觀測到T波。本研究團隊利用臺灣東部外海4700公尺深的花東海盆中，由中研院所佈放的海底地震儀就紀錄到了清楚的T波（圖1）。為了解T波如何在深海海盆之水體中傳播，我們使用水聲聲線追蹤法（hydroacoustic ray tracing method），以模擬震波通過海床界面轉變為聲波後的傳播模式。研究結果發現，大陸或島弧邊緣的海床地形是產生震波-聲波轉換的關鍵因素。花東海盆周圍的海床地形提供了適當的傳播環境，讓聲波在海床與海面間產生多次全反射，使得聲波能量被保存而傳遞至海底地震儀所在的海床上（圖2）。這個研究有助於我們更加理解T波在深海中的傳播機制，利用海底地震儀除了可以紀錄固體地球內的震波訊號外，對海中的各種物理現象也能提供獨特而重要的觀察。(撰稿：黃千芬、陳勁吾，2017/8/2)

論文資訊：

C.-W. Chen, C.-F. Huang, C.-W. Lin, and B.-Y. Kuo (2017) Hydroacoustic ray theory-based modeling of T wave propagation in the deep ocean basin offshore eastern Taiwan. Geophysical Research Letters, 44(10):4799– 4805, 2017GL073516.

圖1 （a）呂宋島弧下方地震（震源位置參見黃色星號）所假設的震波-聲波轉換點位置分佈與輻射強度示意圖；（b）海底地震儀記錄的T波波形。海底地震儀位在加瓜海脊西側（位置請參見上圖之三角形符號）。T波在P和S波之後抵達（紅線界定的時間內），其特徵為頻率1 ~ 10 Hz的紡錘狀波形，可持續數十秒。

圖2 聲線追蹤模擬。左側為海水聲速剖面，右側為一個海床地形剖面的聲線追蹤結果。圓點為震波轉換為聲波的位置，三角形為海底地震儀。結果顯示有部分聲線（不同顏色代表不同發射角度）能傳遞至海底地震儀的位置而被記錄為T波。