地震波動態視覺化(GMV):看見地震波的移動軌跡

當地震發生時,地震波會以極快的速度向四面八方傳播,穿過岩層,震動著我們腳下的土地。但你有沒有想過,這些看不見的波動其實可以「被看見」?

**地震波動態視覺化(Ground Motion Visualization,簡稱 GMV)**正是為了這個目的誕生的。這是一項由 EarthScope Data Services 推出的視覺化資料產品,透過動畫方式呈現地震波從震央出發、穿越地震站的真實過程。每當地震發生,GMV 便將來自全球各地地震儀所記錄的數據,轉換成動態影像,讓我們得以一窺地震波在地表的傳播軌跡。


如何看懂 GMV?

GMV 的動畫畫面中,地圖上會出現許多隨時間變化顏色的圓點,這些圓點就代表各地的地震站。
每個圓點的顏色和深淺代表該站點在特定時刻記錄到的垂直地面運動振幅大小與方向:

  • 紅色 •:地面向上震動

  • 藍色 •:地面向下震動

  • 顏色越深,代表地震波越強

透過這樣的視覺效果,我們可以直觀地看到地震波如何擴散、到達各地、甚至在地球上繞行一圈。


從 MATLAB 到 Python:技術演進

GMV 最初是由賓州州立大學地球科學教授 Chuck Ammon 發想,並與 EarthScope 團隊合作,使用 MATLAB 開發出首套視覺化系統。資料來源主要為美國 USArray/EarthScope 計畫中的可移動地震陣列(TA)及核心骨幹站。

2017 年後,GMV 整合了來自 _REALTIME 虛擬網路的北美即時資料,使地圖呈現更加即時與完整。
2020 年,EarthScope 團隊將 GMV 全面改寫為 Python 程式,並透過 FDSN 聯合資料平台串接來自全球多個地震資料中心的開放波形數據,實現更快速、彈性更高的動畫生成方式。


製作流程與品質控管

為了提升效率與即時性,GMV 採用兩階段製作流程

  1. 初步版 GMV:於地震發生後短時間內生成,使用長週期(LH?)或中週期(BH?)的垂直資料,快速製作動畫。

  2. 最終版 GMV:約兩小時後發佈,使用更完整的 LHZ/BHZ/HHZ 資料,提升站點覆蓋與畫面品質。

此外,GMV 系統會針對不同事件距離自動調整顯示「增益」來避免畫面過度飽和,也會排除高雜訊的地震站資料,確保顯示內容清晰可用。


三分量 GMV:看見地面水平震動

對於規模 M ≥ 7 的大型地震,GMV 還會製作三分量動畫,除了垂直運動,還能看見地面水平方向的震動。在畫面上,這些震動以小箭頭的方式呈現,不但有方向也有強度,讓地震波的全貌更加完整生動。


不只是研究工具,也是教學寶藏

GMV 不僅幫助地震學者理解地震波傳遞特性,更是極具教育價值的視覺資源。它讓原本抽象難懂的地震波,轉化為人人都能理解的影像語言。無論是在地球科學課堂、地震防災演習,或媒體報導中,GMV 都是一項極具說服力與視覺衝擊力的輔助工具。


想看 GMV?去哪裡找?

所有 GMV 動畫都可免費線上瀏覽,並提供下載與引用功能。每支動畫下方皆附有地震站參考波形與播放時間軸,可精準對應到動畫畫面。

資料庫與入口:
👉  https://ds.iris.edu/spud/gmv
👉 DOI: https://doi.org/10.17611/ds/gmv.1


結語

地震波動態視覺化(GMV)讓我們首次得以「親眼看見地震波」。從數據到影像,這項科技展示的不只是地震的力量,更是一種讓科學走入大眾視野的美麗轉譯。如果你也想了解地球的律動,GMV 絕對是一扇值得打開的視窗。