15年磨一劍!義大利建立國家級降雨促崩時空資料庫

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15年磨一劍!義大利建立國家級降雨促崩時空資料庫

期數 / 第73期

發布日期 / 2023.05.04

主筆 / 林家興

責任編輯 / 高百毅、詹婉妤、陳振宇

本文主要在介紹義大利國家研究委員會的地質水文保護研究所 (Italian National Research Council, Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica, CNR-IRPI) 花費15年和大量研究人力蒐集並驗證資訊所建成之ITALICA (ITAlian rainfall-induced LandslIdes CAtalogue) 崩塌資料庫。該資料庫包含從1996年至2021年期間發生在義大利內由降雨引起崩塌資料共6,312處記錄。整體而言，超過三分之一記錄崩塌資料具有非常高的空間定位準確性 (Geographical accuracy)及時間解析度 (Temporal resolution)。因此，ITALICA資料庫著重於降雨誘發崩塌空間及時間位置資訊，所提供資訊能有效預測崩塌發生並訂定誘發崩塌之降雨條件/門檻值，對於崩塌風險管理的決策扮演著關鍵性的作用。

地中海上的高根鞋

義大利位於歐洲南部地中海地區，其北緣阿爾卑斯山脈 (Alps Mountain chain) 由東至西高度超過海拔4,800公尺與其他歐洲地區分開，另外亞平寧山脈 (Apennines Mountain chain) 由西北往東南沿伸約1,200公里造就其特殊長靴形半島地形 (圖 1)。義大利半島位於歐亞板塊與非洲板塊交會點 (Meeting point)，處於地震活躍地區，因此，存在著自古生代至近代的沉積岩、變質岩及火成岩等地質環境，並被厚度從小於1公尺至數公尺不等之不同型態土壤所覆蓋。義大利半島總面積約301,336平方公里，地緣廣大和多山的內陸地區，義大利地域內氣候變化亦大不相同，在大多數北部區域為潮溼亞熱帶氣候、中部及南區域為地中海氣候型態，通常近北部阿爾卑斯山區地帶較為溼冷；沿亞平寧山脈往南氣候較為溫和。整體而言，北部區域年平均雨量超過2,000mm，而在南部區域年平均雨量介於400mm至600mm間。

圖 1、義大利地理位置 (資料來源： https://idrogeo.isprambiente.it/app/)

義大利歷年災例統計

依據Polaris 資料 (Population at Risk from Landslide and Flood in Italy，https://polaris.irpi.cnr.it/report/last-report/)，義大利1972-2021年崩塌及洪水災害傷亡統計資料顯示，其中崩塌所造成無家可歸及避難疏散共計145,548人，更造成2,504人傷亡事件 (圖 2及表 1)。此外，查訪義大利國家環境保護及研究機構 (The Italian National Institute for Environmental Protection and Research, ISPRA) 統計資料，自2017年至2020年共有645重大崩塌事件 (造成人員傷亡、建物、文化遺產和基礎建設等毀壞事件)，由ISPRA在IFFI Project 資料 (Italian Landslide Inventory, IFFI: Inventario dei Fenomeni Franosi in Italia)，共記錄義大利境內620,923筆崩塌目錄，包含40,535筆照片、1,221筆監測崩塌、132筆影像資料等，皆可於IdroGEO平台上查詢 (如圖 3所示)。

圖 2、義大利1972-2021年崩塌及洪水災害區位圖 (資料來源：https://polaris.irpi.cnr.it/report/last-report/)

表 1、義大利1972-2021年崩塌與洪災傷亡統計

Casualties	Dead	Dispersed	Wounded	Evacuees and homeless
Landslide	1,071	10	1,423	145,548
Inundation	539	32	452	160,313
Total	1,610	42	1,875	305,861

圖 3、義大利崩塌與洪災網頁平台 IdroGEO (資料來源： https://idrogeo.isprambiente.it/app/)

義大利國家級降雨促崩時空資料庫

雖然IdroGEO平台之崩塌目錄所記錄的事件相關完整，包含：落石、滑移、側翻、土石流、複合型、淺層崩塌、深層崩塌等不同坡地災害型態，但並未特別針對降雨所誘發的坡地災害事進行註記與分類。然而，對於事前預測降雨促崩事件的防災需求而言，如能更準確地取得崩塌發生位置與時間，對於訂定降雨門檻值將能更精確。此外，過往藉由統計經驗降雨參數並訂定門檻值的方法，大多用於預測降雨所誘發的淺層崩塌，主要在探討降雨與崩塌發生之間經驗關係 (Guzzetti et al., 2022)，但由於其缺乏邊坡不穩定機制之物理資訊，對於預測深層崩塌而言並不適用。雖然歷年已有許多藉由統計和機率方式來制定可靠的經驗降雨門檻值 (Berti et al., 2012; Segoni et al., 2014; Melillo et al., 2018)，但限於實際記錄到崩塌發生位置與時間的資料量過少，或多數崩塌資料庫僅為地形變動目錄，並未包含崩塌發生之時間資訊及誘發原因等詳細資訊，在使用上仍有諸多不確定性。因此，自2007年起CNR IRPI投入大量研究人力及資源蒐集歷史降雨崩塌資料來確認其臨界發生條件，歷時15年整理出涵蓋義大利境內6,312項歷史記錄之降雨誘發崩塌資訊，並將其依災害型態、位置精度及時間精度等分門別類，如圖 4及表 2所示。

圖 4、ITALICA資料庫之崩塌型態及崩塌數量區位圖 (資料來源： Peruccacci et al., 2023)

表 2、ITALICA資料庫欄位說明

Catagory	Information on category
ID	Unique ID for each reported rainfall-induced landslide
Information Sources	Source of report information, including news reporting (NR) and institutions reporting (IR)
Landslide type	Landslide types are included if known or specified in the source and includes: debris flow (DF), earth flow (EF), mud flow (MF), rock fall (RF), generic shallow landslide (SL).
Longitude & Latitude	Longitude and latitude of the reported failures.
Municipality, Province & Region	Municipality, Province and Region in which the landslide occurred.
Geographic accuracy	This field assigns a qualitative level for the landslide geographic accuracy based on the area over which the landslide realistically occurred, described as a radius from the coordinates of the failures (in kilometres): ◎ Very high, P0 exact landslide location; ◎ High, P1 < 1 km2; ◎ Medium, 1 ≤ P10 < 10 km2; ◎ Low, 10 ≤ P100 < 100 km2; ◎ Very low, 100 ≤ P300 < 300 km2.
Day, Month & Year	Reported day, month and year of the landslide, in separate columns.
Local Time	Reported hour and minute of the landslide, recorded as HH:MM (24 clock, local time). This field may also include an approximate time of day if known (e.g. morning, early/late morning, afternoon, evening, night, etc.).
Local date	This field summaries the date and local time of the reported landslides.
UTC date	This field summaries the date and the UTC time of the reported landslides.
Temporal accuracy	This field assigns a qualitative level for the landslide temporal accuracy, in three classes: ◎ Level T1 when the time (minute to hour) of the failure is known; ◎ Level T2 when the part of the day (e.g., early or late morning, midday, early or late afternoon, middle of the night) is known or the time is inferred from the online news publication; ◎ Level T3 when only the day of occurrence is known.

Google Alerts 輔助精準蒐尋

為了取得崩塌資料在空間及時間的準確性，CNR IRPI 15年來持續系統性地蒐集當地新聞、部落格、網路資料、圖書館報紙與期刊、事件報導、調查報告、不同政府層級研究報告、研究機構檔案，並查詢土地管理、保護、調查單位等資料。然而由於資料來源不同，對於發生地點可能為點狀、線狀或面狀資料呈現，發生時間上則可能為上午、下午、日期等不同時間單位，資料品質不一。因此並非所有資料皆適合直接登錄至崩塌目錄內，因此CNR IRPI擬定排除的原則如下：(1)誘發因素未知或非降雨造成、(2)有證據表明係由其它因素造成崩塌 (如融雪、地震、人為影響等)、(3)崩塌位置之空間及時間兩者關連度非常低。因此，納入崩塌目錄內的每一筆資訊，均包含資料來源、崩塌型態、崩塌位置及發生時間等。
其中，資料來源主要分為新聞報導及機構單位兩類，在網路新聞類來源，利用Google Alerts設定關鍵字來查詢網路資源，共計設定136項組合關鍵字進行查找 (如表3所示)。並將崩塌資料依調查分析結果，分類為土石流 (Debris flow)、土流 (Earth flow)、泥流 (Mud flow)、落石 (Rock fall)、淺層崩塌 (Shallow landslide) (Cruden & Varnes, 1996)；在崩塌發生位置分為P0、P1、P10、P100、P300等五個準確度級別；發生時間則分為T1、T2、T3等三個準確度級別，如表2所示。
進一步分析資料來源，約58%為新聞報導、42%係由各機構報告中蒐集而來。其中，在所有高位置準確度之946筆資料中，約766筆從機構報告取得；在高時間準確度之3,068筆資料中，約2,289筆資料從機構報告取得。因此，由資料分析顯示從新聞報導所取得資料，其位置及時間準確度皆不如從機構報告中取得的資料 (圖 5)。同時，CNR IRPI亦將所有崩塌資料建置為Excel之CSV格式、GIS軟體之geoPackage (.gpkg)、KML格式，方便使用者於Google Earth呈現，並可使用Google Earth不同影像時間檢視崩塌發生前後現地位置之變化 (圖 6)。

表 3、CNR IRPI在Google Alerts工具設定搜索之關鍵字 (資料來源： Peruccacci et al., 2023)

圖 5、ITALICA崩塌來源及準確度 (資料來源： Peruccacci et al., 2023)

圖 6-1、ITALICA崩塌目錄展示於Google Earth示意圖 (資料來源：https://doi.org/10.5281/zenodo.7646106)

圖 6-2、ITALICA崩塌目錄展示於Google Earth示意圖 (資料來源：https://doi.org/10.5281/zenodo.7646106)

圖 6-3、ITALICA崩塌目錄展示於Google Earth示意圖 (資料來源：https://doi.org/10.5281/zenodo.7646106)

啟動公民科學協助掌握崩塌資訊

目前CNR IRPI正準備啟動公民科學 (citizen science) 參與ITALICA崩塌目錄建置，藉由公民科學力量參與如同NASA的Landslide Reporter計畫回饋生活周遭發生崩塌事件 (影片1，https://gpm.nasa.gov/landslides/index.html)。NASA的Landslide Reporter藉由公民科學(註1)合作方式來建置崩塌資料庫，讓每個人都可以為崩塌資料庫進行貢獻，其成果由開放平台展示目前所建置全球崩塌目錄 (圖 7)，並由崩塌災害評估示警模式結合GPM(the Global Precipitation Measurement)及IMERG(Integrated Multi-Satellite Retrievals for GPM)之當期及前期降雨資料，每30分鐘即時產製分析全球崩塌潛感資料 (圖 8)，幫助人們更好地準備和反應這些崩塌所引起災害。期待在未來能看到新版ITALICA崩塌目錄出現，幫助人們更好地瞭解自身所處環境，並為決策者提供更多資訊有助於降低崩塌災害發生及崩塌風險管理。
註1：有關公民科學的介紹及應用，可參考第8、13、17、26、31期電子報。

圖 7、NASA Landslide Viewer全球崩塌目錄示意圖 (資料來源：https://landslides.nasa.gov/viewer)

圖 8、NASA Landslide Viewer崩塌災害潛感示意圖 (資料來源：https://landslides.nasa.gov/viewer)

影片1、NASA Landslide Reporter

水保局打造臺灣版事件型崩塌資料庫

目前臺灣也有建立事件型崩塌目錄哦，不但可於水土保持局於BigGIS平台上直接瀏覽查詢 (圖 9)，亦可於政府開放資料平台下載相關圖資。目前水保局所建立的事件型崩塌目錄係由每年全臺衛星影像判釋全島崩塌地圖層及水土保持局災後衛星影像判釋崩塌地圖層兩者為基礎，加值產製災後崩塌圖資之「年度事件型崩塌目錄」，截至2023年5月止，已完成2006-2022年各年度的成果。其屬性包含：事件名稱(亦即崩塌發生在那個颱風豪雨事件)、崩塌面積、事件發生後參考衛星拍攝時間、事件發生前參考衛星檔名、事件發生前參考衛星拍攝時間、事件發生前參考衛星檔名及資料來源等七項。雖然事件型崩塌目錄目前僅有崩塌的明確位置及範圍，尚無明確的發生時間，對比於CNR IRPI所建立的ITALICA崩塌目錄 (圖10)，仍有一段距離需努力，但希望在不久將來能建立更完整的臺灣版國家級崩塌資料庫，以精進臺灣之崩塌預警與防災能力。