如果你閉上眼睛，靜靜感受大地，你可能會覺得腳下的地面是靜止不動的。但對於地震學家來說，地球從來沒有安靜過。在過去，地震儀的紀錄紙上總是充滿了密密麻麻、看似雜亂無章的微小跳動。這些跳動不是來自破壞性的地震，而是來自遠方的海浪拍打海岸、呼嘯而過的強風、甚至是城市裡奔馳的車輛或工廠運轉的機器。
長期以來，地震科學家把這些訊號稱為「地震背景噪訊（Ambient Noise）」。在他們眼裡，這些訊號是干擾研究的，必須想盡辦法過濾掉，才能看清楚地底斷層的跳動。

然而，近二十年來，科學界發生了一場翻天覆地的認知革命。研究發現，這些持續存在的微弱震動，其實就像是地球的「脈搏」，裡面隱藏著極其豐富的地底構造資訊。科學家發現，我們不需要苦苦等待大地震發生，只要學會「聽懂」這些背景噪訊，就能隨時隨地為大地做「超音波掃描」。這項名為「地震噪訊干涉技術（Seismic Noise Interferometry）」的尖端科技，正成為臺灣守護山區安全的新利器。

1. 臺灣山區的先天挑戰

臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的交界處，地質非常年輕且脆弱。加上地形陡峭、降雨強度大，這使得臺灣成為全球山崩與土石流災害最頻繁的地區之一。其中最令科學家擔心的，就是「深層山崩」。
深層山崩的崩塌面通常在地底幾十公尺、甚至上百公尺，一旦發生，往往是整座山頭垮下來，造成毀滅性的災難，最著名的案例就是 2009 年莫拉克颱風引發的小林村山崩，造成了令人心痛的滅村悲劇。

2. 傳統監測的「痛點」：既貴又脆弱

為了監測山坡是否安全，傳統的方法多半需要「動手術」也就是鑽井。工程人員必須在山坡上鑽出深達百公尺的井，在裡面安裝「測傾儀」或「地下水位計」，藉此觀察地底下的土層有沒有位移，或是水分是不是太多。
但這種方法面臨三大挑戰：
●　成本極高： 鑽一口 100 公尺深的井非常昂貴，鑽一口井的錢，通常足以購買並布設 5 到 7 個精密的地震感測站。
●　施工艱辛： 許多潛在的山崩區位處險峻深山，大型鑽井設備根本運不進去。
●　容易損壞：當山坡真的開始劇烈滑動時，地底下的井管往往會第一個被折斷，導致監測數據中斷。

相較之下，利用地震背景噪訊的監測屬於「非侵入式技術」。科學家只需要在山坡表面布設地震測站，不必鑽井，這就像醫生幫病人檢查身體，不用開刀鑽井，只需要透過地震儀（聽診器）在皮膚表面聽聲音診斷病情，透過分析環境震動的變化，推測地底下的含水量、壓力或裂隙狀況。鑽一口百米深井的經費，足以布設 5 到 7 個地震測站，大大提升了監測的範圍與效率。崩塌監測中的地震噪訊應用示意如圖4。

地震噪訊干涉法的原理其實很簡單。想像在山坡上有兩個地震觀測站 A 與 B，它們持續記錄著周遭環境產生的各種微弱震動。
科學家會將這兩組長時間記錄到的「雜音」進行一種複雜的數學運算，稱為「交相關（Cross-correlation）」。透過這個運算，我們可以重建出地震波在 A、B 兩點之間傳遞的特性，這在物理學上稱為「格林函數」。

簡單來說，地震波在地下傳播時，會沿著許多不同的路徑散射與反射，最後形成我們觀測到的訊號，我們把這些雜亂的訊號互相對比，找出其中重複出現、有規律的波紋。如果地底下的構造沒有改變，震波從 A 傳到 B 的時間應該是固定不變的，但如果地底下發生了某些變化（例如水份增加、裂隙變多），震波傳遞的速度就會改變，導致訊號抵達的時間稍微延遲或提前。科學家只要量測這些細微的時間差，就能換算出地下震波速度的變化，進而了解地下介質是否發生變化。

當颱風帶來的豪雨入滲到地層孔隙中，會導致「孔隙水壓」上升，這裡有一個重要的物理概念：有效應力。當水壓上升，岩石顆粒之間的支撐力（有效應力）會降低，這會使得地震波在傳遞時速度變慢。地震噪訊資料經過一系列的前期處理與運算流程如圖7，例如地下水位上升，地震波傳播速度會因地層含水而變慢，進而導致格林函數波包的走時延遲。科學家只要量測出這極其細微的速度下降（dv/v），便能藉此觀察地下結構的變動。

以宜蘭太平山蘭台大規模崩塌案區為例，研究團隊建立了一套自動告警系統，並在近年來的颱風期間進行了實戰測試。為了精準監測，研究團隊將地震頻段劃分為五個區間如圖8，每個區間就像是一個「地層探針」，負責監視不同的深度範圍。

在所有的頻段中，選定關鍵的 8-12 Hz 作為自動告警系統的核心指標。為什麼呢？
●　精準度： 這個頻段主要反映地下 20 至 50 公尺深度的變化，根據地質調查，這個深度正好是降雨入滲後，最容易在不透水層(或阻水層)上方累積，造成孔隙水壓升高並誘發崩塌的區域。
●　穩定性： 該頻段的震波速度解算具備長期穩定性，受環境雜訊波動的干擾較小。

蘭台示範區內地震測站LT01~LT10點位如圖9，在113年至114年的監測期間，各測站8-12 Hz地震速度告警判釋之結果如圖10。113年10月的「康芮颱風」期間，隨著豪雨降下，LT03、LT04、LT05、LT06等測站的速度迅速暴跌，部分測站甚至低於-3%，系統隨即觸發警報，與 GNSS 觀測到的顯著地表位移完全同步。當颱風來襲、雨量暴增時，系統會即時計算 8-12 Hz 的震波速度變化，如果速度下降超過了預設的門檻，系統就會發出警報。

利用「地震背景噪訊」來監測山崩，代表了防災觀念的重大跨越。我們從單純觀察地表變形，進化到能夠偵測地下深處的結構變化。未來，若能將這種監測技術推廣到全臺灣的山崩高風險區，我們將能建立起更完善、更科學的自動化預警系統。下一次，當你站在山間，感覺到微風吹過或聽到遠方的海浪聲時，請記得，這些看似嘈雜的「噪訊」，其實是大自然在悄悄告訴我們地底下的秘密。而科學家的任務，就是持續傾聽這些「隱形脈搏」，在災難發生之前，為人們爭取最寶貴的避災時間。

1.　Denolle,M.A.,&Nissen-Meyer,T.(2020).Quiet Anthropocene,quiet Earth.Science,369(6509),1299-1300
2.　沒有地震的地震學-噪訊地震學。報地震。中央氣象署臉書。
3. 萃取格林函數訊號之示意圖 (取自Snieder and Wapenaar, 2010)
4. 王國隆(2025)蘭台大規模崩塌潛勢示範區觀測科技整合研究。農村水保署。
5. 農業部農村發展及水土保持署,林業及自然保育署(2023)太平山蘭台示範區潛在大規模崩塌監測、整合、創新參訪手冊。