聲波監測

聲波監測

我們生活的環境中聲音豐富多變,除了各種人為產生的聲音,大自然產生的聲音也非常多,地震、火山、颱風、海浪、隕石等等皆會產生聲音。然而我們只能聽到部分距離較近的聲音,其他聽不見的聲音,都可以透過次聲波儀器所記錄。

而大屯火山群地區則時常有噴氣孔活動,或是淺部熱液系統在地層中活動等引發的各式各樣的聲音,我們通稱為火山地鳴。

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火山會唱歌?

「次聲波」為火山歌姬的聲音,有高亢的海豚音、有時像火車、有時像鳥叫或是像筏木時的聲音等等。透過次聲波的儀器,將這些人類原本聽不到的聲音紀錄下來,並轉換成美妙的樂章。

而這些樂章的演奏家或是歌手,就可能是隱藏在大屯火山群中的噴氣孔在吹著美妙的管樂,也可能是潛藏在地層深處的岩漿在低鳴哼唱著屬於它們的故事。

q2 那些火山活動會造成次聲波?

那些火山活動會造成次聲波?

火山地區常見的次聲波訊號來源,目前認為可能是岩漿庫上升至淺層地層的過程,使地層或地層中的熱液系統因為壓力的改變而產生震動,當震動的能量沿著地層傳遞至空氣當中,就會產生次聲波的訊號。

另外一種更強烈的聲音來源,就是噴氣孔活動了。其原因是地層中的蒸氣或氣體,快速通過裂隙釋放至大氣時而產生的聲音 。

火山爆發會產生強烈的震動。 當震動在地層中傳遞時,被稱為地震波。當震動傳遞到空氣中後,就被稱為聲波。

地震觀測站通過地震波測量地面運動,次聲波測站透過聲波測量氣壓變化,兩種方式都可以觀測到火山的噴發。圖 火山噴發造成地震與地鳴模擬。

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為何有些火山歌曲我們聽不到?

為何有些火山歌曲我們聽不到?

次聲波是指頻率小於20Hz(赫茲)的聲音。到小油坑噴氣孔會聽見類似汽笛噴氣的聲音,甚至也會有開水煮沸的聲音,但是當噴氣造成的聲音低於20Hz,人耳無法感受,需要透過儀器才能記錄,這樣的聲音我們稱為次聲波。

雖然有些火山地鳴我們聽不到,但是某些動物如狗、象,如果牠們到了小油坑參觀,也許可以聽到比我們知道的火山地鳴有更多更豐富的聲音喔。

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可以聽到次聲波的動物?

狗(15Hz–50000Hz)、大象(5Hz-10000Hz)等常見動物都能聽見次聲波。

以下常見動物皆能發出次聲波:

大象–用腳踩踏地面發出次聲波,在遠處的同類用腳就能感覺到同類了。

鱷魚–在求偶期間會在水面靠震動背部發出次聲波,在遠處的異性就能感覺到(註1)

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如何用次聲波監控火山?

科學家利用分布在大屯火山群地區之次聲波觀測站,與地震觀測類似的方法,對次聲波的訊號進行辦別與挑選,並對其來源進行定位,進一步加以分類釐清各種類型發生的原因。並與地震或其他地化資料比對,以利於對火山活動程度進行判別。

次聲波監測工作

圖 城創國際協助拍攝

目前次聲波觀測站除包含感應器與記錄器、電力設備及網路系統外,還需搭配風濾波器,降低測站附近風吹草動的干擾,來提高次聲波紀錄的品質。

次聲波儀器是透過偵測氣壓之變化,而記錄聲波的傳遞,可記錄頻率範圍涵蓋極廣(0.03–245Hz),可以記錄到火山地區各種高頻至低頻訊號。

次聲波健檢報告

噴氣孔活動是火山區域次聲波的主要訊號來源之一,在大屯火山群地區有各種的次聲波訊號,有些聲音來自小油坑噴氣孔,也有些來自焿子坪區域,但仍有許多聲音來源不容易釐清。

透過分析所有的來源與成因,並統計其發生位置、頻率與數量是否發生變化,有助監控噴氣孔的活動,釐清是否火山正在發生變化,並配合其他監測方法了解火山的動態,能提高對火山活動的監測能力。

TVO大屯火山觀測站

臺北市士林區菁山路101巷89號

(菁山自然中心內)

+886 2-2861-2283 tvo1001017@gmail.com

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