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{{noteTA |G1 = Earthquake}}
'''場址效應'''（{{lang-en|'''site effects'''}}）是一種影響[[地震震度]]的因素<ref name="iuss_semblat_pecker">Semblat J.F., Pecker A. (2009) ''Waves and vibrations in soils: earthquakes, traffic, shocks, construction works'', IUSS Press, Pavia, Italy, 499p.</ref> 。當[[震源]]的[[地震波]]傳到地表時，因地表表面的地下介質（地盤）的軟硬程度而影響此地的震度大小。原本離[[震央]]越近震度就會越大，但地震波傳至[[沖積層]]地表時，因淺層地底下的[[介質]]，導致[[速度]]降低，引起地震波放大，不僅震幅加大，持續時間也延長<ref>{{Cite news|url=http://news.ltn.com.tw/news/focus/paper/957157|title=場址效應小檔案|language=zh-tw|publisher=《自由時報.》|author=甘芝萁、黃立翔|date=2016-02-07|accessdate=2016-02-07|archive-date=2016-02-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20160207102221/http://news.ltn.com.tw/news/focus/paper/957157|dead-url=no}}</ref>。

==原因==
[[File:Amplification sismique SH dans une couche schema.gif|thumb|'''圖.1''' : 場址效應 / 水平層地震波放大效應（[[S波|SH波]]）]]
圖1顯示出了[[地震波]]在水平地質層的放大效應。綠色層是較堅硬的底盤，灰色是較鬆軟的沖積層，厚度為<math>h</math>。當[[振幅]]為<math>A_2</math>、[[入射角]]為<math>\theta_2</math>的[[S波]]抵達兩地層的介面時，會產生振幅<math>A_2^'</math>和[[反射角]]為<math>\theta_2</math>的{{tsl|en|Reflection seismology|反射 (地震學)|反射波}}以及位在地表層振幅<math>A_1</math>和[[折射角]]為<math>\theta_1</math>的{{tsl|en|Seismic refraction|折射 (地震學)|折射波}}。

當折射波遇到空氣層時，產生振幅<math>A_1^'</math>反射角為<math>\theta_1</math>的反射波。而此地震波會在此地層不斷[[反射 (物理学)|反射]]與[[折射]]，如果此地層較為鬆軟，波速會較慢，折射角會較小，震波會較密集而造成振幅會比<math>A_2</math>來的大，此現象稱為場址效應。<ref name="bard_bssa85">Bard P.Y., Bouchon M. (1985). The two dimensional resonance of sediment filled valleys, ''Bulletin of the Seismological Society of America'', 75, pp.519-541.</ref>

==實例==
===1985年墨西哥城地震===
[[File:Site effects mexico 1985 recordings v2.gif|thumb|'''圖.2'''  墨西哥城的場址效應]]
場址效應的理論在[[1985年墨西哥城大地震]]中第一次被證實<ref name="singh_bssa1988">Singh S.K., Mena E., Castro R. (1988) Some aspects of source characteristics of the 19 September 1985 Michoacan earthquake and ground motion amplification in and near Mexico City from strong motion data, ''Bulletin of the Seismological Society of America'', 78(2), pp.451-477.</ref>。此次地震震央在離[[墨西哥城]]數百公里的[[太平洋]]海岸，卻對墨西哥城造成非常嚴重的損失。

圖.2顯示了離震央不同距離的地震站測得的[[加速度]]大小。

*坎波斯站：離震央非常近，測得的加速度為<math>150~cm/s^2</math>
*Teacalco站：離震央200公里，測得的加速度為<math>18~cm/s^2</math>
*[[墨西哥國立自治大學]]站：離震央300公里，測得的加速度為<math>35~cm/s^2</math>
*SCT站：離震央400公里，測得的加速度為<math>170~cm/s^2</math>

由圖可知，地震震度隨著距離增加先減後增，並在地盤為[[沖積層]]的墨西哥城達到最大值。

===2016年高雄美濃地震===
2016年的[[2016年高雄美濃地震|南台灣大地震]]，震央雖然在[[高雄市|高雄]][[美濃區|美濃]]，[[臺南市|台南]]卻損失最嚴重<ref>{{Cite news|url=http://www.cna.com.tw/news/ahel/201602060372-1.aspx|title=台南非震央卻重創 地震專家：場址效應|language=zh-tw|publisher=《中央通訊社.》|author=|date=2016-02-07|accessdate=2016-02-07|archive-date=2017-01-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20170109084329/http://www.cna.com.tw/news/ahel/201602060372-1.aspx|dead-url=no}}</ref>，因為台南多[[沖積平原]]，泥岩風化成黏土層較為鬆軟，因此搖晃程度大、時間久；震央附近縣市最大震度多有5-{}-級甚至有6-{}-級，但因地質較堅硬，故位在震央的高雄[[旗山區|旗山]]只有1.74秒、[[甲仙區|甲仙]]0.04秒。而場址效應讓台南足足搖晃8.16秒，離震央略遠卻比美濃更嚴重。<ref>{{Cite news|url=http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/article/life/20160206/792215/|title=為什麼台南災情最慘　一張圖讓你秒懂「場址效應」|language=zh-tw|publisher=《蘋果日報.》|author=|date=2016-02-07|accessdate=2016-02-07|archive-date=2017-01-09|archive-url=https://web.archive.org/web/20170109132635/http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/article/life/20160206/792215/|dead-url=no}}</ref>

===2016年熊本地震===
在[[2016年熊本地震]]中，位于-{}-震中附近的[[益城町]]因多河川迹地和冲积形成的扇状地，摇晃的程度增大，导致许多房屋倒塌，人员死伤多集中在河岸等地。

==水平分層理論分析==
根據圖1，可以進行以下的理論分析：地震波兩個介質沉積層(<math>i=1</math>)與底下底盤(<math>i=2</math>)間不斷反射與折射，假設每個地層是均勻的，彈性係數、密度不變，可以導出兩個地層間的幅频關係<math>\bar{T}(\omega)</math>。

<math>\bar{T}(\omega)=\frac{2A_1}{2A_2}=\frac{1}{\cos k_{z_1}h+i\bar{\chi}\sin k_{z_1}h}</math>

其中 <math>k_{z_1}=\frac{\omega \theta_i}{V_{S_i}}</math>   ;   <math>\bar{\chi}=\sqrt{\frac{\mu_1\rho_1}{\mu_2\rho_2}}\frac{\cos\theta_1}{\cos\theta_2}</math> :
*<math>\omega</math> ，[[地震波]][[角頻率]]，
* <math>h</math> 地層厚度，
* <math>\theta_i</math> 地層<math>i</math>的反射角，
* <math>\rho_i</math> 地層<math>i</math>的[[密度]]，
* <math>\mu_i</math> 地層<math>i</math>的[[剪切模量]]，
* <math>k_{z_1}</math> 地層1[[波數]]的垂直分量，
* <math>V_{S_i}=\sqrt{\frac{\mu_i}{\rho_i}}</math> [[s波]]波速。

[[File:Seismic site effects in a single sedimentary layer (spectral amplification for SH waves).gif|thumb|'''圖. 3''': 沉積層的場址效應: 不同[[基岩]]的幅频關係]]

'''圖3'''顯示了不同基岩的幅频關係<math>\bar{T}</math>，其中沉積層地震波速為<math>V_{S_1}=200~m/s</math>。其中當[[頻率 (物理學)|頻率]]為<math>f_0=\frac{V_{S_1}}{4h}</math><ref name="iuss_semblat_pecker" />的整數倍時會發生極大值，此[[頻率 (物理學)|頻率]]為[[共振]]頻率。而放大水平則根據速度與<math>\bar{\chi}</math>的對比：
* <math>|\bar{T}_{max}|=2</math> ， <math>V_{S_2}=800~m/s</math> (藍色曲線),
* <math>|\bar{T}_{max}|\simeq 3.5</math> ， <math>V_{S_2}=2000~m/s</math> (綠色曲線),
* <math>|\bar{T}_{max}|\simeq 6</math> ， <math>V_{S_2}=5000~m/s</math> (黃色曲線).
*紅色曲線的對比度<math>\bar{\chi}\gg 1</math>，因此會產生極大的放大倍率。

當[[沉積層]]不是水平時分析較為複雜（例如[[沉積盆地]]），因為須考慮到邊緣的異質性（例如盆邊緣）。此時須把它簡化成簡單的幾何形狀<ref name="sanchez_bssa1983">Sánchez-Sesma F.J. (1983). Diffraction of elastic waves by three-dimensional surface irregularities, ''Bulletin of the Seismological Society of America'', 73(6), pp.1621-1636.</ref>進行研究或利用數值模擬<ref name="semblat_sdee2005">Semblat J.F., Kham M., Parara E., Bard P.Y., Pitilakis K., Makra K., Raptakis D. (2005). Site effects: basin geometry vs soil layering, ''Soil Dynamics and Earthquake Engineering'', 25(7-10), pp.529-538.</ref>。
==盆地的場址效應==
[[File:Site effects caracas bem iso freq.jpg|thumb|'''圖.4''': 卡拉卡斯的盆地效應]]

在盆地的地形下，因場址效應，盆地邊緣會產生[[表面波]]，地震的[[震度]]會較大，並因幾何形狀的因素，增加幅度比水平時大5至10倍<ref name="semblat_sdee2005"/>。此現象稱為「'''盆地效應'''」。

1980年代，[[科學家]]成功地完成場址效應在[[峽谷]]與半[[圓形]][[盆地]]的理論分析<ref name="sanchez_bssa1983" />。而根據最新的研究，已經完成[[橢圓形]][[盆地]]的數值模擬分析<ref name="chaillat_gji2009">Chaillat S., Bonnet M., Semblat J.F. (2009) A new fast multi-domain BEM to model seismic wave propagation and amplification in 3D geological structures, ''Geophysical Journal International'', 177(2), pp.509-531</ref>。

圖.4顯示了[[委內瑞拉]][[首都]][[卡拉卡斯]]的盆地效應<ref name="duval_11ecee1998">Duval A.M., Méneroud J.P., Vidal S., Bard P.Y. (1998). Relation between curves
obtained from microtremor and site effects observed after Caracas 1967 earthquake, ''11th European Conference on Earthquake Engineering'', Paris, France.</ref><ref name="papageorgiou_bssa1991">Papageorgiou A.S., Kim J. (1991). Study of the propagation and amplification of seismic waves in Caracas Valley with reference to the 29 July 1967 earthquake: SH waves, ''Bulletin of the Seismological Society of America'', 81(6), pp.2214-2233</ref>。利用{{Link-en|邊界元法|Boundary Element Method}}求出在指定[[頻率 (物理學)|頻率]]<math>f_0</math>下，[[s波]]的[[平面波]](<math>SH</math>波)的放大倍數<math>A_0</math><ref name="semblat_coge2002">Semblat J.F., Duval A.M., Dangla P. (2002). Seismic site effects in a deep alluvial basin: numerical analysis by the Boundary Element Method, ''Computers and Geotechnics'', 29(7), pp.573-585.</ref>。
*最上層的圖：<math>f_0=0.3Hz ~;~ A_0=2.53</math>
*中間的圖：<math>f_0=0.4Hz ~;~ A_0=8.83</math>

*最底層的圖：<math>f_0=0.6Hz ~;~ A_0=7.11</math>

==參見==
*[[1986年花蓮地震]]
*[[921大地震]]
*[[331大地震]]

==參考資料==
{{reflist|2}}

{{Earthquake}}

[[Category:地震学]]