Geophysical Journal International Geophys. J. Int. (2013) 192, 113–136

M. Mouyen , F. Masson, C. Hwang, C.-C. Cheng , N. Le Moigne , C. W. Lee , R. Kao and W.-C. Hsieh

利用重複重力測量估計南台灣的沖蝕效應EROSION EFFECTS ASSESSED BY REPEATED GRAVITY MEASUREMENTS INSOUTHERN TAIWAN

指導教授：蕭宇伸　　　　　　　　　 授課教授：詹勳全 報告學生：向雲謙

一 . 研究背景二 . 儀器介紹三 . 名詞解釋四 . 實驗結果五 . 建議六 . 結論

目錄

一、研究背景•自 2006 年 11 月 10個測站利用絕對重力儀及2008 年 11月以來 70個測站則利用相對重力儀量測並分析台灣南部之重力變化。•利用永久 GPS站來測定垂直地面運動的效果，理論之重力與高度比為− 2 μGal cm−1 。•2009年 8月，台灣 50年頻率之莫拉克颱風引起大型崩塌及土石流堆積，測得約 280 μGal

何謂重力測量？

因精度問題，常用千分之一伽爾作為單位，即為毫伽 (mGal)

資料來源：內政部地政司衛星測量中心

二、儀器介紹 - 絕對重力儀

FG5絕對重力儀為 μGal 級精度

資料來源：勞雷工業公司

二、儀器介紹 - 相對重力儀

傳感器類型：整體熔凝石英彈簧讀數分辨率： 1 微伽典型重複性：小於 5 微伽測量範圍： 8,000 毫伽 長期剩餘漂移：小於 0.02毫伽 /天

資料來源：內政部地政司衛星測量中心

二、儀器介紹 - 超導重力儀

絕對重力測站分布位置

三、名詞解釋• (1) 重力時間序列• (2) 儀器漂移• (3) 潮汐負載• (4) 固體潮汐• (5) 極移• (6) 牛頓效應

2sec

cmGal

重力網路

• RG 在無大雨或地震發生之兩次測量，多低於5 微伽

四、實驗結果

四、實驗結果 - 絕對重力站之重力變化

四、實驗結果 - 相對重力測量重力變化

四、實驗結果 - 相對重力測量重力變化

四、實驗結果 - 建模

• (1) 水文效應之重力變化：水的分配造成牛頓效應及負載效應。• (2) 垂直方向地面運動之重力變化：採 Bourguer 還原模型，理論比率• (3) 含水層之影響 ( 不考慮此偏移 ) ：因測站

(AG08 、 SJPU 、 KULN 、 TUNS 、 ICHU) 在供水含水層上。且 AG08 在建築物的地下室，重力變化可能是人為造成。

四、實驗結果 - 重力變化

四、實驗結果 - 重力變化

四、實驗結果 - 均方根擬合差

四、實驗結果 - 改正前後之均方根誤差

四、實驗結果 - 中央山脈與西部麓山帶

四、實驗結果 - 實地觀測圖

四、實驗結果 - 大型重力變化與地形之關連

四、實驗結果 - 土壤堆積厚度

四、實驗結果 - 卑南河附近 AG03 與模型的重力改變之比較

五、建議• 1 、因為土石流等自然及人為的原因可能會破壞重力

網，藉由提高沉積地的重力站數量，如果能擁有多餘重力站，能確保一個區域長期紀錄重力之改變。

• 2 、重複的調查能增進辨識整年陸地水的再分配。• 3 、僅在有水期間監測河流水位變化，能更確實的分

離泥沙與水對重力改變的貢獻。

六、結論• 在本研究中，我們了解台灣南部 2006 至 2010 年的時變重力變化主要原因為崩塌與土石流沉積，且造成垂直地表運動、當地水文及高質量的轉移。這些影響被重力時間序列所確定，使用 GPS得到的高度、降水資料和土地的形態變化。大幅改善在下雨的季節（在台灣春季和夏季）進行測量，更容易估計時間常數。

• 重力時間序列在海岸山脈和西部麓山應繼續研究抬升的重力變化的影響。尤其是，在活動的緩衝帶一個長期的記錄將允許足夠的測定 g/ h 比。此外，對大的地震方面，一個持續重力調查的運動模式將提供研究地震週期參考價值。

• 莫拉克颱風 2009 年 8月引發在中央山脈和西部麓山測量的大型重力變化、土石流和崩塌之沉積。通過現場觀察，衛星圖像和三維重力模型，重力的變化估計 14 個地點的淤積厚度和 1 個山崩。這些結果支持了重力測量是監測及量化侵蝕過程質量淺層轉移的一個潛在的新工具。如果一個密集的重力網絡設置在靠近河床，深入了解這條河的沉積變化是可以實現的。