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第62期出刊日:2025.07.01

理論與實作並行:從觀測地震學開啟資料驅動的地球探索

文/ 海洋研究所 柯彥廷 助理教授

在地震學的黃金年代,資料的取得與分析方式正在快速革新。台灣大學海洋研究所的觀測地震學課程,正是建構在這樣的背景之下,目標除了讓學生學習地震科學相關的理論知識外,亦同時具備處理現代地震時序資料的能力,並能實作應用於地球內部構造的探索中。

觀測地震學課程設計以資料導向的學習為核心,從基本的地震學理論出發,逐步引領學生進入儀器基礎原理、數據存取與處理、進階訊號分析方法、以及地球物理逆推技術的理論與實作。課堂中的實作練習與分組討論佔據極大比重,學生不再只是被動接收知識,而是在教師引導下,以實際的資料進行分析、比較與推論。在課堂中,學生讀取來自全球地震站的開放資料,學會如何分析地震站之時序資料並撰寫相關的分析程式,進一步嘗試推求地殼速度構造(如Receiver Function分析)或大地震的震源破裂過程(如Back-projection技術)。課程中亦會分享近年具代表性與最新的地震科學論文,從學術研究的視角,訓練學生批判性思考與科學寫作能力。

與傳統講授課不同,台灣大學海洋研究所的觀測地震學更強調課程即研究場域。例如,在討論探究地球內部岩石圈構造的主題課程中,將引導學生選定台灣本地或其他地區的實際時序資料,練習處理與初步解釋,並比較不同方法所得結果,學生可體會各類技術背後的假設限制與實務挑戰。這不僅是技能的訓練,更是建立科學判斷與自我研究風格的起點。

學生反映這門課是學得最實用的一門課,也有人在修課後立即參與相關研究計畫,並產出初步成果。我們相信,唯有將理論與實作緊密結合,才能培養出具備獨立思考與跨域實作能力的科學人才。

圖一、陣列資料處理之反投影(back-projection)課程設計示意,包含A.陣列資料處理原理介紹、反投影技術細節與侷限、誤差討論; B.課程後段設計將學習理論直接應用於實際資料中; C.學生撰寫簡易程式獲得結果並討論。