活化深海神經 —— 利用既有海底電纜與 DAS 技術實現鬼界破火山口高精度地震監測
官方目錄裡沒有記錄的地震，它偵測到了——JAMSTEC 如何把一條海底舊電纜，變成 90 公里的火山監測網？
九州島南方 50 公里的海面下，沉睡著一座 7,300 年前曾讓史前文明版圖重組的超級火山——鬼界火山口（Kikai Caldera）。它的爆發規模超過了喀拉喀托與聖托里尼，是全新世以來已知最大規模的火山噴發之一。
今天，它地底的岩漿系統仍然活躍。但因為整座火山口幾乎都在海面以下，周邊陸上地震站的覆蓋角度有限，研究人員對它當前的地下活動狀態，掌握程度遠不如陸上火山。
JAMSTEC（日本海洋研究開發機構）與神戶大學的研究團隊決定換一種思路：不新建設備，而是把已經鋪在海底的電信光纖電纜，直接改裝成地震感測陣列。
這不是理論提案。這是已發表於國際期刊的真實部署成果，並在過程中偵測到日本氣象廳官方目錄未曾記錄的地震事件。
問題背景：一座藏在海底的活火山，監測網卻建在岸上
鬼界火山口的危險不在於它「現在會爆發」，而在於我們對它的了解存在系統性的空白。火山系統的變化通常是漸進累積的——地震頻率緩慢上升、地殼應變逐步增加——如果監測密度不足，這些早期訊號就會被忽略，直到情況超出可控範圍才被察覺。
傳統做法是在周邊島嶼建設地震站，再以三角定位推算震源。但鬼界火山口的問題在於：周邊陸地太少、站點分布不均，觀測角度存在先天缺陷。
用譬喻來說：這就像你想判斷一個大型地下室裡某個角落傳來的聲音，但你的麥克風只能放在地下室外面四個方向各一支。你可以大概判斷聲音來自哪個區域，但如果聲音很微弱、或來源靠近某兩支麥克風的中間地帶，你的定位誤差就會很大——更糟的是，有些微弱的聲音你根本聽不到。
要解決這個問題，你需要把麥克風放進去，放得夠多、夠密。但在開放海域新建海底感測器網路，成本極高、佈建費時，設備損壞後幾乎無法回收維修。
三大監測難題：為什麼舊方法不夠？
01 陸上站點方位不足，震源定位誤差大 周邊可用的島嶼數量有限，地震站的空間分布先天不均。這導致震源定位的方位解析度不足，難以區分地震究竟來自火山口的哪個具體區域，更無法追蹤地下活動的空間演變趨勢。
02 海底新建感測器，成本與維護皆不可行 在開放海域部署新的海底地震儀，單次佈建費用高昂，且設備損壞後的回收與維修窗口極為有限。這使得長期、連續的高密度海底監測在實務上幾乎無法持續。
03 現有目錄存在偵測缺口，監測完整性不足 研究過程中發現，部分地震事件根本未出現在 JMA（日本氣象廳）的官方地震目錄中。這代表以現有監測網為基礎的紀錄，存在系統性的漏報——而漏報的事件，往往正是發生在監測覆蓋最薄弱的海底區域。
解決方案：讓 90 公里的舊電纜，變成一整排海底耳朵
研究團隊部署了兩套 AP Sensing DAS N52 系列系統（分散式聲學感測，Distributed Acoustic Sensing），利用連接周邊島嶼的既有海底電信光纖，將近 90 公里的電纜轉換為密集的海底地震陣列，沿線提供連續的地殼應變量測。
白話譬喻： 傳統做法像是在漫長的海底走廊裡，每隔幾公里才放一個麥克風。DAS 的做法是讓整條電纜都成為麥克風——沿線每隔幾公尺就是一個感測點，連續不斷地記錄每一個細微的地底震動，並根據訊號抵達各點的時間差，精確推算震源位置。
真實成果：系統在觀測期間記錄到多起地震事件，其中部分未收錄於 JMA 官方目錄。透過 DAS 沿線密集的空間取樣，研究人員推算出的震源位置與實際地震波到時間的吻合度，優於僅依靠陸上站點的傳統方法——直接驗證了靠近震源的連續取樣對定位精度的提升效果。
方案架構
| 元件 | 規格／型號 | 功能 |
|---|---|---|
| 🔊 DAS 分散式聲學感測系統 | AP Sensing N52 系列 × 2 套 | 沿光纖連續偵測地殼應變與地震訊號 |
| 🌊 感測介質 | 既有海底電信光纖電纜（2 條） | 改裝為海底地震陣列，無需新建設備 |
| 📡 資料接收 | 陸上站點即時接收 | 連續量測，無需維護海底設備 |
| 🖥️ 資料分析 | 波到時間分析・震源定位演算 | 識別事件來源、提升定位精度 |
專案數字摘要
| 項目 | 內容 |
|---|---|
| 感測陣列總長 | 近 90 km（兩條既有海底電信電纜） |
| 執行單位 | JAMSTEC・神戶大學 |
| 使用設備 | AP Sensing DAS N52 系列 × 2 套 |
| 監測對象 | 鬼界火山口（九州島南方約 50 km） |
| 關鍵成果 | 偵測到 JMA 目錄外的未記錄地震事件 |
| 研究發表 | Journal of Volcanology and Geothermal Research，2026 年 |
核心效益
✅ 利用既有電纜，零新建海底設備 不需要在開放海域另行部署海底地震儀，直接改裝已鋪設的電信光纖電纜即可啟動監測。大幅降低建置門檻，也迴避了海底設備長期維護的現實困難，對預算有限或環境條件複雜的海域研究場景尤具參考價值。
✅ 密集空間取樣，補上稀疏站網的偵測空白 沿線每隔數公尺一個量測點，補足了傳統陸上站網之間的覆蓋缺口。觀測期間偵測到 JMA 目錄外的地震事件，直接說明高密度連續取樣能有效提升監測完整性，減少漏報。
✅ 震源定位精度提升，縮小研判誤差 靠近震源的密集空間取樣提供更完整的觀測角度，DAS 推算的震源位置與地震波到時間的吻合度優於傳統方法，有助於更正確地判斷地下活動的位置與性質，支撐後續科學分析。
✅ 長期連續運作，不依賴人工巡查 系統部署後可持續即時運作，無需定期派員維護海底設備，特別適合鬼界火山口這類人員難以抵達、卻需要長期高解析度觀測的遠海環境，也為未來建立永久性海底觀測站提供可行路徑。
FAQ
Q：DAS 分散式聲學感測和傳統海底地震儀，主要差異在哪？
A：傳統海底地震儀（OBS）是點狀量測，每台設備只記錄安裝位置的震動，佈建與回收都需要船隻作業，成本高且維護困難。DAS 則將整條光纖電纜轉換為連續感測陣列，沿線每隔數公尺即為一個虛擬量測點，能同時覆蓋數十至近百公里的範圍，且訊號直接傳回陸上站點，無需任何海底電子設備維護。對於需要長期連續高密度觀測的研究場景，DAS 在部署彈性與維運成本上具有明顯優勢。
Q：這個方法對台灣的地質研究有參考價值嗎？
A：有，而且相關性相當直接。台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的碰撞帶，周邊海域地震活動頻繁，東部外海也存在多個海底火山與構造活躍區。台灣目前已有多條連接離島的海底電信電纜，如果這些電纜的光纖規格符合 DAS 需求，即具備改裝為海底地震陣列的潛力，可大幅提升台灣東部及離島海域的即時地震監測密度，對地震速報與海嘯預警研究都有潛在助益。
Q：既有的海底光纖電纜是否都可以改裝成 DAS 感測系統？
A：不是所有電纜都適用，實際可行性取決於幾個關鍵條件：光纖類型（通常需要單模光纖）、電纜全長的衰減狀況、以及目標監測距離與空間解析度需求。此外，電纜的使用權與頻寬共享安排也需要與電信業者協商。SWi 盛遠可協助研究單位評估既有光纖資產的改裝可行性，並提供適合的 DAS 系統規格建議，歡迎提供您的應用場景進行初步評估。
SWi 盛遠的在地服務與技術支援
鬼界火山口的案例說明了一件事：監測基礎設施的突破，有時不來自新建設備，而來自重新思考手邊已有的資源。對台灣的地質與地震研究單位而言，既有的海底光纜與陸上光纖網路，可能都是尚未被充分利用的感測資產。
作為 AP Sensing 在台灣的專業代理商，SWi 盛遠提供從應用可行性評估、設備選型到系統整合的完整技術服務。無論是海底火山監測、斷層帶地震觀測、或是其他需要長距離連續感測的地球科學研究場景，歡迎填寫詢問表單，我們的工程顧問將在 2 個工作天內與您聯繫。
參考資料：本文案例摘自 Nakano et al.（2026），Seismic activities at Kikai Caldera, Japan, detected using distributed acoustic sensing via seafloor telecommunication cables, Journal of Volcanology and Geothermal Research, Vol. 469, 108498. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2025.108498