研究興趣
本人之研究工作著重於了解陸地及隱沒帶斷層系統在地震周期中不同時段之地表變形特性、斷層帶的物理性質及岩石圈之應力狀態。研究使用全球衛星定位系統、地震及地質資料建構物理模型,藉以了解斷層滑移行為隨時空之變化,並獲取斷層帶物理參數及評估地震潛勢。此外,台灣位處菲律賓海板塊與歐亞板塊之邊界,有活躍的碰撞與隱沒交互作用,瞭解大地震可能產生的機制與再週期為課不容緩之議題。近年來本人開始進行海底大地測量施測,結合動態全球導航衞星測量及水下音波定位技術,測定海底控制點坐標,並設置海床絶對壓力計,量取斷層慢滑移及地震造成的海床位移,評估地震及海嘯可能的影響範圍及強度。另一方面,了解地震觸發的物理過程是地震學中的一個具有挑戰性的問題,若能探討不同物理過程如何影響地震活動、了解不同大小及週期的應力擾動對不同規模地震活動度的影響,可對地震觸發的過程有更深入之認識。本人近期研究不同時空尺度之陸地儲水量變化及颱風對地震活動度之影響,試圖了解控制背景地震活動度變化的可能原因,以期對地震前兆現象有更深入的理解。
代表著作
Chen, H.Y., Y. J. Hsu*, R. Ikuta, H. Tung, C. S. Ku, H. H Su, C. H. Tang, M. Ando and T. Tsujii, (2022), Strain partitioning in the southern Ryukyu margin revealed by seafloor geodetic and seismological observations, Geophys. Res. Lett., 46, https://doi.org/10.1029/2022GL098218
Jiang, Z., Y. J. Hsu, L. Yuan, M. Tang, X. Yang, and X. Yang (2022), Hydrological drought characterization based on GNSS Imaging of vertical crustal deformation across the contiguous United States, Sci. Total Environ., 823, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153663.
Jiang, Z. S. Y. J. Hsu, L. G. Yuan, S. Cheng, W. Fang, M. Tang, and X. G. Yang (2021), Insights into hydrological drought characteristics using GNSS-inferred large-scale terrestrial water storage deficits, Earth Planet. Sci. Lett., https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117294
Hsu, Y. J. *, H. Kao, R. Bürgmann, Y. T. Lee, H. H. Huang, Y. F. Hsu, Y. M. Wu, and J. Zhuang (2021), Synchronized and asynchronous modulation of seismicity by hydrological loading: A case study in Taiwan, Sci. Adv. 16, eabf7282, doi:10.1126/sciadv.abf7282.
Jiang, Z. S. Y. J. Hsu, L. G. Yuan, and D. F. Huang (2021), Monitoring time-varying continental water storage changes using daily GNSS measurements in Yunnan, southwest China, Remote Sen. Enviro., 254, doi:10.1016/j.rse.2020.112249
Hsu, Y. J.*, Y. Fu, R. Bürgmann, S. Y. Hsu, C. C. Lin, C. H. Tang, and Y. M. Wu (2020), Assessing seasonal and interannual water storage variations in Taiwan using geodetic and hydrological data, Earth Planet. Sci. Lett., 550, doi: 10.1016/j.epsl.2020.116532
Tang, C.-H., Y. J. Hsu, S. Barbot, J. D. P. Moore, W.-L. Chang (2019), Lower-crustal rheology and thermal gradient in the Taiwan orogenic belt illuminated by the 1999 Chi-Chi earthquake, Sci. Adv., 5, eaav3287.
重要研究與突破
台灣季節水文荷重變化對地震活動度之影響 了解觸發地震的物理機制是地震學中一個極具有挑戰性的問題,本研究藉由分析地震活動度、地下水位、全球導航衛星系統時間序列,探討台灣地震活動和水文荷載之關係。台灣西部季節地震活動度在每年2月至4月達到峰值,在7月至9月下降到最低值,與每年季節陸地儲水量波動呈現負相關,暗示季節水文荷重的變化是驅動地震活動度季節變化的主要機制,台灣東部深層地震的活動亦呈現同樣的行為。反之,台灣東部淺層地震活動度(的季節變化與水文荷重沒有直接關聯,且無法用流體在斷層帶的作用或孔隙液壓變化解釋,顯示有其它的地震觸發機制在誘發地震的過程中扮演重要的角色。分析台灣歷史地震的季節活動趨勢,發現過去400年和近20年來的季節地震活動度有中度相關,意味著台灣西部在每年水位較低的冬季及初春,大地震發生頻率較高。 參考資料: Hsu et al., 2021 。
台灣造山帶下部地殼流變性質與地溫梯度 地震周期斷層滑移過程及地體構造運動受控於整個岩石圈的強度,實驗室岩石蠕變試驗提供了在不同環境條件下岩石的流變行為,但是從實驗室微觀尺度外推至岩石圈尺度仍然存在許多不確定性。大地震過後對岩石圈產生的應力擾動,可以被視為一個大規模的岩石蠕變實驗,本研究利用1999年Mw 7.6 集集地震的應力擾動和震後14年的GPS觀測,模擬台灣造山帶下的岩石流變性質隨時空分佈情形。結果顯示集集地震過後,除了在車籠埔斷層南段有大量的震後滑移,中央山脈中段下方也產生顯著的塑性應變,表示主震過後岩石圈有大量非線性的蠕變行為。此結果顯示下部地殼內部的塑性變形是由礦物晶體的錯位攀移所主導,與地震學觀測資料吻合。結合實驗室岩石試驗測量到的岩石蠕變參數及相應的誤差範圍,本研究推測臺灣西部海岸平原及中央山脈下方之地溫梯度分別為17-22°C/km及29-35°C/km。研究成果顯示震後大地測量可以用來了解岩石圈岩石的物理流變特性,彌合實驗室和斷層系統尺度蠕變實驗之間的鴻溝。參考資料: Tang et al., 2019. 。