从掷硬币到地震预测 — 深入浅出理解「重现期」与「百年一遇」
从掷硬币到地震预测 — 深入浅出理解「重现期」与「百年一遇」
陈维洵
2026年5月
我们偶尔会在新闻中听到,某地震活跃地区发生「百年一遇」的大地震,或其「重现期」为多少年。这些说法常让人困惑:「百年一遇」是否真的意味著每一百年才会发生一次?我们首先就以简单的掷硬币游戏为例,来解释「重现期」与「机率」的真正含义。
想像你和朋友玩掷硬币游戏。我们以一圆为例,洋紫荆一面为「公」,数字一面为「字」。在理想情况下,掷出「公」或「字」的机率都是一半,即
50%。因此,掷到「公」的重现期是两次。意思是,平均而言,每掷两次会有一次「公」。
但是,若然你掷两次,会发生什么事?
图一 掷硬币树状示意图
相信大家都可能经历过类似游戏,在大多数情况下,你会掷到最少一次「公」。但不难想像有时你确实会两次都掷不到「公」。在理想的情况下,每次掷硬币的结果互不影响,那么两次都掷不到「公」的机率是四分之一,即25%。
「重现期」是机率其中的一种表达方式。机率越高,重现期越短;机率越低,重现期越长。但「重现期」不等于「固定时间内必定会发生」,亦不等于在「重现期」期间
不会发生多过一次,而它应理解为「平均而言」的期望值。
现在,让我们把这个概念应用到地震上。
地震重现期描绘的是特定地区发生特定震级地震的平均时间间隔估算。地震的发生有随机性,要精确地预测地震发生在何时、何地、有多强烈,目前科技仍无法做到。要估算某个特定地区发生特定震级地震的机率,我们可以利用这个地区数十年或数百年的历史地震数据,统计某个特定震级地震的发生次数,然后推算出平均间隔时间。由于地震活动本身充满变数,地震记录也可能不完整,我们亦可将历史地震数据拟合到统计模型中,估算地震重现期。
大地震的发生是断层上能量累积释放的结果。在板块的相对运动下,应力会在这些移动较慢的地壳上积聚,当累积的应力超出这两块板块之间的摩擦力所能承受的限度时,积聚的能量便会在短时间内释放,导致地震。应力积聚和释放的过程虽然不断循环,但地震周期并不完全有规律。
图二 板块之间应力积聚和释放的循环过程
然而,有时地震发生后可能会诱发附近已经累积的应力释放,是另一次地震发生的前兆,因此,大地震是否发生了对之后一段时间内再次发生地震会有影响,在统计学上我们称之为地震的发生并非独立事件。假设某区域每年发生6级左右的地震机会是1%,我们可以说重现期为一百年,即「百年一遇」。如果我们假定这区地震发生是独立事件(实际上并非如此,但可用来说明概念),就可以计算出百年内都没有发生地震的机会约为37%(注)。由此说明,「百年一遇」的事件并不代表一百年内该事件必然会发生一次,重现期所表达的是事件发生的机会率。地震常用的重现期包括约
475 年(50 年内超越机率为 10%)和约 2475 年(50 年内超越机率为 2%)。
香港位处欧亚板块内,而并非处于板块边缘。根据土木工程拓展署土力工程处有关香港地震灾害的研究,香港本土或离岸地区均没有明显的近代断层活动迹象,发生大地震的机会较低,但大家亦可能会到地震活动较多的地方外游或工作,我们需要掌握备灾避险知识及懂得如何应对灾害。
注:基于独立事件的机会率乘法原理,详细计算如下:
平均一百年发生一次(重现期为一百年),在任何一年发生的机率是重现期的倒数,即 1/100 (百分之一)或1%
一年不发生的机率是100% − 1% = 99%
连续两年不发生的机率是99% × 99% = 98.01%(约 98%)
一百年连续不发生的机率是99% × 99% × ⋯ × 99% (共 100 次),
即(99% )100 = 36.7% (约为 37%)
一年不发生的机率是100% − 1% = 99%
连续两年不发生的机率是99% × 99% = 98.01%(约 98%)
一百年连续不发生的机率是99% × 99% × ⋯ × 99% (共 100 次),
即(99% )100 = 36.7% (约为 37%)