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從擲硬幣到地震預測 — 深入淺出理解「重現期」與「百年一遇」

從擲硬幣到地震預測 — 深入淺出理解「重現期」與「百年一遇」

陳維洵
2026年5月

我們偶爾會在新聞中聽到,某地震活躍地區發生「百年一遇」的大地震,或其「重現期」為多少年。這些說法常讓人困惑:「百年一遇」是否真的意味著每一百年才會發生一次?我們首先就以簡單的擲硬幣遊戲為例,來解釋「重現期」與「機率」的真正含義。
想像你和朋友玩擲硬幣遊戲。我們以一圓為例,洋紫荊一面為「公」,數字一面為「字」。在理想情況下,擲出「公」或「字」的機率都是一半,即 50%。因此,擲到「公」的重現期是兩次。意思是,平均而言,每擲兩次會有一次「公」。
但是,若然你擲兩次,會發生什麼事?
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圖一 擲硬幣樹狀示意圖
相信大家都可能經歷過類似遊戲,在大多數情況下,你會擲到最少一次「公」。但不難想像有時你確實會兩次都擲不到「公」。在理想的情況下,每次擲硬幣的結果互不影響,那麼兩次都擲不到「公」的機率是四分之一,即25%。
「重現期」是機率其中的一種表達方式。機率越高,重現期越短;機率越低,重現期越長。但「重現期」不等於「固定時間內必定會發生」,亦不等於在「重現期」期間 不會發生多過一次,而它應理解為「平均而言」的期望值。
現在,讓我們把這個概念應用到地震上。
地震重現期描繪的是特定地區發生特定震級地震的平均時間間隔估算。地震的發生有隨機性,要精確地預測地震發生在何時、何地、有多強烈,目前科技仍無法做到。要估算某個特定地區發生特定震級地震的機率,我們可以利用這個地區數十年或數百年的歷史地震數據,統計某個特定震級地震的發生次數,然後推算出平均間隔時間。由於地震活動本身充滿變數,地震記錄也可能不完整,我們亦可將歷史地震數據擬合到統計模型中,估算地震重現期。
大地震的發生是斷層上能量累積釋放的結果。在板塊的相對運動下,應力會在這些移動較慢的地殼上積聚,當累積的應力超出這兩塊板塊之間的摩擦力所能承受的限度時,積聚的能量便會在短時間內釋放,導致地震。應力積聚和釋放的過程雖然不斷循環,但地震週期並不完全有規律。
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圖二 板塊之間應力積聚和釋放的循環過程
然而,有時地震發生後可能會誘發附近已經累積的應力釋放,是另一次地震發生的前兆,因此,大地震是否發生了對之後一段時間內再次發生地震會有影響,在統計學上我們稱之為地震的發生並非獨立事件。假設某區域每年發生6級左右的地震機會是1%,我們可以說重現期為一百年,即「百年一遇」。如果我們假定這區地震發生是獨立事件(實際上並非如此,但可用來說明概念),就可以計算出百年內都沒有發生地震的機會約為37%(註)。由此說明,「百年一遇」的事件並不代表一百年內該事件必然會發生一次,重現期所表達的是事件發生的機會率。地震常用的重現期包括約 475 年(50 年內超越機率為 10%)和約 2475 年(50 年內超越機率為 2%)。
香港位處歐亞板塊內,而並非處於板塊邊緣。根據土木工程拓展署土力工程處有關香港地震災害的研究,香港本土或離岸地區均沒有明顯的近代斷層活動跡象,發生大地震的機會較低,但大家亦可能會到地震活動較多的地方外遊或工作,我們需要掌握備災避險知識及懂得如何應對災害。
註:基於獨立事件的機會率乘法原理,詳細計算如下:
平均一百年發生一次(重現期為一百年),在任何一年發生的機率是重現期的倒數,即 1/100 (百分之一)或1%
一年不發生的機率是100% − 1% = 99%
連續兩年不發生的機率是99% × 99% = 98.01%(約 98%)
一百年連續不發生的機率是99% × 99% × ⋯ × 99% (共 100 次),
即(99% )100 = 36.7% (約為 37%)