研究人員首次利用地震數據監(jiān)測冰蓋融化*

劉　學　編譯

(中國科學院蘭州文獻情報中心， 蘭州730000)

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研究人員首次利用地震數據監(jiān)測冰蓋融化*

劉學※編譯

(中國科學院蘭州文獻情報中心， 蘭州730000)

2016年5月6日， Science Advances刊發(fā)文章《利用環(huán)境地震噪聲監(jiān)測格陵蘭冰蓋西南部的融化狀況》(Monitoring southwest Greenland’s ice sheet melt with ambient seismic noise)， 來自麻省理工學院、 普林斯頓大學、 斯坦福大學和哈佛大學的研究團隊已經開發(fā)出一種新技術， 即利用海浪撞擊產生的地震波來監(jiān)測格陵蘭冰蓋的季節(jié)變化。 該技術有助于科學家們找出最易融化的冰層區(qū)域， 也可以更好地分析世界范圍內冰蓋如何影響全球海平面的變化。

海平面上升的一個主要因素是冰蓋融化。 利用該技術可以連續(xù)監(jiān)測冰蓋體積的季節(jié)變化。 當海浪撞擊海岸線時會不斷地產生出微小的震動， 即地震波。 這種微小震動時時都在發(fā)生， 而我們通常感覺不到。 但是， 一些精確的地震傳感器卻可以將它們記錄下來。 海浪所產生的地震波可以穿過地殼， 其速度取決于地殼的孔隙度， 即巖石孔隙度越大， 地震波傳播得越慢。 科學家們解釋稱， 冰蓋覆蓋在地殼上如同重物放在海綿上， 海綿里的孔隙被關閉還是重新打開取決于上面冰的重量的增加還是減少。

研究團隊推斷地震波穿過地殼的速度可以反映上方冰蓋的體積。 通過觀測地震波速度的變化， 可以預測冰蓋的體積變化。 過去科學家們通常利用激光測高來追蹤冰蓋的變化， 或利用NASA的GRACE衛(wèi)星測量重力場變化， 從而推斷冰蓋的體積。 但是， 這種激光測高一年只能做幾次， 而GRACE衛(wèi)星大約需要一個月才能覆蓋完整個地表。 與此相反， 海浪和地震波產生的信號可以通過傳感器進行連續(xù)接收， 并且還有很好的時間分辨率， 可以在短時期內觀測到冰蓋融化， 而其他技術可能不會有這么高的精確性。

觀測格陵蘭冰蓋西側的小型地震傳感網絡所記錄的2012年1月～2014年1月間的地震數據， 研究人員能夠監(jiān)測到地震波速度的微小變化。 他們追蹤了這段時期內的地震波平均速度， 發(fā)現與2013年相比， 2012年地震波速度有大幅降低。 而這與GRACE衛(wèi)星的記錄相吻合， 即衛(wèi)星顯示2012年冰蓋存在異常的大面積融化， 由此得出地震數據可能的確可以反映冰蓋的變化。 研究團隊利用GRACE衛(wèi)星數據， 開發(fā)了一個給定地震波速度條件下預測冰蓋體積的模型。 該模型的預測結果與衛(wèi)星數據的匹配度達91%。

為此， 該小組計劃利用現有的地震網絡來追蹤南極冰蓋的季節(jié)變化。 研究人員表示， 在此之前， 沒有人在特定的區(qū)域利用地震數據監(jiān)測冰蓋體積變化。 如果在南極洲證實該技術也是可行的， 那么研究人員希望可以實施一個大型計劃， 可以在格陵蘭和南極洲沿岸分布更多的地震傳感器。 如果覆蓋密度足夠好， 則利用這種監(jiān)測或許可以更好地改進冰蓋如何響應氣候變化的模型。

文獻來源： Monitoring southwest Greenland’s ice sheet melt with ambient seismic noise. http:∥advances.sciencemag.org/content/2/5/e1501538

* 收稿日期：2016-06-01； 采用日期： 2016-06-15。

中圖分類號：P315.6；

文獻標識碼：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.07.003

※通訊作者： 劉學， e-mail: liuxue@llas.ac.cn。