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Undersea Earthquakes Shake Up Climate Science

尽管气候变化对人们来说最为明显的是异常温暖的冬季或冰川的融化,但被温室气体困在地球上的额外热量中,有多达95%存在于世界海洋中。因此,监测海水温度一直是气候科学家的首要任务,现在加州理工学院的研究人员发现,海底的地震隆隆声可以为他们提供另一种工具。

在一篇新论文发表在《科学》杂志上,研究人员展示他们能够利用现有的地震监测设备,以及历史地震资料,确定多少大地的温度# x27; s海洋改变了并继续改变,即使在深处,通常是传统的工具。

加州理工学院环境科学与工程助理教授、该研究的合著者乔恩·卡利斯说,他们通过聆听海洋下经常发生的许多地震的声音来实现这一目的。Callies说,这些地震的声音很强烈,并且在海洋中传播很长一段距离,不会明显减弱,这使得它们很容易被监测。

该论文的第一作者、地球物理学博士后学者吴文波解释说,当地震发生在海底时,地震的大部分能量会穿过地球,但其中一部分能量会以声音的形式传播到水中。这些声波从震中向外传播,就像地震波在地面传播一样,只是传播的速度要慢得多。因此,地面波会首先到达地震监测站,然后是声波,声波会作为同一事件的二次信号出现。这种效果大致类似于你经常在听到雷声前几秒钟就能看到闪电的闪光。

" Wu说,海洋中的声波可以被地震仪在比雷声远得多的距离清晰地记录下来,这些距离在几千公里之外。"有趣的是,它们的音量很大。而地震学家更广泛使用的是在固体地球深处传播的振动

声音在水中的速度随着水的温度升高而增加,因此,该团队意识到,可以用声音在海洋中传播一定距离所需的时间来推断水的温度。

"他说:“关键是我们利用反复发生的地震——在同一个地方一再发生的地震。”在这个例子中,我们正在观察发生在印度尼西亚苏门答腊岛附近的地震,我们测量它们到达印度洋中部的时间。它们需要大约半小时才能走完这段距离,而水温会造成大约十分之一秒的差异。这是一个非常小的分数变化,但我们可以测量出来

吴补充说,因为他们使用的是地震检波器,在相同的位置在印度洋中部自2004年以来,他们可以回顾的数据收集每一次地震发生在苏门答腊岛,例如,从而确定在同一时间海洋的温度。

"吴说:“我们使用的是小地震,它们太小,不会造成任何破坏,甚至人类根本感觉不到。”但是地震仪可以从很远的地方探测到它们,这样我们就可以在一次测量中监测某一特定路径上海洋温度的大范围变化

Callies说,他们分析的数据证实,正如通过其他方法收集的其他数据显示的那样,印度洋一直在变暖,但它的变暖速度可能比以前估计的还要快。

"他说,海洋在气候变化的速度中扮演着关键的角色。海洋是气候系统中主要的能量储存地,对深海的监测尤其重要。我们方法的一个优点是声波在2000米以下取样,传统的测量方法很少在这一深度进行

根据他们将结果与之前的数据进行比较,海洋变暖的程度似乎比之前认为的要高出69%。然而,Callies警告不要立即得出任何结论,因为需要收集和分析更多的数据。

由于海底地震在世界各地都有发生,Callies说扩展他和他的同事开发的系统应该是可能的,这样它就可以监测所有海洋的水温。吴补充说,由于这项技术利用了现有的基础设施和设备,因此成本相对较低。

" Callies说:“我们认为我们可以在其他很多地区做到这一点。通过这样做,我们希望能够提供有关海洋变暖的数据

描述这项研究的论文,题为"地震海洋测温,",发表在9月18日的《科学》杂志上。合著者是地球物理学博士后学者吴文博;詹忠文(博士,13岁),地球物理学助理教授;还有来自加州理工学院的环境科学与工程研究生彭世瑞;中国科学院大地测量与地球物理研究所研究员倪四道(MS '98, PhD '01)。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.caltech.edu/about/news/undersea-earthquakes-shake-climate-science