研究人员首次利用地震数据监测冰盖融化*

刘　学　编译

(中国科学院兰州文献情报中心， 兰州730000)



研究人员首次利用地震数据监测冰盖融化*

刘学※编译

(中国科学院兰州文献情报中心， 兰州730000)

2016年5月6日， Science Advances刊发文章《利用环境地震噪声监测格陵兰冰盖西南部的融化状况》(Monitoring southwest Greenland’s ice sheet melt with ambient seismic noise)， 来自麻省理工学院、 普林斯顿大学、 斯坦福大学和哈佛大学的研究团队已经开发出一种新技术， 即利用海浪撞击产生的地震波来监测格陵兰冰盖的季节变化。 该技术有助于科学家们找出最易融化的冰层区域， 也可以更好地分析世界范围内冰盖如何影响全球海平面的变化。

海平面上升的一个主要因素是冰盖融化。 利用该技术可以连续监测冰盖体积的季节变化。 当海浪撞击海岸线时会不断地产生出微小的震动， 即地震波。 这种微小震动时时都在发生， 而我们通常感觉不到。 但是， 一些精确的地震传感器却可以将它们记录下来。 海浪所产生的地震波可以穿过地壳， 其速度取决于地壳的孔隙度， 即岩石孔隙度越大， 地震波传播得越慢。 科学家们解释称， 冰盖覆盖在地壳上如同重物放在海绵上， 海绵里的孔隙被关闭还是重新打开取决于上面冰的重量的增加还是减少。

研究团队推断地震波穿过地壳的速度可以反映上方冰盖的体积。 通过观测地震波速度的变化， 可以预测冰盖的体积变化。 过去科学家们通常利用激光测高来追踪冰盖的变化， 或利用NASA的GRACE卫星测量重力场变化， 从而推断冰盖的体积。 但是， 这种激光测高一年只能做几次， 而GRACE卫星大约需要一个月才能覆盖完整个地表。 与此相反， 海浪和地震波产生的信号可以通过传感器进行连续接收， 并且还有很好的时间分辨率， 可以在短时期内观测到冰盖融化， 而其他技术可能不会有这么高的精确性。

观测格陵兰冰盖西侧的小型地震传感网络所记录的2012年1月～2014年1月间的地震数据， 研究人员能够监测到地震波速度的微小变化。 他们追踪了这段时期内的地震波平均速度， 发现与2013年相比， 2012年地震波速度有大幅降低。 而这与GRACE卫星的记录相吻合， 即卫星显示2012年冰盖存在异常的大面积融化， 由此得出地震数据可能的确可以反映冰盖的变化。 研究团队利用GRACE卫星数据， 开发了一个给定地震波速度条件下预测冰盖体积的模型。 该模型的预测结果与卫星数据的匹配度达91%。

为此， 该小组计划利用现有的地震网络来追踪南极冰盖的季节变化。 研究人员表示， 在此之前， 没有人在特定的区域利用地震数据监测冰盖体积变化。 如果在南极洲证实该技术也是可行的， 那么研究人员希望可以实施一个大型计划， 可以在格陵兰和南极洲沿岸分布更多的地震传感器。 如果覆盖密度足够好， 则利用这种监测或许可以更好地改进冰盖如何响应气候变化的模型。

文献来源： 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。

中图分类号：P315.6；

文献标识码：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.07.003

※通讯作者： 刘学， e-mail: liuxue@llas.ac.cn。