劉　學(xué)　編譯

(中國科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)中心， 蘭州730000)

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研究人員首次利用地震數(shù)據(jù)監(jiān)測冰蓋融化*

劉學(xué)※編譯

(中國科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)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(xué)院、 普林斯頓大學(xué)、 斯坦福大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種新技術(shù)， 即利用海浪撞擊產(chǎn)生的地震波來監(jiān)測格陵蘭冰蓋的季節(jié)變化。 該技術(shù)有助于科學(xué)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(nèi)冰蓋如何影響全球海平面的變化。

海平面上升的一個(gè)主要因素是冰蓋融化。 利用該技術(shù)可以連續(xù)監(jiān)測冰蓋體積的季節(jié)變化。 當(dāng)海浪撞擊海岸線時(shí)會(huì)不斷地產(chǎn)生出微小的震動(dòng)， 即地震波。 這種微小震動(dòng)時(shí)時(shí)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(chǎn)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(xué)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(guān)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(tuán)隊(duì)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(yù)測冰蓋的體積變化。 過去科學(xué)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(gè)月才能覆蓋完整個(gè)地表。 與此相反， 海浪和地震波產(chǎn)生的信號(hào)可以通過傳感器進(jìn)行連續(xù)接收， 并且還有很好的時(shí)間分辨率， 可以在短時(shí)期內(nèi)觀測到冰蓋融化， 而其他技術(shù)可能不會(huì)有這么高的精確性。

觀測格陵蘭冰蓋西側(cè)的小型地震傳感網(wǎng)絡(luò)所記錄的2012年1月～2014年1月間的地震數(shù)據(jù)， 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(shí)期內(nèi)的地震波平均速度， 發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)可能的確可以反映冰蓋的變化。 研究團(tuán)隊(duì)利用GRACE衛(wèi)星數(shù)據(jù)， 開發(fā)了一個(gè)給定地震波速度條件下預(yù)測冰蓋體積的模型。 該模型的預(yù)測結(jié)果與衛(wèi)星數(shù)據(jù)的匹配度達(dá)91%。

為此， 該小組計(jì)劃利用現(xiàn)有的地震網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)監(jiān)測冰蓋體積變化。 如果在南極洲證實(shí)該技術(shù)也是可行的， 那么研究人員希望可以實(shí)施一個(gè)大型計(jì)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(jìn)冰蓋如何響應(yīng)氣候變化的模型。

文獻(xiàn)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(hào)：P315.6；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.07.003

※通訊作者： 劉學(xué)， e-mail: liuxue@llas.ac.cn。