科学家磨练地震技能以窥视冰川内部

地震数据使科学家能够在融化的冰川崩解之前窥视其内部

地球两极的冰川正在融化、崩解,并以惊人的速度涌向海洋。根据科罗拉多州博尔德市国家冰雪数据中心的数据,自 20 世纪初以来,除少数例外,全球冰川一直在缩小。当然,所有这些缩减的疑似原因是气温升高。后果并不令人意外:一个更温暖的世界可能意味着冰川融化、海平面上升和海岸线被淹没。

为了更多地了解正在发生的事情,冰川地震学这个新兴领域的研究人员正在改进技术,以实时跟踪冰内部的变化。具体来说,他们正在使用地震仪器来监听冰的运动,就像医生使用心率监测器来了解患者的健康状况一样。有了这些信息,这些“冰医生”可以更好地确定冰川在短期内的变化——这与冰川学家依赖照片、卫星图像和直接测量来记录大规模、长期冰运动的更传统方法形成鲜明对比。

2003 年,哥伦比亚大学的 Göran Ekström 和 Meredith Nettles 在格陵兰岛惊奇地发现了一种新型的冰运动后,冰川地震学开始迅速发展。全球记录到了强烈的地震信号;研究人员认为,这些信号是由格陵兰岛的冰川冰在不到 60 秒的时间内向前涌动多达 10 米造成的,并且自至少 2000 年以来,夏末事件一直在增加——清楚地表明了与大规模气候变化的联系。从那时起,科学家们观察到了冰内部的其他小规模、短期运动和特征:裂缝的张开;冰川末端的崩解;水在冰下涌动并进入底部的裂缝;以及冰川下方的摩擦点。


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在科学家能够使用这些数据来预测冰的行为和气候变化之前,他们仍然需要准确地确定如何解释冰川地震记录。例如,最初在出版物中被认为是格陵兰岛“冰震”的现象现在看来是一种不同的冰运动。在华盛顿州史蒂文森市地震学研究联合会 (IRIS) 六月研讨会上,Nettles 提出,明显的冰震可能根本不是涌动,而实际上可能是主要的冰川崩解事件。

当冰川崩解时,巨大的冰块——有些接近半立方公里大小——突然断裂,将大量淡水从陆地转移到海洋,并立即升高海平面。根据 2007 年 8 月 24 日出版的《科学》杂志上的一项研究,自 1996 年以来,冰川的融化和崩解(相对于冰山或冰盖)占了冰川流入海洋量的一半以上。Shad O'Neel 是该论文的合著者,也是美国地质调查局在安克雷奇的冰川学家,他使用当地的地震仪器研究阿拉斯加的冰川崩解趋势。在过去的 25 年里,由于崩解,一条名为哥伦比亚冰川的前缘已经缩小了约 16 至 18 公里。与此同时,整个冰川正在向前涌动。“冰向前移动的速度更快,但崩解速度甚至更快,”O'Neel 解释说。“海平面上升是理解这条冰川运动的真正强大动力,”他补充道。

在世界的最南端,冰川涌动也正在接受考察。通过分析地震记录,华盛顿大学地震学家 Douglas Wiens 和宾夕法尼亚州立大学冰川学家 Sridhar Anandakrishnan 发现,南极洲惠兰斯冰川的粘滑涌动每天随潮汐发生两次,并且自至少 1994 年以来,涌动一直在减缓。Anandakrishnan 说,一种解释是气候引起的海平面上升正在影响冰的运动。

了解冰川崩解和涌动的内在原因可以深入了解冰将如何应对变暖的世界。这些主题在六月由 Wiens 共同组织的 IRIS 研讨会上得到强调,该研讨会首次举办了关于冰川地震学的会议;Nettles、Anandakrishnan 和许多其他人在会上介绍了他们的发现。Wiens 评论说,这个领域正在迅速发展。地震学家有了一个应用他们技能的新场所,冰川学家有了一个应用于冰的新工具,每个人都更多地了解了变化中的冰。

注意:这个故事最初以标题“新冰医生”印刷。

Krista West 是一位居住在新墨西哥州南部的科学作家。

更多作者:Krista West
大众科学 Magazine Vol 299 Issue 4这篇文章最初以标题“科学家磨练地震技能以窥视冰川内部”发表于《大众科学》杂志第 299 卷第 4 期(
doi:10.1038/scientificamerican102008-3JNDOovAlOWI44ZIsZnalP
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