科學家磨練地震技能以窺視冰川內部

地震資料使科學家能夠在融化的冰川崩解之前窺視其內部

地球兩極的冰川正在融化、崩解,並以驚人的速度湧向海洋。根據科羅拉多州博爾德市國家冰雪資料中心的資料,自 20 世紀初以來,除少數例外,全球冰川一直在縮小。當然,所有這些縮減的疑似原因是氣溫升高。後果並不令人意外:一個更溫暖的世界可能意味著冰川融化、海平面上升和海岸線被淹沒。

為了更多地瞭解正在發生的事情,冰川地震學這個新興領域的研究人員正在改進技術,以即時跟蹤冰內部的變化。具體來說,他們正在使用地震儀器來監聽冰的運動,就像醫生使用心率監測器來了解患者的健康狀況一樣。有了這些資訊,這些“冰醫生”可以更好地確定冰川在短期內的變化——這與冰川學家依賴照片、衛星影像和直接測量來記錄大規模、長期冰運動的更傳統方法形成鮮明對比。

2003 年,哥倫比亞大學的 Göran Ekström 和 Meredith Nettles 在格陵蘭島驚奇地發現了一種新型的冰運動後,冰川地震學開始迅速發展。全球記錄到了強烈的地震訊號;研究人員認為,這些訊號是由格陵蘭島的冰川冰在不到 60 秒的時間內向前湧動多達 10 米造成的,並且自至少 2000 年以來,夏末事件一直在增加——清楚地表明瞭與大規模氣候變化的聯絡。從那時起,科學家們觀察到了冰內部的其他小規模、短期運動和特徵:裂縫的張開;冰川末端的崩解;水在冰下湧動並進入底部的裂縫;以及冰川下方的摩擦點。


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在科學家能夠使用這些資料來預測冰的行為和氣候變化之前,他們仍然需要準確地確定如何解釋冰川地震記錄。例如,最初在出版物中被認為是格陵蘭島“冰震”的現象現在看來是一種不同的冰運動。在華盛頓州史蒂文森市地震學研究聯合會 (IRIS) 六月研討會上,Nettles 提出,明顯的冰震可能根本不是湧動,而實際上可能是主要的冰川崩解事件。

當冰川崩解時,巨大的冰塊——有些接近半立方公里大小——突然斷裂,將大量淡水從陸地轉移到海洋,並立即升高海平面。根據 2007 年 8 月 24 日出版的《科學》雜誌上的一項研究,自 1996 年以來,冰川的融化和崩解(相對於冰山或冰蓋)佔了冰川流入海洋量的一半以上。Shad O'Neel 是該論文的合著者,也是美國地質調查局在安克雷奇的冰川學家,他使用當地的地震儀器研究阿拉斯加的冰川崩解趨勢。在過去的 25 年裡,由於崩解,一條名為哥倫比亞冰川的前緣已經縮小了約 16 至 18 公里。與此同時,整個冰川正在向前湧動。“冰向前移動的速度更快,但崩解速度甚至更快,”O'Neel 解釋說。“海平面上升是理解這條冰川運動的真正強大動力,”他補充道。

在世界的最南端,冰川湧動也正在接受考察。透過分析地震記錄,華盛頓大學地震學家 Douglas Wiens 和賓夕法尼亞州立大學冰川學家 Sridhar Anandakrishnan 發現,南極洲惠蘭斯冰川的粘滑湧動每天隨潮汐發生兩次,並且自至少 1994 年以來,湧動一直在減緩。Anandakrishnan 說,一種解釋是氣候引起的海平面上升正在影響冰的運動。

瞭解冰川崩解和湧動的內在原因可以深入瞭解冰將如何應對變暖的世界。這些主題在六月由 Wiens 共同組織的 IRIS 研討會上得到強調,該研討會首次舉辦了關於冰川地震學的會議;Nettles、Anandakrishnan 和許多其他人在會上介紹了他們的發現。Wiens 評論說,這個領域正在迅速發展。地震學家有了一個應用他們技能的新場所,冰川學家有了一個應用於冰的新工具,每個人都更多地瞭解了變化中的冰。

注意:這個故事最初以標題“新冰醫生”印刷。

Krista West 是一位居住在新墨西哥州南部的科學作家。

更多作者:Krista West
大眾科學 Magazine Vol 299 Issue 4這篇文章最初以標題“科學家磨練地震技能以窺視冰川內部”發表於《大眾科學》雜誌第 299 卷第 4 期(
doi:10.1038/scientificamerican102008-3JNDOovAlOWI44ZIsZnalP
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