新技術監測冰川崩塌

被稱為次聲波的深層振動可以為冰崩的速度和軌跡提供早期預警

Mount Eiger.

艾格峰。

Michal Balada/Getty Images

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2017年,當固特異飛艇大小的冰塊從瑞士阿爾卑斯山艾格峰崩塌的冰川上墜落時,它產生的部分隆隆聲對於人類的耳朵來說太低而無法察覺。但這些振動掌握著計算冰崩關鍵特徵的關鍵。

被稱為次聲波的低頻聲波可以在大氣中遠距離傳播,已被用於從遠處監測活火山。現在,該領域的一些研究人員已將焦點從火山轉移到冰川:從冰川上斷裂的危險冰層。之前的研究已經分析了雪崩的次聲波,但從未分析過冰崩,博伊西州立大學地球物理學家傑弗裡·約翰遜說,他沒有參與這項新研究,但曾與主要作者就之前的研究進行過合作。“這次不同,”約翰遜說。“[一種新材料的] 訊號已被次聲波檢測到。”

通常,冰川移動太慢以至於無法產生次聲波訊號,研究人員使用探測器來拾取次聲波訊號,這些探測器跟蹤氣壓的微小變化。但是崩塌——冰從冰川主體上突然、快速地斷裂——是次聲波的多產來源。冰川崩塌驅動冰崩,隨著氣溫升高削弱大片冰原,這對山區人民構成了日益增長的危險。佛羅倫薩大學地質學家埃馬努埃萊·馬爾凱蒂說,冰川“可能會因融化而從地面脫離,[導致]更大的斷裂”,他是發表在地球物理研究快報上的新研究的主要作者。隨著危險的增加,科學家們正在尋找新的方法來監測和探測此類崩塌。


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研究人員經常使用雷達來追蹤冰崩,雷達很精確,但昂貴,並且只能監測一個特定位置和相鄰的雪崩路徑。馬爾凱蒂說,次聲波更便宜,可以探測到更廣闊區域內的斷裂事件,以及整個山脈的多次雪崩。然而,蘇黎世聯邦理工學院冰川學家馬烏戈熱塔·赫米耶爾說,在沒有額外測量的情況下,將訊號分離成其組成部分(例如交通噪聲、單個雪崩和附近的地震)是具有挑戰性的,她沒有參與這項新研究。“馬爾凱蒂等人使用的模型是對此的初步近似,”她說。透過隔離相關訊號,該模型使研究人員能夠使用次聲波從遠處監測冰崩的速度、軌跡和體積。

馬爾凱蒂和他的同事們現在正在努力改進他們的探測器,以拾取歐洲各地高危區域的更多訊號,他們還在整個歐洲大陸建立了合作,以更好地瞭解崩塌冰川產生的訊號。他們還在改進數學分析,以梳理出每個冰瀑的物理細節。

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