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海底水温是海洋地球物理的一个基本参数, 有助于大洋油气资源和矿产资源的调查和评估。海底水温异常可预示有泥火山导致的热液活动, 甲烷气体的泄漏, 洋壳流体的交换等。
* y, j( J, ]- T; g% x 目前的一些测温方法主要包括海底热流探针、海水盐度-温度-深度剖面仪 (CTD) 、以及微型搭载在海底地震仪 (OBS) 和沉积物捕获器上的测温探头。这些方法无一例外需要较高的技术,还需要实地测量。
" d3 E- G' t$ j. Q 日前,多伦多大学的吴文波(音译)领导的一个研究小组提出,可以通过地震波来测量海底水温的变化。 9 l0 I! q& s" |4 @5 b Z- j
这一方法的好处在于降低了测温的经济和时间成本,并减少了对海洋生物的影响。
. E+ i6 h! T. J d+ _4 p+ O: N 地震产生的原因是由于地壳在板块运动过程中的累积应力,当地壳无法继续累积应力时,地壳会破裂,释放出地震波。 ' G( e9 T" D- r$ D" V% N$ C
地震波是指以地震为能量来源的波动,通常包括三种:实体波、面波、尾波。在这其中,实体波又包括三种:P波,即纵波,地震时使人或物上下颠簸的波;S波,即横波,使人左右摇晃;T波是一种短周期的纵导波。在海底与海面间以多重反射的形式传播。 1 s* Z$ |( h- V
这项研究成果所利用的就是T波。
7 L# P0 G: Q8 ^4 j5 U) ` T波传播速度对水温很敏感,两者之间成反比,水温越高,传播速度越慢。其实,这种波的速度对于盐度和电流运动也或有所反应,但是科学家指出,其对温度的变化是最敏感的。地震仪非常灵敏,足以发现非常小的时间差异,因此它能够确定远小于1℃的变化。 3 b3 r+ E: j% O# \% C/ z6 H
要计算温度变化,显然需要至少两次测量。这意味着需要一个与前一次震级几乎完全相同的地震,研究人员将其称之为“中继器”。不过,上面说过地震仪对轻微的波动都很敏感,因此,即便是震级很小的地震,也能作为参考。 6 b! F0 I& K: r- J' r! W
为了验证他们的猜想,研究人员利用了一个地震测站的测量数据,该站在距离苏门答腊3000公里的印度洋上的一个小环礁Diego Garcia上。2004年至2016年,苏门答腊尼亚斯岛附近发生了4000多次3.0级以上地震。经过对比,他们在900次地震的基础上发现了2000组可用于对比的数据。
( c/ v8 E2 C. A4 m4 r% G5 g 如果印度洋上的震中区域的温度上升到1摄氏度,那么地震产生的T波要花5.4秒才能到达这个地震测站。观测到的时间虽然比这个要小,但规律是一致的,既有一个年度周期,也有一个逐渐变暖的趋势。
. z I2 o9 H3 @ 研究人员最终测得这一地区的水温在十年内上升了0.044摄氏度。相比之下,自动探测器的浮标阵列(Argo)测得的升温为0.026℃,美国宇航局的ECCO数据集显示为0.039℃。利用地震波测得的数据与NASA的数据更为接近。 5 x' x; U" b3 w6 M
从上图可以看出,三者的具体数值虽然有所不同,但是变化趋势是一直。三者对比并非要逐出优劣,而是证明“地震波”测量的可行性。 " P( J1 @ O" b3 {6 I$ D0 l
编译/前瞻经济学人APP资讯组 . \' N3 b s3 v4 Z
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https://www.ibm.com/downloads/cas/0XBJOZRV
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