作者:Julien Chaput 来源:GRL 发布时间:2018/11/4 17:48:11
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科学家通过冰架震动远程监控冰架变化

 

风掠过南极罗斯冰架表面雪丘,巨大冰架表面发生震动,持续发出“震动之歌”,该现象便于科学家远程监控冰架变化。

当风吹过南极罗斯冰架上的雪丘,巨大冰架表面就会发生震动,并产生几乎恒定的“震动音调”。而这种现象在科学家眼里却是个宝,他们认为,利用这种现象可以远程监控冰架变化。

罗斯冰架是南极最大的冰架,是由南极洲海洋巨大漂浮冰川块构成,面积相当于美国得克萨斯州。该冰架底部支撑邻近南极洲大陆的冰盖,阻止冰从陆地进入海洋,其作用相当于红酒瓶的软木塞。

而一旦罗斯冰架坍塌,冰便能快速地从陆地进入海洋,从而导致海平面升高。由于近年来海洋和大气温度逐渐升高,南极洲各地冰架都在变薄,在某些情况下,冰架出现破裂或者融化。之前观测记录显示,南极冰架可能会突然坍塌,并且没有明显的预警信息,比如2002年,南极半岛的拉森B冰架就突然坍塌。

为了更好地理解罗斯冰架的物理特性,研究人员将34个非常灵敏的震动传感器埋在积雪表面之下。2014年底至2017年初,研究人员通过这些传感器监控冰架振动,并对冰架结构和运动研究两年多时间。

冰架上覆盖厚厚的积雪,通常厚度达到几米,积雪上面覆盖巨大沙丘,就像沙漠中的沙丘一样。这层积雪就像底部冰层上覆盖的“皮毛”,使下方冰层在气温升高时不受热,不出现融冰。

当研究人员开始分析罗斯冰架震动数据时,发现一些奇特的现象——“皮毛”积雪一直在振动。当他们进一步分析该数据,发现风在巨大沙丘上呼啸掠过,使冰盖积雪发出“隆隆”响声,就像击打着一面大鼓。

同时,他们注意到,当天气状况发生变化改变雪层表面,相应地,“震动歌声”音调也会变化。当强风吹过重新布局沙丘,或者地球表面气温上升或下降时,冰层会以不同频率发生振动,这将改变震动波穿过积雪的速度。

研究报告作者、美国科罗拉多州立大学地球物理学家和数学家Julien Chaput说:“这就像在冰架上不停地吹着长笛。”目前,这项研究报告发表在《地球物理研究快报》期刊上。

Julien Chaput表示,这就像音乐家通过气流的变化改变长笛音符音调一样,冰架上的气候条件通过改变其类似沙丘的地形,从而改变其振动频率。

他指出,要么通过加热或者冷却来改变雪的速度,要么通过增加或者破坏沙丘来改变积雪“长笛”发声的位置,这基本上就是我们能观察到的两种强迫效应。

美国芝加哥大学冰川学家Douglas MacAyeal称,这种“长笛音调”频率太低,人类耳朵是无法听到的,但是最新研究表明,科学家能够使用震动监测站实时监控冰架状况。研究冰架隔热雪层的振动,有助于科学家了解冰架是如何应对气候变化的。

此外,冰架发出震动轰鸣声的变化可能暗示融化池塘或者冰裂正在形成,这些迹象将暗示冰架潜在破裂的可能性。Julien Chaput说:“冰架的反应告诉我们可以追踪到冰架极其敏感的细节情况。”(来源:中国科学报 刘奕洋)

相关论文信息:DOI:10.1029/2018GL079665

 
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