我們的星球在全球變暖的影響下正在顫抖

當(dāng)海浪上升和下降時,它們會對下面的海底施加力并產(chǎn)生地震波。這些地震波是如此強(qiáng)大和廣泛,以至于它們在地震儀上表現(xiàn)為穩(wěn)定的震動,地震儀與用于監(jiān)測和研究地震的儀器相同。

近幾十年來,這種波浪信號變得越來越強(qiáng)烈,反映了越來越暴風(fēng)雨的海面和更高的海浪。

在一個新研究在期刊上自然通訊,同事和我追蹤了過去四十年來世界各地的增長。

這些全球數(shù)據(jù),以及其他海洋、衛(wèi)星和區(qū)域地震研究,顯示波浪能在數(shù)十年之內(nèi)增加,這與全球氣溫上升導(dǎo)致的風(fēng)暴增加相吻合。

地震學(xué)與海浪有什么關(guān)系

全球地震網(wǎng)絡(luò)以監(jiān)測和研究地震以及使科學(xué)家能夠創(chuàng)建映像地球深處的內(nèi)部。

這些高靈敏度儀器連續(xù)記錄各種自然和人為地震現(xiàn)象,包括火山爆發(fā)、核爆炸和其他爆炸、流星撞擊、山體滑坡和冰川地震.

它們還可以捕獲來自風(fēng)、水和人類活動的持續(xù)地震信號。例如,地震學(xué)網(wǎng)絡(luò)觀察到,隨著世界各地實(shí)施封鎖措施,人為地震噪聲的全球安靜在冠狀病毒大流行期間.

然而,全球最普遍的地震背景信號是由風(fēng)暴驅(qū)動的海浪產(chǎn)生的持續(xù)震動,被稱為全球微震。

兩種類型的地震信號

海浪在兩種不同的方式.

兩者中最有活力的,被稱為二次微震,在大約 8 到 14 秒的時間內(nèi)跳動。當(dāng)成組波浪向各個方向穿過海洋時,它們會相互干擾,從而在海底產(chǎn)生壓力變化。然而,干擾波并不總是存在的,所以從這個意義上說,它是整體海浪活動的不完美代表。

海浪產(chǎn)生全球地震信號的第二種方式是稱為初級微震過程.這些信號是由行進(jìn)的海浪直接推拉海底引起的。

由于波浪中的水運(yùn)動會隨著深度的增加而迅速下降,因此這發(fā)生在水深小于約 1,000 英尺(約 300 米)的區(qū)域。在地震數(shù)據(jù)中,主要微震信號可見為持續(xù) 14 到 20 秒的穩(wěn)定嗡嗡聲。

搖晃的星球告訴我們什么

在我們的研究中,我們估計并分析了1980年代后期的歷史初級微震強(qiáng)度,為52世界各地的地震儀站點(diǎn)具有長期連續(xù)記錄的歷史。

我們發(fā)現(xiàn),這些站點(diǎn)中有41個(79%)在幾十年中顯示出非常顯著和漸進(jìn)的能量增長。

結(jié)果表明,自20世紀(jì)末以來,全球平均海浪能以每年0.27%的中位數(shù)速度增長。然而,自2000年以來,全球平均增長率每年上升0.35%。

自 1980 年代后期以來的海浪增強(qiáng):每個圓圈都是一個地震臺站,其大小與該臺站的垂直加速度成正比,并在三年內(nèi)平滑。紅色圓圈表示地震動大于歷史中位數(shù)的時期;藍(lán)色表示周期較小。同步圖顯示了所有站點(diǎn)的中位數(shù)垂直加速度異常,并反映了厄爾尼諾周期和近年來更明顯的增加。資料來源:Rick Aster

我們在南極洲半島附近非常暴風(fēng)雨的南大洋地區(qū)發(fā)現(xiàn)了最大的整體微震能量。但這些結(jié)果表明,與歷史水平相比,北大西洋海浪的增強(qiáng)速度是近幾十年來最快的。

這與最近的研究表明是一致的北大西洋風(fēng)暴強(qiáng)度沿海災(zāi)害正在增加。風(fēng)暴 Ciarán2023 年 11 月以強(qiáng)大的海浪和颶風(fēng)襲擊歐洲,就是一個破紀(jì)錄的例子。

長達(dá)數(shù)十年的微震記錄還顯示了北半球和南半球之間強(qiáng)烈冬季風(fēng)暴的季節(jié)性波動。它捕捉了南極海冰增長和縮小的波浪抑制效應(yīng),以及與厄爾尼諾和拉尼娜周期相關(guān)的多年高點(diǎn)和低點(diǎn)及其對海浪和風(fēng)暴的長期影響。

總之,這些和其他近期地震研究補(bǔ)充氣候和海洋研究的結(jié)果,表明隨著氣候變暖,風(fēng)暴和海浪正在加劇。

沿海警告

海洋吸收了大約90%的多余熱量與近幾十年來人類活動產(chǎn)生的溫室氣體排放量增加有關(guān)。多余的能量可以轉(zhuǎn)化為更具破壞性的海浪和更強(qiáng)大的風(fēng)暴.

我們的研究結(jié)果提供了另一個對沿海社區(qū)的警告,海浪高度的增加會沖擊海岸線,破壞基礎(chǔ)設(shè)施和侵蝕土地.

波浪能增加的影響因持續(xù)存在而進(jìn)一步加劇海平面上升氣候變化和沉降。他們強(qiáng)調(diào)了減緩氣候變化和在沿海基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略中建立復(fù)原力的重要性。

理查德·紫苑,地球物理學(xué)教授兼系主任,科羅拉多州立大學(xué)

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