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冰架是極地冰蓋流入海洋后漂浮在海洋中的部分。南極盛產(chǎn)冰架,之前很多研究論文都預(yù)測(cè)地球在未來(lái)幾十年后海平面上升多少的命運(yùn),取決于南極冰架。正因如此,南極冰架,尤其是南極洲最大的羅斯冰架,一直是科學(xué)家研究的焦點(diǎn)。
據(jù)媒體近日?qǐng)?bào)道,科學(xué)家用34臺(tái)地震監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)南極羅斯冰架的變化,在分析羅斯冰架上的地震數(shù)據(jù)時(shí),意外錄下了冰架的“歌聲”。這項(xiàng)新研究的主要作者、科羅拉多州立大學(xué)地球物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家Julien Chaput形容:“這有點(diǎn)像你在冰架上吹笛子。”
該研究發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上。那么,冰架為何會(huì)“唱歌”,“歌聲”又透露出什么信號(hào)?記者就此采訪了相關(guān)專家。
冰架怎么會(huì)發(fā)出嗡鳴
“地震監(jiān)測(cè)器可以及時(shí)捕捉到冰架振動(dòng)信號(hào),這是國(guó)際上目前對(duì)冰架實(shí)地監(jiān)測(cè)的常用手段。”北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院院長(zhǎng)程曉告訴記者。
羅斯冰架是一大片漂浮的冰川,從南極中部的高原一直向外延伸800千米,是一大片綿延不斷的冰崖。為更好地了解羅斯冰架的物理特性,研究人員將34個(gè)極其敏感的地震傳感器埋在了它的積雪表面下。
從2014年底到2017年初,這些傳感器讓研究人員能夠監(jiān)測(cè)冰架的振動(dòng),并對(duì)其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。但讓他們意外的是,監(jiān)測(cè)器捕捉到了大量詭異的“嗡鳴聲”。這種聲音需要科學(xué)家經(jīng)過特殊處理(頻率加大1200倍),才能被人耳聽到。
那么冰架為什么會(huì)“唱歌”呢?原來(lái)冰架表面有一層如同毯子一樣的粒雪層,強(qiáng)風(fēng)掠過冰架表面時(shí)與表層粒雪接觸就會(huì)發(fā)出聲音,如同沙漠里風(fēng)掠過沙丘會(huì)發(fā)出像鼓一樣的聲音一樣。
程曉認(rèn)為這項(xiàng)研究最讓人覺得了不起的地方,是我們通常把這些環(huán)境信號(hào)當(dāng)做噪聲濾除掉,但美國(guó)科學(xué)家卻進(jìn)一步去分析這些噪聲的頻率,進(jìn)而找到了監(jiān)測(cè)南極洲冰架的“新”方法。
“歌聲”起伏告訴我們什么
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),冰架的“歌聲”不是一成不變的,而是有高低起伏。其起伏主要與兩個(gè)因素有關(guān),一是冰架表面的變化,二是風(fēng)的變化,就像吹笛子一樣,堵上不同孔、吹不同強(qiáng)度的氣就能演奏不同的旋律。
冰架表面的主要變化過程包括雪面積累、融化、雪丘形成與變化以及冰裂隙的形成等,是冰架受大氣、海洋作用影響后的反映。而風(fēng)的變化則與地球系統(tǒng)的變化密切相關(guān)。
羅斯海地區(qū)下降風(fēng)不斷增強(qiáng)的觀測(cè)事實(shí)表明,全球變暖使得海陸氣壓梯度增加,導(dǎo)致下降風(fēng)強(qiáng)度增大。下降風(fēng)強(qiáng)度增大又可能導(dǎo)致近岸冰間湖海冰產(chǎn)量增加,冰間湖表層海水鹽度增加、密度增大,可能使得底層暖水上翻加大,對(duì)冰架底部和表面產(chǎn)生影響,導(dǎo)致冰架底部和表層發(fā)生融化、形成裂隙而發(fā)生崩解,加速海平面上升。
因此,冰架“歌聲”的起伏不是一個(gè)孤立的現(xiàn)象,它與全球氣候變暖密切相關(guān),可以引申到地球系統(tǒng)的多方面變化。通過冰架聲音的變化,科學(xué)家可以判斷冰架結(jié)構(gòu)是否改變、冰山融池或冰裂縫是否正在形成。
