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听,南极冰架在“唱歌”



    第二看台

    冰架是极地冰盖流入海洋后漂浮在海洋中的部分。南极盛产冰架,之前很多研究论文都预测地球在未来几十年后海平面上升多少的命运,取决于南极冰架。正因如此,南极冰架,尤其是南极洲最大的罗斯冰架,一直是科学家研究的焦点。

    据媒体近日报道,科学家用34台地震监测器监测南极罗斯冰架的变化,在分析罗斯冰架上的地震数据时,意外录下了冰架的“歌声”。这项新研究的主要作者、科罗拉多州立大学地球物理学家和数学家Julien Chaput形容:“这有点像你在冰架上吹笛子。”

    该研究发表在《地球物理研究快报》上。那么,冰架为何会“唱歌”,“歌声”又透露出什么信号?记者就此采访了相关专家。

    冰架怎么会发出嗡鸣

    “地震监测器可以及时捕捉到冰架振动信号,这是国际上目前对冰架实地监测的常用手段。”北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓告诉记者。

    罗斯冰架是一大片漂浮的冰川,从南极中部的高原一直向外延伸800千米,是一大片绵延不断的冰崖。为更好地了解罗斯冰架的物理特性,研究人员将34个极其敏感的地震传感器埋在了它的积雪表面下。

    2014年底到2017年初,这些传感器让研究人员能够监测冰架的振动,并对其结构和运动进行研究。但让他们意外的是,监测器捕捉到了大量诡异的“嗡鸣声”。这种声音需要科学家经过特殊处理(频率加大1200倍),才能被人耳听到。

    那么冰架为什么会“唱歌”呢?原来冰架表面有一层如同毯子一样的粒雪层,强风掠过冰架表面时与表层粒雪接触就会发出声音,如同沙漠里风掠过沙丘会发出像鼓一样的声音一样。

    程晓认为这项研究最让人觉得了不起的地方,是我们通常把这些环境信号当做噪声滤除掉,但美国科学家却进一步去分析这些噪声的频率,进而找到了监测南极洲冰架的“新”方法。

    “歌声”起伏告诉我们什么

    科学家们发现,冰架的“歌声”不是一成不变的,而是有高低起伏。其起伏主要与两个因素有关,一是冰架表面的变化,二是风的变化,就像吹笛子一样,堵上不同孔、吹不同强度的气就能演奏不同的旋律。

    冰架表面的主要变化过程包括雪面积累、融化、雪丘形成与变化以及冰裂隙的形成等,是冰架受大气、海洋作用影响后的反映。而风的变化则与地球系统的变化密切相关。

    罗斯海地区下降风不断增强的观测事实表明,全球变暖使得海陆气压梯度增加,导致下降风强度增大。下降风强度增大又可能导致近岸冰间湖海冰产量增加,冰间湖表层海水盐度增加、密度增大,可能使得底层暖水上翻加大,对冰架底部和表面产生影响,导致冰架底部和表层发生融化、形成裂隙而发生崩解,加速海平面上升。

    因此,冰架“歌声”的起伏不是一个孤立的现象,它与全球气候变暖密切相关,可以引申到地球系统的多方面变化。通过冰架声音的变化,科学家可以判断冰架结构是否改变、冰山融池或冰裂缝是否正在形成。

作者:陈 瑜
来源:科技日报
时间:2018-11-06
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