地震台网将测量海浪对南极冰架的影响

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拉森B冰架崩塌，2002年。资料来源:国家冰雪数据中心

从11月开始，加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人员和同事们将开始一项研究雄心勃勃，任务艰巨由国家科学基金会极地项目办公室资助，在南极洲的罗斯冰架上安装了一个地震阵列。

该阵列产生的数据预计将提供有关波浪冲击振动对延伸到公海的冰架施加的应力动力学的重要新信息。在气候快速变化的时代，格陵兰岛和南极洲融化加剧导致海平面加速上升的问题引起了人们的极大关注，这项研究可以帮助科学家了解是什么引发了冰架的突然崩塌。

在实地项目“罗斯冰架对波浪引起的振动的动态响应”(DRRIS)中，将在罗斯冰架上部署一个16站宽带地震阵列，以测量冰架对海洋膨胀和所谓的冲击的响应亚重力波．这些海浪在浅水中从海岸的膨胀中转化而来，可以提供扩展现有气候驱动裂缝所需的外部力量。

球队将在日期变更线附近的冰上临时营地(180°从11月10日到12月2日，在附近的站点安装雪地摩托过境，在更远的站点安装固定翼双獭飞机。“昨天营地”的部署行动和持续时间将在很大程度上取决于天气，即使在夏季，大风和零度以下的温度也可能非常恶劣。

科考队将在南极的夏季前往冰架上几个相隔很远的地方安装地震站。该阵列将测量波-冰架相互作用的空间和季节变化，包括弹性应力波的产生和冰架的弯曲。此次部署将首次提供关于冰架对亚重力波响应的空间全面数据。

“这很重要，因为南极西部冰盖(WAIS)的大块陆地冰的一部分是由罗斯冰架支撑的，”斯克里普斯研究海洋学家、该项目的首席研究员彼得·布罗米尔斯基说。“如果冰架的支撑被拆除，通过崩塌或其他方式，WAIS的冰将更快地流向大海，加速海平面上升。进行基线测量对于确定冰盖变化的速度至关重要，尤其是地震仪可以记录的细微变化，而这些变化可能无法被卫星测高或其他手段探测到。”

这个为期三年的项目将包括24个月的实地观测，横跨罗斯冰架的两个完整的年度周期，包括南方的冬季。现场报告将通过博客发布冰架振动．

在构成南极冰盖的所有冰川学组成部分中，冰架最容易受到气候变化的影响。这是因为，作为冰川学系统最向海的延伸，冰架既与上面的大气接触，也与下面的海洋接触。因此，冰架在不断调整，以适应来自多个来源的动态强迫:前进的冰川冰，它们附着在大陆边缘的基岩，大气，以及温度、洋流和波浪等海洋条件。这些变化中的任何一个都可以改变冰架的范围、流速、厚度和其他参数，因为冰架会对新的强迫做出反应。

气候变化通过大气变暖影响冰架，导致表面融化加剧，海洋温度升高，从下面融化冰架。由此导致的冰架变薄削弱了冰架，使其更容易断裂。渐进式变薄和相关的变弱会导致冰架崩塌，正如在拉森冰架2002年2月。

该项目的主要目标是定量评估罗斯冰架如何通过年度周期对海洋重力波频谱的空间响应。由气候变化引起的海洋环境变化，如暴风雨增多、海冰覆盖减少和海水变暖，将影响南极洲最大冰架的完整性。冰架的反应部分取决于冰架和下面固体土壤之间的水腔的厚度。这也取决于冰本身的结构和弹性特性以及它们是如何变化的。

冰架的崩塌并不直接影响海平面，但它在支撑或抑制冰川流入海洋方面有重要作用，冰川流入海洋确实会导致海平面上升。冰川是陆地上流动的大块冰块。当它们从陆地进入海洋时，这些质量增加了海洋的体积。漂浮在海洋上的冰——季节性海冰、冰山或冰架——的融化不会导致海平面上升。这就像在玻璃杯中加入冰块时，水位会上升，而当冰块融化时，水位不会再上升。)因此，虽然冰架的融化或崩塌不会增加海平面，但冰川冰川从陆地流向海洋的阻碍却被消除了。结果，冰川冰进入海洋的速度加快，导致海平面加速上升。

DRRIS项目旨在通过使用一种新的诊断工具来进一步了解影响冰架的过程:在冰架上全年部署大范围地震仪阵列，连续记录海浪影响引起的振动。对响应(冰架的“脉冲”)的分析将提供有关波浪引起的应力的信息，以及冰架完整性的基线“健康状态”测量。

除了布罗米尔斯基，该项目的主要研究人员还包括伍兹霍尔海洋研究所的拉尔夫·斯蒂芬、斯克里普斯的彼得·格斯托夫特和美国国家海洋和大气管理局地球物理流体动力学实验室的奥尔加·塞尔吉安科。