北極地區現在已經處於全球變暖的最前沿,這裡脆弱的氣候深受全球氣候變暖的影響。但是最近MIPT的研究人員為北極的迅速變暖提出了一種新的解釋。他在發表於《地球科學》的論文中指出,北極氣候變暖可能是由一系列大地震引發的。
全球變暖是文明面臨的緊迫問題之一。人們普遍認為這是由人類活動引起的,人類活動增加了大氣中溫室氣體的濃度。但是,這種觀點並不能解釋為什麼有時溫度會突然突然升高。
航行在北極北冰洋上的破冰船
在北極,導致氣候變暖的因素之一是北極地區的多年凍土的融化導致天然氣水合物釋放出甲烷。而甲烷是一種溫室氣體,其溫室效應是二氧化碳的21倍。自研究人員開始監測北極的溫度以來,該地區經歷了兩個突然的變暖時期:首先是1920年代和30年代,然後是1980年開始,一直持續到今天。
利奧波德·洛布科夫斯基(Leopold Lobkovsky)是這篇報導的作者,他也是俄羅斯科學院院士,也是MIPT世界海洋北極和大陸邊緣地球物理研究實驗室的負責人。他在論文中假設,無法解釋的突然的溫度變化可能是由地球動力學因素觸發的。他特別指出了阿留申弧線(Aleutian Arc)中發生的一系列大地震,阿留申弧線是離北極最近的地震活動區。
自1900年以來北極空氣溫度異常變化。紅色粗線表示突然變暖的兩個階段。數據由北極和南極研究所彙編。圖片來源:Leopold Lobkovsky / Geosciences
為了檢驗他的假設,洛布科夫斯基不得不回答三個問題。首先,大地震的發生日期是否與溫度跳躍相吻合?第二,是什麼機制讓阿留申群島的地震能夠影響到2000公裡外的北極大陸架地區?第三,這些地質活動是如何加劇甲烷釋放的?
第一個問題的答案來自歷史數據分析。事實證明,阿留申弧線確實是20世紀兩次系列大地震的發源地(下文中有更多詳細信息)。它們在發生大地震以後的15~20年以後,北極地區就會出現溫度突然升高,這兩者之間有非常強烈的關聯性。
關於第二個問題,科學家採用了巖石圈激發動力學模型來解答。研究人員使用的模型描述了所謂的構造波的傳播,並預測它們應該以每年約100公裡的速度傳播。這與每次大地震發生和隨後的溫度升高之間的延遲一致,因為幹擾花費了15到20年才能傳播超過2000公裡。
北極北冰洋上融化的冰層
為了回答第三個問題,研究人員提出了以下解釋:到達北極大陸架的形變波在巖石圈中引起較小的附加應力,足以破壞亞穩定狀態的天然氣水合物的內部結構和永久凍土層中的甲烷。這將甲烷釋放到海水和大氣中,由於溫室效應,導致該地區的氣候變暖。
「阿留申弧線上的大地震與氣候變暖的階段之間有著明顯的關聯。存在一種以適當的速度在巖石圈中物理地傳遞應力的機制。這些增加的壓力能夠破壞亞穩定狀態的天然氣水合物和多年凍土,釋放出甲烷。
根據科研人員的說法,這種模型暫時還只是一個粗略的理論,在具體的細節和數據方面還需要進一步的研究和完善。
阿留申群島(Aleutian Islands)是一個由數十個島嶼組成的群島,其中有40個活火山和17個休眠火山。
註:兩次阿留申群島大地震系列。第一次地震始於1899年阿留申弧線東部的8級地震,隨後是該島西部的另外兩次大地震,分別為8.3級和8.4級。第二系列始於1957年的8.6級地震,隨後是1964年的9.3級阿拉斯加地震。次年,弧度西部震撼了8.7級地震。這些破壞性地震事件中的每一個都具有跨越數百公裡的地下震源。