全球暖化速度有多快？「地震聲波」可以告訴我們答案

2020-09-24 十輪網

通過地震，人類可以了解全球暖化的程度。加州理工學院（California Institute of Technology）與中國科學院合作，在印尼海域執行長達12年的地震聲波測量海溫實驗，證實了該方法的可行性。研究團隊將論文發布在《Science》期刊上。

地震會產生聲波，可藉由速度變化計算海溫

溫室氣體會將熱量保留在地球上，產生所謂的溫室效應，而那些保留的熱量，高達90%被海洋吸收，因此科學家也會以海洋溫度變化作為暖化指標。

目前科學家主要使用探測船與衛星觀測海洋溫度，然而探測船只能測量特定地點的海洋溫度，範圍很小；衛星的觀測範圍比較廣，但僅能測量到淺層的海溫。目前人類最精準的海溫探測器為Argo，它可以測量到水下2000米的溫度，然而全球只有大約4000個Argo，觀測範圍很有限。

早在1979年，科學家就有用聲波測量海溫的想法。由於聲波的傳播速度會隨著溫度改變，因此能通過聲波的時間差計算海溫。當時的做法，是在海中置入聲波產生器，並在陸地上設置傳感器，但是聲波產生器的成本很高，而且人工聲源也有幹擾海洋生物（例如海豚）等疑慮，因此沒有被廣泛採用。

然而「地震」也會產生聲波。這種波不是震波，而是一種低頻率的聲波，會通過海水傳播。論文第一作者，加州理工學院博士後地質物理研究員Wenbo Wu認為，地震聲波能成為測量海溫的方式。

地震聲波沒有深度限制，能填補傳統觀測方式的缺口

因此在2004年，研究團隊前往印尼的Nias，進行長達12年的地震聲波觀測實驗。Nias位於印澳板塊與巽他板塊的交界。在2004到2016年間，研究團隊搜集4,272比規模超過3.0的地震資料，其中2,047對地震有相同的震源，通過比對相同震源的地震聲波差異，研究團隊計算海水溫度的變化。

研究團隊發現，該海域以每10年增加華氏0.08度（攝氏0.044度）的速度增溫，高於Argo探測器測量的華式0.047度（攝氏0.026度）。研究團隊表示，Argo受到測量深度等限制，地震聲波的準確度較高。此外，Wu認為，雖然華式0.08度與0.047度之間的溫差不大，但海洋是龐大的水體，就算溫度僅微小增加，吸收的熱量還是很驚人。

夏威夷大學諾阿分校（University of Hawaii at Manoa）的海洋學家Bruce Howe表示，研究人員也能透過歷史地震資料，追溯過去的海溫變化。然而Howe認為難度很高，因為過去的地震儀並沒有現在的精確。

目前學界也在研究收集地震聲波的方式。普林斯頓大學地質物理學家Frederik Simons正在執行地震監測項目MERMAID，將水聽器集成到現有的海洋監測儀器中。但該做法的最大挑戰在於準確定位儀器。Wu表示，若能破除這些障礙，就能填補Argo與衛星的觀測缺口，讓海溫觀測更準確，更能了解全球暖化的狀況。

參考資料

《Science》、《Scientific American》、《BBC News》

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