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至尊国际游戏登录,科学家发现新的地震现象——风暴震

发表于 2020-01-11 14:27:31

至尊国际游戏登录,科学家发现新的地震现象——风暴震

至尊国际游戏登录,撰文:maya wei-haas

为了产生风暴震,大规模风暴必须出现在具有正确地质结构的地区。例如,2009年的一张卫星图像显示,飓风比尔经过新英格兰近海的乔治沙洲时引发了风暴震。

摄影:noaa via getty images

除了往来车辆的隆隆声、鸟的啁啾声和树叶的沙沙声之外,地球也一直在发出声响。这一地质交响乐由覆盖地球近四分之三的海洋“演奏”,但追踪这一海洋交响乐的个别乐章长期以来却一直是一个挑战。

最近,研究人员发现了一种以前不为人知的地震现象,并将其命名为风暴震。在本周的《地球物理研究通讯》中,研究者对这类地质事件进行了描述,风暴震是大规模风暴所蕴含的巨大能量产生的地震波脉冲,可以横跨大陆,辐射数千公里。

哥伦比亚大学专门研究异常地震的地震学家goran ekstrom称:“我对他们发现的现象感到惊讶。” 科学家认为大规模风暴会产生长时间混乱的隆隆声,这种声响通常起源于海岸线。不过,在这项新的研究中,研究小组从每一次风暴震中都发现了不连续的“震动”,而且可以追溯到风暴震的离岸起源。

最新发现与最近的一些研究都采用了新方法,尝试对地球上不断增加的地震仪网络所记录的噪音进行分类。这些信号可帮助科学家更好地了解我们周围的世界,从破译地球的内部结构到追踪海洋或冰的动态变化,甚至监测气候变化。

新研究的负责人、佛罗里达州立大学的地震学家wenyuan fan说,很多这样的信息之前在我们的地震数据中都被当作噪音丢弃,但现在科学家们意识到这些“噪音”或许能为环境事件提供有用的记录。

“我们只是不知道去哪里寻找,以及寻找什么,”他说。

寻找风暴震

与许多科学进展一样,风暴震也是偶然发现的。2018年夏天,fan和同事开发了一种方法来研究所谓的超低频地震。当地震使地球表面裂开时,我们通常想到的是突然的剧烈震动,但超低频地震则不是。相反,这些地震震动地表时会发出低频的颤音,人类在不借助仪器的情况下检测不到。地质学家可以通过地震产生的地震波来识别这些地质事件,地震波则可通过被称为地震仪的敏感仪器捕获。

“地震仪本质上就像是按压在地面上的小耳朵,” 地震学合作研究协会的地震地质学家wendy bohon解释道,她没有参与新研究。这些设备可以捕捉到各种各样的振动信息,从喧闹的体育爱好者跳上跳下,到头顶飞过的飞机,再到遥远的地震震动地面,不一而足。

然而,我们很难追踪遥远的超低频地震,因为不同的地震仪记录的这些事件的震动看起来并不总是相同,fan说。因此,他和团队设计了一种新的追踪方法,将来自较小区域的信号拼接起来,就像一个地震拼图。不过,在这个过程中,出现了一系列不同寻常的事件,它们看起来像,但又不完全像fan所探索的风暴震。

令人惊讶的是,这类地质事件是季节性的,从未在5月到8月之间发生。然而,从不断移动的地壳中释放能量的地震通常对季节的变化并不敏感。此外,这类奇怪的地震在北美的东西海岸都可能发生。美国西海岸发生地震很常见,因为西海岸遍布蜘蛛网一样的转换断层,但东海岸基本上没有地震发生所需的地质条件。

困惑的fan和其团队于是求助模型来弄清楚究竟是怎么回事。突然间,他们发现了其中的联系:许多这类地震与大规模风暴甚至飓风同时发生。研究团队主要通过从遍布美国的地震仪网络earthscope’s usarray挖掘数据,并从2006年至2015年的数据中发现了14077个类似的地震事件。

风暴震的形成

不是每一场大风暴都会产生风暴震,无论其造成的后果多么可怕。例如,在飓风桑迪期间,尽管某些地区的阵风速度高达每小时145公里,但研究者并未寻找到这类信号。实际上,引发一场风暴震似乎需要特定的地质条件。

首先,这类地震通常发生在大陆架较宽的地区,大陆架是海岸附近的大陆的水下部分,一般较浅。fan解释说,这可能会让来自风暴震的海浪有时间增强。大多数由风引起的海浪产生的信号频率高于风暴震,后者的周期为20到50秒。不过,较宽的大陆架使波浪有更多时间相互作用,甚至延伸成频率更低的波浪。

剧烈的地震似乎也只出现于海岸附近。这些平缓的水下山丘可以集中能量,因此来自海浪的压力就会传递到地面,进而形成一致的摆动——就像锤子敲击海洋一样,fan说。

不过,这项研究的审稿人之一ekström称,研究者需要进行更深入的研究,以便弄清楚这些离散的能量脉冲背后的机制。

风暴震应用展望

fan和同事们希望继续探索这些奇怪的地震背后的机制。现在,研究者已经在全世界范围内开展这项研究,bohon很高兴看到其他领域的科学家也能为新研究做出贡献。

“这项研究为增添地球运转机制的新信息奠定了基础,”她说。

fan和同事希望风暴震可以帮助未来的研究者更好地认识海洋动力学甚至地球结构。科学家们已经可以像行星x射线一样利用更传统的地震,以追踪地震波来认识地球的内部结构。

斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家jonathan berger说,在风暴震中发现的低频波无法提供有关地球内部最清晰的信号。不过,这些地质事件可能有助于填补某些地区的记录空白,比如地震较少的新英格兰地区。

或许还有其它应用等待研究者的发现。bohon说:“科学家天生就是充满创造力的一类人,谁知道有灵感的年轻学生会利用这些发现去做什么呢。”

(译者:流浪狗)