地震可以测量海洋是否变暖 -地震波在海上是怎样运动的?

气候变化正使海洋不断变暖，因为温室气体积聚了过多热量，而其中90%被海洋吸收了。这种变暖会导致海平面上升，危及海洋物种并影响气象规律。最近的研究有望利用声音，以一种创造性的方式监测海洋温度。

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追踪海洋变暖十分棘手，因为使用船舶观测只能捕捉到一小片水域的情况，而卫星观测却无法深入海面以下。目前最详细的海洋热能成像信息来自Argo观测网，这套自主探测浮标已在海洋中穿梭了近20年，最多可下潜至2000米的深度。但这种浮标大约只有4000个，且无法采集海洋更深处的数据。

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加州理工学院和中国科学院的研究人员合作，在《科学》（Science)杂志上发表了一篇文章，他们希望通过对比海洋地震产生的声波的速度，在更大的范围内探测海洋变暖的情况。由于声音在水中的传播速度会随水温的升高而增加，因此速度的差异可以显示温度的变化。普林斯顿大学地球物理学家弗雷德里克·西蒙斯（Frederik Simons,并未参与这项研究）说：“他们开辟了一个全新的研究领域。”

1979年，海洋学家提出利用声音测量海洋热量，但海上水声发射系统价格昂贵，还有人担心这种方式会干扰海洋动物。受这些早期工作的启发，加州理工学院的研究人员吴文博（Wenbo Wu,音译）想到可以监测海底地震所引发的低频声波。他说：“这类地震是非常强大的声源，为什么不尝试利用它们呢？”

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在印度尼西亚尼亚斯岛附近，印澳板块和巽他板块正在发生碰撞，吴文博的团队就在这里测试了他们的想法。研究人员收集了2004-2016年间4272次不低于3级地震引发的声学数据。此外，他们还对比了多年来源自同一地点的地震声波速度。通过建模分析发现，尼亚斯附近的海水每十年升温约0.08华氏度，超过根据Argo数据分析得到的0.047华氏度。虽然听起来差异不大，但要使整个东印度洋变暖，还是需要相当大的热量。

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夏威夷大学海洋学家布鲁斯·豪（Bruce Howe,并未参与这项研究）表示，这种新的声学方法很有前景。研究人员甚至可以从几十年前记录的地震数据中获得更完整的海洋温度历史，尽管以前的地震仪不能像现在基于GPS的地震仪那样，精确记录声波的时间。

西蒙斯和同事正在探索另一种技术，通过在水下部署几十个麦克风或水诊器（hydrophones)捕捉更多地震声波。然而他指出，如何确定浮标的精确位置将是一项挑战，克服这项挑战就能填补重要的技术空白。

文章摘选自《环球科学》

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