為了產(chǎn)生風(fēng)暴震，大規(guī)模風(fēng)暴必須出現(xiàn)在具有正確地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地區(qū)。例如，2009年的一張衛(wèi)星圖像顯示，颶風(fēng)比爾經(jīng)過(guò)新英格蘭近海的喬治沙洲時(shí)引發(fā)了風(fēng)暴震。
除了往來(lái)車輛的隆隆聲、鳥(niǎo)的啁啾聲和樹(shù)葉的沙沙聲之外，地球也一直在發(fā)出聲響。這一地質(zhì)交響樂(lè)由覆蓋地球近四分之三的海洋“演奏”，但追蹤這一海洋交響樂(lè)的個(gè)別樂(lè)章長(zhǎng)期以來(lái)卻一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。
最近，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種以前不為人知的地震現(xiàn)象，并將其命名為風(fēng)暴震。在本周的《地球物理研究通訊》中，研究者對(duì)這類地質(zhì)事件進(jìn)行了描述，風(fēng)暴震是大規(guī)模風(fēng)暴所蘊(yùn)含的巨大能量產(chǎn)生的地震波脈沖，可以橫跨大陸，輻射數(shù)千公里。
哥倫比亞大學(xué)專門研究異常地震的地震學(xué)家Goran Ekstrom稱：“我對(duì)他們發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象感到驚訝?！?科學(xué)家認(rèn)為大規(guī)模風(fēng)暴會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間混亂的隆隆聲，這種聲響通常起源于海岸線。不過(guò)，在這項(xiàng)新的研究中，研究小組從每一次風(fēng)暴震中都發(fā)現(xiàn)了不連續(xù)的“震動(dòng)”，而且可以追溯到風(fēng)暴震的離岸起源。
最新發(fā)現(xiàn)與最近的一些研究都采用了新方法，嘗試對(duì)地球上不斷增加的地震儀網(wǎng)絡(luò)所記錄的噪音進(jìn)行分類。這些信號(hào)可幫助科學(xué)家更好地了解我們周圍的世界，從破譯地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)到追蹤海洋或冰的動(dòng)態(tài)變化，甚至監(jiān)測(cè)氣候變化。
新研究的負(fù)責(zé)人、佛羅里達(dá)州立大學(xué)的地震學(xué)家Wenyuan Fan說(shuō)，很多這樣的信息之前在我們的地震數(shù)據(jù)中都被當(dāng)作噪音丟棄，但現(xiàn)在科學(xué)家們意識(shí)到這些“噪音”或許能為環(huán)境事件提供有用的記錄。
“我們只是不知道去哪里尋找，以及尋找什么，”他說(shuō)。
尋找風(fēng)暴震
與許多科學(xué)進(jìn)展一樣，風(fēng)暴震也是偶然發(fā)現(xiàn)的。2018年夏天，F(xiàn)an和同事開(kāi)發(fā)了一種方法來(lái)研究所謂的超低頻地震。當(dāng)?shù)卣鹗沟厍虮砻媪验_(kāi)時(shí)，我們通常想到的是突然的劇烈震動(dòng)，但超低頻地震則不是。相反，這些地震震動(dòng)地表時(shí)會(huì)發(fā)出低頻的顫音，人類在不借助儀器的情況下檢測(cè)不到。地質(zhì)學(xué)家可以通過(guò)地震產(chǎn)生的地震波來(lái)識(shí)別這些地質(zhì)事件，地震波則可通過(guò)被稱為地震儀的敏感儀器捕獲。
“地震儀本質(zhì)上就像是按壓在地面上的小耳朵，” 地震學(xué)合作研究協(xié)會(huì)的地震地質(zhì)學(xué)家Wendy Bohon解釋道，她沒(méi)有參與新研究。這些設(shè)備可以捕捉到各種各樣的振動(dòng)信息，從喧鬧的體育愛(ài)好者跳上跳下，到頭頂飛過(guò)的飛機(jī)，再到遙遠(yuǎn)的地震震動(dòng)地面，不一而足。
然而，我們很難追蹤遙遠(yuǎn)的超低頻地震，因?yàn)椴煌牡卣饍x記錄的這些事件的震動(dòng)看起來(lái)并不總是相同，F(xiàn)an說(shuō)。因此，他和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新的追蹤方法，將來(lái)自較小區(qū)域的信號(hào)拼接起來(lái)，就像一個(gè)地震拼圖。不過(guò)，在這個(gè)過(guò)程中，出現(xiàn)了一系列不同尋常的事件，它們看起來(lái)像，但又不完全像Fan所探索的風(fēng)暴震。
令人驚訝的是，這類地質(zhì)事件是季節(jié)性的，從未在5月到8月之間發(fā)生。然而，從不斷移動(dòng)的地殼中釋放能量的地震通常對(duì)季節(jié)的變化并不敏感。此外，這類奇怪的地震在北美的東西海岸都可能發(fā)生。美國(guó)西海岸發(fā)生地震很常見(jiàn)，因?yàn)槲骱０侗椴贾┲刖W(wǎng)一樣的轉(zhuǎn)換斷層，但東海岸基本上沒(méi)有地震發(fā)生所需的地質(zhì)條件。
困惑的Fan和其團(tuán)隊(duì)于是求助模型來(lái)弄清楚究竟是怎么回事。突然間，他們發(fā)現(xiàn)了其中的聯(lián)系：許多這類地震與大規(guī)模風(fēng)暴甚至颶風(fēng)同時(shí)發(fā)生。研究團(tuán)隊(duì)主要通過(guò)從遍布美國(guó)的地震儀網(wǎng)絡(luò)EarthScope’s USArray挖掘數(shù)據(jù)，并從2006年至2015年的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了14077個(gè)類似的地震事件。
風(fēng)暴震的形成
不是每一場(chǎng)大風(fēng)暴都會(huì)產(chǎn)生風(fēng)暴震，無(wú)論其造成的后果多么可怕。例如，在颶風(fēng)桑迪期間，盡管某些地區(qū)的陣風(fēng)速度高達(dá)每小時(shí)145公里，但研究者并未尋找到這類信號(hào)。實(shí)際上，引發(fā)一場(chǎng)風(fēng)暴震似乎需要特定的地質(zhì)條件。
首先，這類地震通常發(fā)生在大陸架較寬的地區(qū)，大陸架是海岸附近的大陸的水下部分，一般較淺。Fan解釋說(shuō)，這可能會(huì)讓來(lái)自風(fēng)暴震的海浪有時(shí)間增強(qiáng)。大多數(shù)由風(fēng)引起的海浪產(chǎn)生的信號(hào)頻率高于風(fēng)暴震，后者的周期為20到50秒。不過(guò)，較寬的大陸架使波浪有更多時(shí)間相互作用，甚至延伸成頻率更低的波浪。
劇烈的地震似乎也只出現(xiàn)于海岸附近。這些平緩的水下山丘可以集中能量，因此來(lái)自海浪的壓力就會(huì)傳遞到地面，進(jìn)而形成一致的擺動(dòng)——就像錘子敲擊海洋一樣，F(xiàn)an說(shuō)。
不過(guò)，這項(xiàng)研究的審稿人之一Ekstr?m稱，研究者需要進(jìn)行更深入的研究，以便弄清楚這些離散的能量脈沖背后的機(jī)制。
風(fēng)暴震應(yīng)用展望
Fan和同事們希望繼續(xù)探索這些奇怪的地震背后的機(jī)制?，F(xiàn)在，研究者已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)開(kāi)展這項(xiàng)研究，Bohon很高興看到其他領(lǐng)域的科學(xué)家也能為新研究做出貢獻(xiàn)。
“這項(xiàng)研究為增添地球運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制的新信息奠定了基礎(chǔ)，”她說(shuō)。
Fan和同事希望風(fēng)暴震可以幫助未來(lái)的研究者更好地認(rèn)識(shí)海洋動(dòng)力學(xué)甚至地球結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家們已經(jīng)可以像行星x射線一樣利用更傳統(tǒng)的地震，以追蹤地震波來(lái)認(rèn)識(shí)地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
斯克里普斯海洋研究所的地球物理學(xué)家Jonathan Berger說(shuō)，在風(fēng)暴震中發(fā)現(xiàn)的低頻波無(wú)法提供有關(guān)地球內(nèi)部最清晰的信號(hào)。不過(guò)，這些地質(zhì)事件可能有助于填補(bǔ)某些地區(qū)的記錄空白，比如地震較少的新英格蘭地區(qū)。
或許還有其它應(yīng)用等待研究者的發(fā)現(xiàn)。Bohon說(shuō)：“科學(xué)家天生就是充滿創(chuàng)造力的一類人，誰(shuí)知道有靈感的年輕學(xué)生會(huì)利用這些發(fā)現(xiàn)去做什么呢?！?/p>
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