Ученые нашли способ безопасно измерить воздействие глобального потепления на океаны. На помощь придет звук подводных землетрясений, а точнее, скорость его распространения на дальние расстояния. Этот способ измерения получил название сейсмической термометрии океана. Команда Вэнбо Ву, сейсмолога из Калифорнийского технологического института, уже протестировала данный метод на примере Индийского океана, измерив температуру за период с 2005 по 2016 год.
Суть метода
Как известно, звук распространяется не только в воздухе, но и в воде. Скорость распространения звуковой волны зависит от температуры среды. Если вода теплее, она проходит расстояние быстрее. Правда, изменения очень малы и заметить их непросто. Чтобы определить зависимость между скоростью распространения звука и температурой океана, требуется отслеживать волны на больших расстояниях.
Это становится возможным благодаря такому явлению, как подводный звуковой канал, или SOFAR (Sound Fixing and Ranging). Это горизонтальный слой, образованный за счет слоев воды с разной температурой и соленость. Он работает как волновод: отскакивая от верхней и нижней границ канала, звуковая волна способна распространяться на десятки тысяч километров, не меняя характеристик.
Полученные таким образом данные очень точны. Ву и его коллеги доказали это, сравнив информацию с той, что получили от поплавков «Арго». Эти устройства собирают информацию о температуре в верхних слоях океана (глубиной до 2 000 м). Проблема в том, что поплавкам доступны не все области океана. Например, они не могут получать данные из подледной области, а также с большой глубины. Именно поэтому потребовался новый, более информативный метод измерения температуры, который можно использовать в малоизученных областях мирового океана.
История метода
Ву не первый ученый, который предложил использовать сейсмическую термометрию океана. Океанографы Уолтер Мунк и Карл Вунш предложили данный метод еще в 1979 г. Они называли его акустической томографией океана и предполагали подавать сигналы через SOFAR, измеряя время, за которое волны достигают приемников на расстоянии 10 000 км. Предполагалось, что это поможет создать карту температур океана.
Однако теория осталась теорией. Экологические группы сочли акустические измерения слишком опасными для океанических животных, некоторые из которых используют эхолокацию. Однако позднее исследования показали, что океан на самом деле – совсем не тихое место. Он полон шума. Например, подводные вулканы, землетрясения и сталкивающиеся айсберги издают сильный грохот. И антропогенные звуки, порожденные системами измерения, гораздо тише.
Океан в безопасности
Несмотря на то, что сейсмическая термометрия океана безопасна, Ву и его коллеги все равно позаботились о безвредности исследований. Экологи довольны: новый метод измерения не использует никакого оборудования. Предметом изучения стали природные землетрясения. Они выделяют энергию сейсмические волны: P-волны и S-волны – вибрирующие через морское дно. Часть энергии попадает в воду, сейсмические волны замедляются и превращаются в Т-волны. Они способны перемещаться по каналу SOFAR.
Для своих исследований Ву выбрал восточную часть Индийского океана, которая славится высокой сейсмоактивностью, и изучил «повторители» – землетрясения, проистекающие из одного места, но в разное время. Всего с 2005 по 2016 г. было обнаружено около 2000 ретрансляторов.
Измерив скорость прохождения звуковых волн через водное пространство длиной 3000 км, ученые пришли к выводу, что за минувшее десятилетие воды Индийского океана потеплели на 0,044 ˚С. Это совпало с данными, полученными от «Арго», но измерения заняли меньше времени. Теперь в планах Ву и его команды – повторное исследование, на этот раз у западного берега Австралии.
Более того, сейсмическая термометрия океана позволит исследовать динамику на протяжении прошлых лет, используя старые сейсмические записи и сравнивая их с данными «Арго».
