Звуковые волны от подводных землетрясений показывают изменения в температуре океана

Выбросы парниковых газов нагревают планету, а океан поглощает огромное количество этого тепла. Чтобы отслеживать изменения, около 4000 устройств, называемых поплавками Argo, собирают данные о температуре с верхних 2000 метров океана. Но в некоторых регионах, в том числе на более глубоких участках океана и под морским льдом, эти данные собрать очень трудно. В новом исследовании ученые использовали звуковые волны, генерируемые землетрясениями, для отслеживания изменений температуры воды с 2005 по 2016 годы.

Звуковые волны переносятся через воду за счет вибрации молекул воды, и при более высоких температурах эти молекулы вибрируют быстрее, чем при низких. Но эти изменения настолько малы, что для того, чтобы их можно было зафиксировать, ученым необходимо отслеживать волны на очень больших расстояниях.

К счастью, звуковые волны могут преодолевать большие расстояния через океан благодаря явлению, известному как канал SOFAR, сокращение от Sound Fixing and Ranging. Канал SOFAR, образованный слоями различной солености и температуры в воде, представляет собой горизонтальный слой, который направляет звуковые волны почти так же, как оптические волокна направляют световые волны. Волны отскакивают от верхней и нижней границ канала, но могут продолжать свой путь практически без изменений на десятки тысяч километров.

Вместо того, чтобы использовать сигналы, созданные человеком, ученые используют землетрясения. Когда подводное землетрясение активно, оно выделяет энергию в виде сейсмических волн, известных как P-волны и S-волны, которые вибрируют через морское дно. Часть этой энергии попадает в воду, и когда это происходит, сейсмические волны замедляются, превращаясь в Т-волны.

Эти T-волны могут перемещаться по каналу SOFAR. Итак, чтобы отслеживать изменения температуры океана, ученые используют землетрясения, которые происходят из одного и того же места, но в разное время. Восточная часть Индийского океана была выбрана для исследования в основном потому, что эта область сейсмически очень активна. После выявления более 2000 ретрансляторов с 2005 по 2016 год исследователи измерили разницу во времени прохождения звуковых волн через восточную часть Индийского океана, протяженность которой составила около 3000 километров.

Данные выявили тенденцию к небольшому потеплению в водах примерно на 0,044 градуса Цельсия за десятилетие. Эта тенденция похожа на ту, на которую указывают данные, полученные с помощью буев Арго.