science >> Wetenschap >  >> Natuur

Onderwaterseismometer kan horen hoe snel een gletsjer beweegt

Evgeny A. Podolskiy, hoofdauteur van de studie, montage van de seismometer op de oceaanbodem in Qaanaaq, noordwest Groenland, Juli 2019. Krediet:I. Asaji

Wetenschappers tonen aan dat een seismometer op de oceaanbodem die dicht bij het afkalffront van een gletsjer in Groenland is opgesteld, continue seismische straling kan detecteren van een glijdende gletsjer, doet denken aan een langzame aardbeving.

Basale slip van in zee eindigende gletsjers bepaalt hoe snel ze ijs in de oceaan lozen. Echter, om dergelijke basale bewegingen direct te observeren en te bepalen welke controles het is, is een uitdaging:de omgeving van het afkalven is een van de moeilijkst toegankelijke omgevingen en seismisch lawaaierig - vooral op het gletsjeroppervlak - als gevolg van zwaar gespleten ijs en barre weersomstandigheden.

Een team van wetenschappers van de Hokkaido University, onder leiding van assistent-professor Evgeny A. Podolskiy van het Arctic Research Center, hebben oceaanbodem- en oppervlakteseismometers gebruikt om voorheen onbekende aanhoudende kusttrillingen te detecteren die worden gegenereerd door het glijden van een gletsjer. Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Sensoren om gletsjerbewegingen te meten kunnen mogelijk bovenop, binnenin, of onder de gletsjer; echter, elke benadering heeft zijn eigen nadelen. Bijvoorbeeld, het oppervlak van gletsjers is 'lawaaierig' vanwege door wind en getij gemoduleerde kloven, die alle andere signalen kan overweldigen; terwijl het interieur stiller is, het is het moeilijkst toegankelijke gebied. Echter, al deze locaties worden geplaagd door veelvoorkomende problemen zoals station drift, smelten en niveauverlies, koude temperaturen, en mogelijke vernietiging van instrumenten door afkalven van ijsbergen.

De seismometer op de oceaanbodem die wordt ingezet door de auteurs en collega's, 21 juli 2019, Bowdoin-fjord. Krediet:I. Asaji

In de huidige studie, de wetenschappers gebruikten een seismometer op de oceaanbodem (OBS) die werd ingezet in de buurt van het afkalffront van de Bowdoin-gletsjer (Kangerluarsuup Sermia) om te luisteren naar ijsbevingen veroorzaakt door glaciale basale beweging. Door het zo te doen, ze hebben de sensor geïsoleerd van de seismische ruis in de buurt van het oppervlak, en omzeilde ook alle problemen die gepaard gaan met de inzet van sensoren op de gletsjer zelf en in de buurt. De gegevens die ze van de OBS verzamelden, waren gecorreleerd met gegevens van seismische en ijssnelheidsmetingen aan het ijsoppervlak.

De analyse van de gegevens onthulde dat er een continue seismische beving is die door de gletsjer wordt gegenereerd. Vooral, het breedband seismische signaal (3,5 Hz tot 14,0 Hz) gedetecteerd door de OBS correleerde goed met de beweging van de gletsjer. De wetenschappers waren in staat signalen te identificeren die niet geassocieerd waren met glaciale basale dynamiek. Gegevens van de OBS waren nodig om een ​​correlatie vast te stellen tussen trillingen die werden gedetecteerd door de oppervlaktestations en de GPS-geregistreerde verplaatsing van de gletsjer. In het proces, ze toonden aan dat continue seismische gegevens die historisch als 'ruis' werden beschouwd, signalen bevatten die kunnen worden gebruikt om gletsjerdynamiek te bestuderen.

Belangrijkste voordelen van het inzetten van een seismometer op de oceaanbodem nabij het afkalffront van een getijdengletsjer. Subglaciale en oceaanseismo-akoestische signalen kunnen worden gedetecteerd, terwijl de impact van seismische bronnen aan het oppervlak wordt geminimaliseerd (Evgeny A. Podolskiy, Yoshio Murai, Naoya Kanna, Shin Sugiyama. Natuur Communicatie. 24 juni 2021). Krediet:Evgeny A. Podolskiy, Yoshio Murai, Naoya Kanna, Shin Sugiyama. Natuur Communicatie. 24 juni 2021

De wetenschappers suggereerden ook dat gletsjerslip vergelijkbaar is met langzame aardbevingen. De kenmerken van de Bowdoin-gletsjerbeving doen denken aan tektonische bevingen in Japan en Canada. Bovendien, de aanwezigheid van de tremor is in lijn met recente theoretische modellen en koude-laboratoriumexperimenten.

De wetenschappers hebben een nieuwe methode gepresenteerd om continue glacioseismische informatie te verzamelen over gletsjerbewegingen in een extreem lawaaierige en barre polaire omgeving met behulp van seismologie op de oceaanbodem. "Toekomstig onderzoek op dit gebied zou zich kunnen richten op het repliceren en uitbreiden van de bevindingen van dit onderzoek bij andere gletsjers, ", zegt Podolskiy. "De experimentele ondersteuning voor de relatie tussen gletsjertrillingen en tektonische trillingen suggereert dat een multidisciplinaire benadering op lange termijn gunstig zou zijn om dit fenomeen volledig te begrijpen."