27
Aug
2022

คลื่นเสียงของแผ่นดินไหวใต้น้ำเผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของภาวะโลกร้อน

‘การวัดอุณหภูมิในมหาสมุทรจากแผ่นดินไหว’ สามารถปรับปรุงการตรวจสอบอุณหภูมิในทะเลอันกว้างใหญ่ได้

คลื่นเสียงที่เดินทางเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร

ผ่านมหาสมุทรอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้

ในขณะที่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทำให้โลกร้อนขึ้น มหาสมุทรก็ดูดซับความร้อนจำนวนมหาศาล เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลง กองเรือทั่วโลกซึ่งมีอุปกรณ์ประมาณ 4,000 เครื่องที่เรียกว่า Argo float กำลังรวบรวมข้อมูลอุณหภูมิจาก 2,000 เมตรบนของมหาสมุทร แต่การเก็บข้อมูลดังกล่าวยังไม่เพียงพอในบางภูมิภาค รวมถึงบริเวณที่ลึกกว่ามหาสมุทรและพื้นที่ใต้น้ำแข็งในทะเล

ดังนั้น Wenbo Wu นักแผ่นดินไหววิทยาที่ Caltech และเพื่อนร่วมงานกำลังพลิกโฉมแนวคิดที่มีอายุหลายสิบปี นั่นคือ การใช้ความเร็วของเสียงในน้ำทะเลเพื่อประเมินอุณหภูมิของมหาสมุทร ในการศึกษาใหม่ ทีมของ Wu ได้พัฒนาและทดสอบวิธีการใช้คลื่นเสียงที่เกิดจากแผ่นดินไหวซึ่งเดินทางข้ามมหาสมุทรอินเดียตะวันออกเพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในน่านน้ำเหล่านั้นตั้งแต่ปี 2548 ถึง 2559

การเปรียบเทียบข้อมูลดังกล่าวกับข้อมูลที่คล้ายคลึงกันจาก Argo floats และแบบจำลองคอมพิวเตอร์พบว่าผลลัพธ์ใหม่เข้ากันได้ดี การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเทคนิคที่เรียกว่าการวัดความร้อนจากคลื่นไหวสะเทือนในมหาสมุทรถือเป็นคำมั่นสัญญาในการติดตามผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในพื้นที่มหาสมุทรที่มีการศึกษาน้อย นักวิจัยรายงานในScience 18 กันยายน

คลื่นเสียงถูกส่งผ่านน้ำโดยการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของน้ำ และที่อุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลเหล่านั้นจะสั่นสะเทือนได้ง่ายขึ้น เป็นผลให้คลื่นเดินทางเร็วขึ้นเล็กน้อยเมื่อน้ำอุ่น แต่การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นมีขนาดเล็กมาก เพื่อให้สามารถวัดได้ นักวิจัยจำเป็นต้องติดตามคลื่นในระยะทางที่ไกลมาก

โชคดีที่คลื่นเสียงสามารถเดินทางได้ไกลในมหาสมุทร ต้องขอบคุณปรากฏการณ์ประหลาดที่เรียกว่า SOFAR Channel ซึ่งย่อมาจาก Sound Fixing and Ranging ช่อง SOFAR เกิดจากชั้นความเค็มและอุณหภูมิที่แตกต่างกันในน้ำ โดยเป็นชั้นแนวนอนที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำคลื่น นำคลื่นเสียงในลักษณะเดียวกับที่เส้นใยนำแสงนำคลื่นแสง Wu กล่าว คลื่นกระดอนไปมากับขอบบนและล่างของช่องสัญญาณ แต่สามารถเดินทางต่อไปได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เป็นเวลาหลายหมื่นกิโลเมตร ( SN: 7/16/60 )

ในปี 1979 นักสมุทรศาสตร์กายภาพWalter Munk

จากนั้นที่สถาบัน Scripps Institution of Oceanography ใน La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย และ Carl Wunsch ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์กิตติคุณที่ MIT และ Harvard University ได้วางแผนที่จะใช้คุณสมบัติของมหาสมุทรเหล่านี้ในการวัดน้ำ อุณหภูมิจากพื้นผิวสู่พื้นทะเล ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า ” การตรวจเอกซเรย์อะคูสติกในมหาสมุทร ” พวกเขาจะส่งสัญญาณเสียงผ่านช่อง SOFARและวัดเวลาที่คลื่นไปถึงเครื่องรับซึ่งอยู่ห่างออกไป 10,000 กิโลเมตร ด้วยวิธีนี้ นักวิจัยหวังว่าจะรวบรวมฐานข้อมูลอุณหภูมิมหาสมุทรทั่วโลก ( SN: 1/26/1991 )

แต่กลุ่มสิ่งแวดล้อมต่างล้อเลียนและหยุดการทดลองในที่สุดโดยระบุว่าสัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้นอาจมีผลเสียต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล ดังที่ Wunsch ระบุไว้ในคำอธิบายในวารสารScience ฉบับ เดียวกัน

สี่สิบปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาแล้วว่าอันที่จริงแล้วมหาสมุทรเป็นสถานที่ที่มีเสียงดังมาก และสัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้นที่เสนอมานั้นจะจางลงเมื่อเทียบกับการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว เสียงภูเขาไฟใต้ทะเล และเสียงครวญครางของภูเขาน้ำแข็งที่ชนกัน นักแผ่นดินไหววิทยา Emile Okal จาก Northwestern University ในเมือง Evanston รัฐอิลลินอยส์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งใหม่นี้

อย่างไรก็ตาม Wu และเพื่อนร่วมงานได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่หลีกเลี่ยงปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม: แทนที่จะใช้สัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้น พวกเขาใช้แผ่นดินไหว เมื่อเกิดแผ่นดินไหวใต้ทะเลดังก้อง มันจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นคลื่นไหวสะเทือนที่เรียกว่าคลื่น P และคลื่น S ที่สั่นสะเทือนผ่านพื้นทะเล พลังงานบางส่วนนั้นเข้าสู่น้ำ และเมื่อมันมาถึง คลื่นไหวสะเทือนจะช้าลง กลายเป็นคลื่น T

คลื่น T เหล่านั้นยังสามารถเคลื่อนที่ไปตามช่องสัญญาณ SOFAR ดังนั้น เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของมหาสมุทร Wu และเพื่อนร่วมงานจึงระบุ “ตัวทำซ้ำ” ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวที่ทีมตั้งใจว่าจะมาจากสถานที่เดียวกัน แต่เกิดขึ้นในเวลาที่ต่างกัน หวู่กล่าวว่ามหาสมุทรอินเดียตะวันออกได้รับเลือกให้เข้าร่วมการศึกษาพิสูจน์แนวคิดนี้ ส่วนใหญ่เป็นเพราะมีการเคลื่อนไหวทางแผ่นดินไหวมาก ทำให้เกิดแผ่นดินไหวจำนวนมากเช่นนี้ หลังจากระบุผู้ทำซ้ำกว่า 2,000 รายในช่วงปี 2548-2559 ทีมงานได้วัดความแตกต่างของเวลาการเดินทางของคลื่นเสียงข้ามมหาสมุทรอินเดียตะวันออกซึ่งมีระยะทางประมาณ 3,000 กิโลเมตร 

ข้อมูลเผยให้เห็นแนวโน้มความร้อนขึ้นเล็กน้อย

ในน่านน้ำ ประมาณ 0.044 องศาเซลเซียสต่อทศวรรษ แนวโน้มนั้นคล้ายกับแม้ว่าจะเร็วกว่าเล็กน้อยซึ่งระบุโดยอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ที่รวบรวมโดย Argo float Wu กล่าวว่าทีมต่อไปวางแผนที่จะทดสอบเทคนิคนี้กับเครื่องรับที่อยู่ไกลออกไป รวมทั้งนอกชายฝั่งตะวันตกของออสเตรเลีย

ระยะทางที่เพิ่มขึ้นนั้นจะมีความสำคัญในการพิสูจน์ว่าวิธีการใหม่นั้นใช้ได้ผล Okal กล่าว “เป็นการศึกษาที่น่าสนใจ” เขากล่าว แต่ระยะทางที่เกี่ยวข้องนั้นสั้นมากเมื่อคลื่น T ไป และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ประเมินไว้นั้นน้อยมาก ซึ่งหมายความว่าความไม่แน่นอนใดๆ ในการจับคู่ต้นกำเนิดที่แม่นยำของแผ่นดินไหวซ้ำสองครั้งอาจแปลเป็นความไม่แน่นอนในช่วงเวลาเดินทาง และทำให้อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป แต่การศึกษาในอนาคตในระยะทางที่ไกลกว่านั้นสามารถช่วยบรรเทาความกังวลนี้ได้ เขากล่าว

การศึกษาครั้งใหม่นี้ “เป็นการทำลายพื้นที่ใหม่อย่างแท้จริง” เฟรเดอริก ไซมอนส์ นักธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว “พวกเขาได้ใช้วิธีการที่ดีในการหยอกล้อการเปลี่ยนแปลงทางโลกที่ละเอียดอ่อนและช้ามาก เป็นเทคนิคที่ชาญฉลาดจริงๆ”

และไซมอนส์กล่าวเสริมว่า ในหลายพื้นที่ บันทึกแผ่นดินไหวนั้นเก่ากว่าสถิติอุณหภูมิที่ Argo เก็บรวบรวมมาหลายสิบปี นั่นหมายความว่านักวิทยาศาสตร์อาจใช้การวัดอุณหภูิมิจากคลื่นไหวสะเทือนในมหาสมุทรเพื่อสร้างค่าประมาณใหม่ของอุณหภูมิมหาสมุทรในอดีต “การตามล่าจะดำเนินต่อไปเพื่อบันทึกจดหมายเหตุคุณภาพสูง”

หน้าแรก

เครดิต
https://cheapmedpharm.com/
https://portugalmatrix.com/
https://ProjectForwardToo.com/
https://andrei-griazev.com
https://everythingdetroitstore.com/
https://theditv.com/
https://deai-z.com/
https://brighamcitybowling.com/
https://youhuazhushou.com/

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.