地震可能是北极迅速变暖的主要原因

北极地区现在已经处于全球变暖的最前沿,这里脆弱的气候深受全球气候变暖的影响。但是最近MIPT的研究人员为北极的迅速变暖提出了一种新的解释。他在发表于《地球科学》的论文中指出,北极气候变暖可能是由一系列大地震引发的。

全球变暖是文明面临的紧迫问题之一。人们普遍认为这是由人类活动引起的,人类活动增加了大气中温室气体的浓度。但是,这种观点并不能解释为什么有时温度会突然突然升高。

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航行在北极北冰洋上的破冰船

在北极,导致气候变暖的因素之一是北极地区的多年冻土的融化导致天然气水合物释放出甲烷。而甲烷是一种温室气体,其温室效应是二氧化碳的21倍。自研究人员开始监测北极的温度以来,该地区经历了两个突然的变暖时期:首先是1920年代和30年代,然后是1980年开始,一直持续到今天。

利奥波德·洛布科夫斯基(Leopold Lobkovsky)是这篇报道的作者,他也是俄罗斯科学院院士,也是MIPT世界海洋北极和大陆边缘地球物理研究实验室的负责人。他在论文中假设,无法解释的突然的温度变化可能是由地球动力学因素触发的。他特别指出了阿留申弧线(Aleutian Arc)中发生的一系列大地震,阿留申弧线是离北极最近的地震活动区。

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自1900年以来北极空气温度异常变化。红色粗线表示突然变暖的两个阶段。数据由北极和南极研究所汇编。图片来源:Leopold Lobkovsky / Geosciences

为了检验他的假设,洛布科夫斯基不得不回答三个问题。首先,大地震的发生日期是否与温度跳跃相吻合?第二,是什么机制让阿留申群岛的地震能够影响到2000公里外的北极大陆架地区?第三,这些地质活动是如何加剧甲烷释放的?

第一个问题的答案来自历史数据分析。事实证明,阿留申弧线确实是20世纪两次系列大地震的发源地(下文中有更多详细信息)。它们在发生大地震以后的15~20年以后,北极地区就会出现温度突然升高,这两者之间有非常强烈的关联性。

关于第二个问题,科学家采用了岩石圈激发动力学模型来解答。研究人员使用的模型描述了所谓的构造波的传播,并预测它们应该以每年约100公里的速度传播。这与每次大地震发生和随后的温度升高之间的延迟一致,因为干扰花费了15到20年才能传播超过2000公里。

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北极北冰洋上融化的冰层

为了回答第三个问题,研究人员提出了以下解释:到达北极大陆架的形变波在岩石圈中引起较小的附加应力,足以破坏亚稳定状态的天然气水合物的内部结构和永久冻土层中的甲烷。这将甲烷释放到海水和大气中,由于温室效应,导致该地区的气候变暖。

“阿留申弧线上的大地震与气候变暖的阶段之间有着明显的关联。存在一种以适当的速度在岩石圈中物理地传递应力的机制。这些增加的压力能够破坏亚稳定状态的天然气水合物和多年冻土,释放出甲烷。

根据科研人员的说法,这种模型暂时还只是一个粗略的理论,在具体的细节和数据方面还需要进一步的研究和完善。

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阿留申群岛(Aleutian Islands)是一个由数十个岛屿组成的群岛,其中有40个活火山和17个休眠火山。

注:两次阿留申群岛大地震系列。第一次地震始于1899年阿留申弧线东部的8级地震,随后是该岛西部的另外两次大地震,分别为8.3级和8.4级。第二系列始于1957年的8.6级地震,随后是1964年的9.3级阿拉斯加地震。次年,弧度西部震撼了8.7级地震。这些破坏性地震事件中的每一个都具有跨越数百公里的地下震源。

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