2023年震动全球的陷波首次被直接观测到

一项新研究最终证实,2023年9月至10月全球异常震颤的成因,正是格陵兰岛两股巨型海啸形成的受困驻波。研究者通过新型卫星测高技术,首次获得观测结果印证了这些行为模式完全前所未有的海浪的存在。

然而,迄今为止尚未有关于这些湖震的观测数据来证实该理论。甚至在首次地震事件发生三天后造访峡湾的一艘丹麦军舰也未能观测到撼动地球的波浪。

在这项新研究中,牛津大学研究人员采用创新分析技术解读卫星测高数据。该技术通过记录雷达脉冲从卫星传至地表再返回所需的时间,测量地球表面(含海洋)的高度。迄今为止,传统卫星测高仪因观测间隔过长,且其直接在航天器下方采集数据生成海面一维剖面,无法捕捉波浪证据。这导致其难以描绘识别波浪所需的水位差异。

本研究使用了2022年12月发射的新型地表水与海洋地形(SWOT)卫星捕获的数据,该卫星旨在绘制地球表面90%水域的高度图。SWOT的核心是尖端Ka波段雷达干涉仪(KaRIn),该设备在卫星两侧10米悬臂上安装两个天线。双天线协同工作对雷达脉冲反射信号进行三角测量——使其能以高达2.5米的分辨率,前所未有地精确测量30英里(50公里)宽条带区域的海洋和地表水位。

利用KaRIn数据,研究人员绘制了两次海啸后格陵兰峡湾不同时间点的高程图。这些图像清晰显示出横跨海峡的斜坡,其高度差达两米。关键在于,图中斜坡呈现相反方向,证明水体在通道内往复运动。

为验证理论,研究人员将这些观测结果与数千公里外测得的地壳微小运动相关联。这种关联使其能重建波浪特征,即使卫星未观测到的时段也不例外。研究人员还重建了天气和潮汐条件,以确认观测现象不可能由风或潮汐引起。

第一作者托马斯·莫纳汉(牛津大学工程科学系博士研究生)表示:"气候变化正引发前所未有的新型极端现象。这些极端变化在北极等偏远地区演进最快,而我们在这些区域使用物理传感器进行测量的能力有限。本研究展示了如何运用新一代卫星地球观测技术来探究这些过程。"

"对于峡湾等传统卫星难以观测的区域,SWOT正在彻底改变海洋过程研究格局。"

合著者托马斯·阿德科克教授(牛津大学工程科学系)指出:"这项研究证明了新一代卫星数据如何能解析既往悬而未决的现象。我们将能获得关于海啸、风暴潮及异常波浪等海洋极端事件的新认知。但要充分挖掘这些数据价值,我们需要运用机器学习和海洋物理知识来创新解读新成果。"