Коли хвилі океану підіймаються й опускаються, вони діють на морське дно та створюють сейсмічні хвилі. Ці сейсмічні хвилі настільки потужні та широко поширені, що на сейсмографах, тих самих приладах, які використовуються для моніторингу та вивчення землетрусів, вони виявляються як постійне дзижчання.
Цей хвильовий сигнал стає все більш інтенсивним в останні десятиліття, відображаючи дедалі більші штормові хвилі на морі та високе хвилювання океану. У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, ми з колегами відстежили це зростання в усьому світі за останні чотири десятиліття.
Ці глобальні дані, разом з іншими океанічними, супутниковими та регіональними сейсмічними дослідженнями, показують збільшення енергії хвиль протягом десятиліть, яке збігається зі збільшенням шторму, пов’язаного зі зростанням глобальної температури.
Яке відношення має сейсмологія до океанських хвиль
Глобальні сейсмографічні мережі найбільш відомі тим, що здійснюють моніторинг і вивчення землетрусів, а також дозволяють вченим створювати зображення глибинних глибин планети. Ці високочутливі інструменти безперервно реєструють величезну різноманітність природних і антропогенних сейсмічних явищ, включаючи виверження вулканів, ядерні та інші вибухи, удари метеоритів, зсуви та землетруси льодовиків.
Вони також вловлюють постійні сейсмічні сигнали від вітру, води та діяльності людини. Наприклад, сейсмографічні мережі спостерігали глобальне заспокоєння сейсмічного шуму, спричиненого діяльністю людини, оскільки під час пандемії коронавірусу по всьому світу було введено карантинні заходи. Однак найбільш глобально поширеним із сейсмічних фонових сигналів є безперервний дріб’язок, створюваний океанськими хвилями, які викликані штормом, і називається глобальною мікросейсмою.
Два типи сейсмічних сигналів
Океанські хвилі генерують мікросейсмічні сигнали двома різними способами. Найбільш енергійна з двох, відома як вторинна мікросейма, пульсує в період приблизно від восьми до 14 секунд. Коли групи хвиль рухаються океанами в різних напрямках, вони взаємодіють одна з одною, створюючи коливання тиску на морському дні. Однак хвилі, що заважають, присутні не завжди, тому в цьому сенсі це недосконалий показник загальної активності океанських хвиль.
Другий спосіб, за допомогою якого океанські хвилі генерують глобальні сейсмічні сигнали, називається первинним мікросейсмічним процесом. Ці сигнали спричинені рухливими океанськими хвилями, які безпосередньо штовхають і тягнуть морське дно.
Оскільки рух води всередині хвиль швидко зменшується з глибиною, це відбувається в регіонах, де глибина води становить менше ніж 1000 футів (приблизно 300 метрів). Первинний мікросейсмічний сигнал видно в сейсмічних даних як стійкий гул з періодом від 14 до 20 секунд.
Що говорить нам тремтяча планета
У нашому дослідженні ми оцінили та проаналізували історичну інтенсивність первинної мікросейсмії до кінця 1980-х років на 52 сейсмографічних майданчиках у всьому світі з довгою історією безперервної реєстрації. Ми виявили, що 41 (79 відсотків) із цих станцій показали дуже значне та прогресивне збільшення енергії протягом десятиліть.
Результати показують, що середня глобальна енергія океанських хвиль з кінця 20-го століття зростала з середньою швидкістю 0,27 відсотка на рік. Однак, починаючи з 2000 року, це усереднене у всьому світі збільшення ставки зростало на 0,35 відсотка на рік.
Ми виявили найбільшу загальну енергію мікросейсм у дуже штормових регіонах Південного океану поблизу півострова Антарктида. Але ці результати показують, що північноатлантичні хвилі посилилися найшвидше за останні десятиліття порівняно з історичними рівнями.
Це узгоджується з нещодавніми дослідженнями, які припускають, що інтенсивність штормів у Північній Атлантиці та небезпека для узбережжя зростає. Одним із рекордних прикладів став шторм «Кіаран», який обрушився на Європу потужними хвилями та ураганним вітром у листопаді 2023 року.
Мікросейсмічні записи, що тривають протягом десятиліть, також показують сезонну зміну сильних зимових штормів між Північною та Південною півкулями. Він фіксує ефект поглинання хвиль від зростання та зменшення морського льоду в Антарктиці, а також багаторічні максимуми та мінімуми, пов’язані з циклами Ель-Ніньо та Ла-Нінья, а також їхній віддалений вплив на океанські хвилі та шторми. Разом ці та інші нещодавні сейсмічні дослідження доповнюють результати досліджень клімату та океану, які показують, що шторми та хвилі посилюються з нагріванням клімату.
Берегове попередження
Океани поглинули близько 90 відсотків надлишкового тепла, пов’язаного зі зростанням викидів парникових газів внаслідок діяльності людини за останні десятиліття. Цей надлишок енергії може перетворитися на більш руйнівні хвилі та сильніші шторми. Наші результати є ще одним попередженням для прибережних громад, де збільшення висоти океанських хвиль може вдарити по береговій лінії, завдаючи шкоди інфраструктурі та розмиваючи землю.
Наслідки збільшення енергії хвиль ще більше посилюються постійним підвищенням рівня моря, викликаним зміною клімату та опусканням. І вони наголошують на важливості пом’якшення наслідків зміни клімату та створення стійкості до прибережної інфраструктури та стратегій захисту навколишнього середовища. Джерело