冰河地震是一種在寒冷、冰封地區產生的特殊地震。這種地震在二十多年前於北半球首次被發現,發生於巨大的冰塊從冰川斷裂落入海中的時候。
直到目前為止,在南極發現的這類地震非常少。在一篇發表於《地球物理學研究快報》(Geophysical Research Letters)的研究中,我提出了2010年至2023年間在南極發現數百次這類地震的證據,其中大部分發生在思萬斯冰川(Thwaites Glacier)的海洋末端——這就是所謂的「末日冰川」,若其崩塌可能導致海平面快速上升。
冰河地震的產生,是因為高大、纖細的冰山從冰川末端斷裂落入海洋。
當這些冰山傾覆時,它們會與「母」冰川發生劇烈碰撞。這種碰撞會產生強烈的機械地面振動,或稱為地震波,這些地震波會從源頭傳播數千公里。
冰河地震的獨特之處在於,它們不會產生任何高頻地震波。這些高頻波在偵測和定位典型地震源(如地震、火山和核爆炸)方面扮演著至關重要的角色。
由於這種差異,儘管其他地震源數十年來一直被例行記錄,冰河地震卻相對較晚才被發現。
迄今為止偵測到的大多數冰河地震,都位於格陵蘭冰蓋(北半球最大的冰蓋)的冰川末端附近。
格陵蘭的冰河地震規模相對較大。其中最大的與過去二十年朝鮮進行核試驗所引起的地震規模相似。因此,它們已被全球高品質、持續運行的地震監測網絡所偵測到。
格陵蘭的事件會隨季節變化,在夏末時更常發生。近年來,它們也變得更加普遍。這些跡象可能與極地區域全球暖化速率加快有關。
儘管南極是地球上最大的冰蓋,但由傾覆冰山在當地引起的冰河地震的直接證據卻一直難以捉摸。先前大多數嘗試偵測南極冰河地震的努力,都使用了全球地震探測器網絡。
然而,如果南極的冰河地震規模遠小於格陵蘭的,全球網絡可能無法偵測到它們。
在我最新的研究中,我利用南極當地的地震站來尋找這些地震的跡象。我的搜尋結果顯示了超過360次冰川地震事件,其中大部分尚未被納入任何地震目錄。
我偵測到的事件集中在兩個區域,分別是思萬斯冰川和松島冰川(Pine Island Glacier)附近。這兩條冰川是南極海平面上升的最大來源。
思萬斯冰川有時被稱為「末日冰川」。如果它完全崩塌,將使全球海平面上升3公尺,並且它還有可能快速瓦解。
我偵測到的事件中約有三分之二(362件中的245件)位於思萬斯冰川的海洋末端附近。其中大多數事件很可能是由於冰山傾覆引起的冰河地震。
這類事件最強的驅動因素,似乎並非驅動格陵蘭冰河地震季節性行為的年週期暖空氣溫度波動。
相反地,思萬斯冰川冰河地震最活躍的時期,即2018年至2020年,恰逢冰川冰舌流向海洋的加速時期。冰舌速度加快的時期已由衛星觀測獨立證實。
這種速度加快可能由海洋狀況引起,其影響尚待充分理解。
這些發現表明,海洋狀況對海洋末端冰川穩定性的短期影響。這值得進一步探索,以評估該冰川對未來海平面上升的潛在貢獻。
第二大批次的偵測事件發生在松島冰川附近。然而,這些事件始終位於離海岸線60至80公里處,因此不太可能是由冰山傾覆引起的。
這些事件仍然令人費解,需要後續研究。
偵測到與思萬斯冰川冰山斷裂相關的冰河地震,有助於回答幾個重要的研究問題。其中包括思萬斯冰川因海洋、冰層和陸地在與海洋交界處的相互作用而可能不穩定的基本問題。
更深入的理解,可能是在未來幾個世紀內解決目前預測海平面上升方面存在巨大不確定性的關鍵。