Гидрофоны договора о запрещении ядерных испытаний помогают контролировать температуру океана

Гидрофоны, развернутые в океане в рамках сейсмоакустической сети мониторинга Организации по Договору о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (CTBTO), могут предоставить более точные данные об изменении температуры океана с течением времени. Об этом сообщили исследователи на ежегодном собрании Сейсмологического общества Америки (SSA) в 2023 году.

Поиск новых способов мониторинга температуры океана важен для определения темпов потепления, повышения уровня моря и климатически обусловленных схем океанической циркуляции на фоне роста глобальной средней температуры.

Звуковые волны от землетрясений, называемые T-волнами, распространяются быстрее между источником и детектирующими их гидрофонами, когда вода между этими точками теплее. Это позволяет использовать данные T-волн для оценки крупномасштабных средних изменений температуры океана в рамках метода, известного как сейсмическая океанская термометрия. Прибрежные наземные станции часто плохо детектируют эти волны, которые сначала возникают в твердой земле при землетрясении, а затем преобразуются в акустические волны, распространяющиеся в воде.

Используя два гидрофона CTBTO в Индийском океане, исследователи смогли зафиксировать T-волны от землетрясений (магнитудой 4 и менее). Их анализ позволил отследить потепление за десятилетия и сезонные колебания температуры океана, а также обнаружить энергетические вихри циркуляции — мезомасштабные эдди.

Как отметил Вэньбо У из Океанографического института Вудс-Хоул, предыдущие исследования в этой области опирались на сигналы от активных источников, создаваемых искусственными взрывами. «Я думаю, ключевое отличие нашего подхода в том, что мы измеряем природные землетрясения». Гидрофоны обеспечивают гораздо лучшее соотношение сигнал/шум при детектировании T-волн даже от небольших землетрясений, что значительно расширяет объем полезных данных.

Этот метод может быть особенно полезен в регионах с низкой естественной сейсмичностью, например, в Атлантическом океане, увеличивая общее количество пригодных для анализа источников землетрясений. Анализ T-волн разной частоты, распространяющихся на разных глубинах, позволяет получать «вертикальный срез» температурных характеристик в толще воды.

Сейсмическая океанская термометрия дополняет другие методы мониторинга, такие как автономные поплавки Argo и гидрографические съемки с судов, у каждого из которых есть свои ограничения. Данные с гидрофонов могут помочь расширить общий набор данных об изменениях температуры в океанах и детально изучить более мелкие региональные особенности.