Сейсмические сигналы позволяют исследователям заглянуть под речной лед
Ученые из Швеции, Финляндии и Германии впервые применили сейсмические сигналы для детальных измерений движения наносов и уровня воды в реке, покрытой льдом. Результаты опубликованы в Journal of Geophysical Research: Earth Surface.
Этот метод, обычно используемый для изучения землетрясений, позволил преодолеть ключевую проблему: невозможность видеть подо льдом и опасность прямых измерений. С его помощью исследователи не только отслеживали динамику реки, но и смогли определить тип разрушения ледяного покрова — вызван ли он медленным таянием или механическим движением льдин.
«Поскольку сроки и продолжительность ледяного покрова на северных реках будут меняться в условиях потепления климата, особенно важно измерить и понять, чем отличается динамика рек в условиях ледяного покрова и без него», — отмечает Элииса Лотсари, старший преподаватель Университета Восточной Финляндии. Мониторинг на протяжении всего ледового периода необходим для прогнозирования будущих изменений, ведь ледоход может быть самым динамичным и опасным периодом, вызывающим быструю эрозию русел и паводки.
Исследование проводилось зимой 2018 года на реке Савар в северной Швеции. Три геофона, закопанных на расстоянии 10–40 метров от русла, записывали малейшие вибрации грунта. Анализ частоты и интенсивности сигналов позволил интерпретировать их причину: турбулентность воды, движение песка и гравия по дну или растрескивание льда. Всплеск сигналов растрескивания непосредственно перед исчезновением льда указывает на механический ледоход, а стабильный уровень — на термическое разрушение.
«Эта минимально инвазивная методика позволяет получать поминутную картину всех процессов в реке и вокруг нее. Научившись интерпретировать разные сигналы, мы получаем данные, которые невозможно собрать визуально», — говорит Лина Польви Шёберг, доцент Умеоского университета.