地震学者提出洋盆尺度深层海水的温度变化测量新方法

气候变化是公众及学者高度关注的问题。大气中二氧化碳等温室气体浓度的上升，导致了气候系统中热量增加（excess energy），而海洋吸收了其中90%以上的热量，因此海洋在气候变化中起到关键的作用。然而，深层海水温度实测资料严重不足，人们对于海洋深处的温度变化特征了解十分有限，这制约了科学家对长期气候变化的深入认识。针对此难题，美国加州理工学院地震学实验室博士吴文波、助理教授詹中文以及精密测量院大地测量与地球动力学国家重点实验室研究员倪四道三位地震学者提出了利用地震T波测量深海温度变化的新方法，在与物理海洋学家合作的基础上，获得了2005-2016年期间的赤道东印度洋深层海水温度多时间尺度的变化特征。该方法为物理海洋学及气候变化研究提供了新手段。相关研究发表在国际学术期刊《科学》（Science）上。

地震T波是海区地震激发的弹性波在海底转换而成的水声波，可以在海洋SOFAR通道中长距离传播，其传播时间可以敏感地反映海水声速，从而用于可靠地反演海水温度变化。该地震学团队在2004年印尼大地震之后，开展了地震T波、定点持续噪声源、地震背景噪声等与海洋有关的研究。该团队对苏门答腊地区的大量地震波形进行了分析，发现了丰富的重复地震事件。在此基础上，他们准确测量了一系列重复地震的T波到时微弱变化，重构了2005-2016年期间T波到时变化的时间序列；基于先进的地震波传播算法，计算得到了T波对海水温度变化的敏感核函数，对比已有物理海洋学的观测与大洋环流模式，验证了该方法的可靠性，并获得了赤道东印度洋深层海水温度随时间变化的特征。该项研究揭示了赤道东印度洋的深层海水温度存在准双周、半年和年周期等变化，而且新方法测量得到的温度存在十年的线性增长趋势，明显高于以前的研究结果。该方法可以利用已经积累的大量T波资料，获得过去几十年大洋深处海水温度变化特征，从而为全球气候变化研究提供新手段。

该研究成果于9月18日在国际学术期刊《科学》（Science）上以Report形式发表。该期刊邀请了世界著名海洋学家、美国麻省理工学院Carl Wunsch教授撰写了Perspective栏目评述文章，高度肯定了论文的研究成果，认为“该工作展示了经典地震学与物理海洋学学科交叉的优势，有望为建立全新的地球海洋观测系统打开新的思路”。此外，ARGO负责人Susan Wijffels教授认为“该工作相当卓越，非常有前景”(quite extraordinary and very promising)。加州理工学院吴文波博士为论文的第一作者及通讯作者。精密测量院大地测量与地球动力学国家重点实验室为论文的第二署名单位。

此项研究得到了国家自然科学基金、中科院先导专项的资助。　　

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图3，地震T波的实测到时变化与海洋学预测值对比图