‘การวัดอุณหภูมิในมหาสมุทรจากแผ่นดินไหว’ สามารถปรับปรุงการตรวจสอบอุณหภูมิในทะเลอันกว้างใหญ่ได้คลื่นเสียงที่เดินทางเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตรผ่านมหาสมุทรอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้
ในขณะที่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทำให้โลกร้อนขึ้น
มหาสมุทรก็ดูดซับความร้อนจำนวนมหาศาล เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลง กองเรือทั่วโลกซึ่งมีอุปกรณ์ประมาณ 4,000 เครื่องที่เรียกว่า Argo float กำลังรวบรวมข้อมูลอุณหภูมิจาก 2,000 เมตรบนของมหาสมุทร แต่การเก็บข้อมูลดังกล่าวยังไม่เพียงพอในบางภูมิภาค รวมถึงบริเวณที่ลึกกว่ามหาสมุทรและพื้นที่ใต้น้ำแข็งในทะเล
ดังนั้น Wenbo Wu นักแผ่นดินไหววิทยาที่ Caltech และเพื่อนร่วมงานกำลังพลิกโฉมแนวคิดที่มีอายุหลายสิบปี นั่นคือ การใช้ความเร็วของเสียงในน้ำทะเลเพื่อประเมินอุณหภูมิของมหาสมุทร ในการศึกษาใหม่ ทีมของ Wu ได้พัฒนาและทดสอบวิธีการใช้คลื่นเสียงที่เกิดจากแผ่นดินไหวซึ่งเดินทางข้ามมหาสมุทรอินเดียตะวันออกเพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในน่านน้ำเหล่านั้นตั้งแต่ปี 2548 ถึง 2559
การเปรียบเทียบข้อมูลที่มีข้อมูลที่คล้ายคลึงกันจาก Argo floats และแบบจำลองคอมพิวเตอร์พบว่าผลลัพธ์ใหม่เข้ากันได้ดี การค้นพบดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าเทคนิคที่เรียกว่าการวัดความร้อนจากคลื่นไหวสะเทือนในมหาสมุทรถือเป็นคำมั่นสัญญาในการติดตามผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในพื้นที่มหาสมุทรที่มีการศึกษาน้อย นักวิจัยรายงานในวิทยาศาสตร์ 18 กันยายน
คลื่นเสียงถูกส่งผ่านน้ำโดยการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของน้ำ และที่อุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลเหล่านั้นจะสั่นสะเทือนได้ง่ายขึ้น เป็นผลให้คลื่นเดินทางเร็วขึ้นเล็กน้อยเมื่อน้ำอุ่น แต่การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นมีขนาดเล็กมาก เพื่อให้สามารถวัดได้ นักวิจัยจำเป็นต้องติดตามคลื่นในระยะทางไกลมาก
โชคดีที่คลื่นเสียงสามารถเดินทางได้ไกลในมหาสมุทร
ต้องขอบคุณปรากฏการณ์ประหลาดที่เรียกว่า SOFAR Channel ซึ่งย่อมาจาก Sound Fixing and Ranging ช่อง SOFAR เกิดจากชั้นความเค็มและอุณหภูมิที่แตกต่างกันในน้ำ เป็นชั้นแนวนอนที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำคลื่น ซึ่งนำคลื่นเสียงในลักษณะเดียวกับที่เส้นใยนำแสงนำคลื่นแสง Wu กล่าว คลื่นกระดอนไปมากับขอบบนและล่างของช่องสัญญาณ แต่สามารถเดินทางต่อไปได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เป็นเวลาหลายหมื่นกิโลเมตร ( SN: 7/16/60 )
ในปี 1979 นักสมุทรศาสตร์กายภาพWalter Munkจากนั้นที่สถาบัน Scripps Institution of Oceanography ใน La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย และ Carl Wunsch ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์กิตติคุณที่ MIT และ Harvard University ได้วางแผนที่จะใช้คุณสมบัติของมหาสมุทรเหล่านี้ในการวัดน้ำ อุณหภูมิจากพื้นผิวสู่พื้นทะเล ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า ” การตรวจเอกซเรย์อะคูสติกในมหาสมุทร ” พวกเขาจะส่งสัญญาณเสียงผ่านช่อง SOFARและวัดเวลาที่คลื่นไปถึงเครื่องรับซึ่งอยู่ห่างออกไป 10,000 กิโลเมตร ด้วยวิธีนี้ นักวิจัยหวังว่าจะรวบรวมฐานข้อมูลอุณหภูมิมหาสมุทรทั่วโลก ( SN: 1/26/1991 )
แต่กลุ่มสิ่งแวดล้อมต่างล้อเลียนและหยุดการทดลองในท้ายที่สุดโดยระบุว่าสัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้นอาจมีผลเสียต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล ดังที่ Wunsch ระบุไว้ในคำอธิบายในวารสารScience ฉบับ เดียวกัน
สี่สิบปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาแล้วว่าอันที่จริงแล้วมหาสมุทรเป็นสถานที่ที่มีเสียงดังมาก และสัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้นนั้นอาจจะจางไปเมื่อเทียบกับเสียงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว เสียงภูเขาไฟใต้ทะเล และเสียงครวญครางของภูเขาน้ำแข็งที่ชนกัน นักแผ่นดินไหววิทยา Emile Okal จาก Northwestern University ในเมือง Evanston รัฐอิลลินอยส์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งใหม่นี้
อย่างไรก็ตาม Wu และเพื่อนร่วมงานได้คิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่หลีกเลี่ยงปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม: แทนที่จะใช้สัญญาณที่มนุษย์สร้างขึ้น พวกเขากลับใช้แผ่นดินไหว เมื่อเกิดแผ่นดินไหวใต้ทะเลดังก้อง มันจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นคลื่นไหวสะเทือนที่เรียกว่าคลื่น P และคลื่น S ที่สั่นสะเทือนผ่านพื้นทะเล พลังงานบางส่วนนั้นเข้าสู่น้ำ และเมื่อมันมาถึง คลื่นไหวสะเทือนจะช้าลง กลายเป็นคลื่น T
คลื่น T เหล่านั้นยังสามารถเคลื่อนที่ไปตามช่องสัญญาณ SOFAR ดังนั้น เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของมหาสมุทร Wu และเพื่อนร่วมงานจึงระบุ “ตัวทำซ้ำ” ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวที่ทีมกำหนดว่าจะเกิดขึ้นจากตำแหน่งเดียวกัน แต่เกิดขึ้นในเวลาที่ต่างกัน หวู่กล่าวว่ามหาสมุทรอินเดียตะวันออกได้รับเลือกให้เข้าร่วมการศึกษาพิสูจน์แนวคิดนี้ ส่วนใหญ่เป็นเพราะมีการเคลื่อนไหวทางแผ่นดินไหวอย่างมาก ทำให้เกิดแผ่นดินไหวจำนวนมากเช่นนี้ หลังจากระบุผู้ทำซ้ำกว่า 2,000 รายในช่วงปี 2548-2559 ทีมงานได้วัดความแตกต่างของเวลาการเดินทางของคลื่นเสียงข้ามมหาสมุทรอินเดียตะวันออกซึ่งมีระยะทางประมาณ 3,000 กิโลเมตร
ข้อมูลเผยให้เห็นแนวโน้มความร้อนขึ้นเล็กน้อยในน่านน้ำ ประมาณ 0.044 องศาเซลเซียสต่อทศวรรษ แนวโน้มนั้นคล้ายกับแม้ว่าจะเร็วกว่าเล็กน้อยซึ่งระบุโดยอุณหภูมิแบบเรียลไทม์ที่รวบรวมโดย Argo float Wu กล่าวว่าทีมต่อไปวางแผนที่จะทดสอบเทคนิคนี้กับเครื่องรับที่อยู่ไกลออกไป รวมทั้งนอกชายฝั่งตะวันตกของออสเตรเลีย
