Джули Альбарик из Бургундского университета Франш-Конт, когда она работала в NORSAR (Норвегия), и ее коллеги использовали данные, собранные из различных сейсмических сетей и активных сейсмических экспериментов, чтобы узнать больше о сейсмической среде долины Адвентдален на Шпицбергене и узнать больше о динамике вечной мерзлоты в регионе.
Исследователи смогли обнаружить сезонные колебания скорости сейсмических волн, которые они связывают с изменениями ледосодержания неглубоких (от 2 до 4 метров) вечной мерзлоты. Сейсмические волны движутся быстрее через твердые материалы, такие как камни и лед, и медленнее через более жидкие или более мягкие материалы.
Неглубокая вечная мерзлота чувствительна к сезонным изменениям температуры, что объясняет сезонные колебания сейсмической скорости, обнаруженные Альбариком, Даниэлой Кун из NORSAR и их коллегами.
Но исследователи также обнаружили линейную тенденцию к снижению скорости в период с 2009 по 2011 год после анализа данных, собранных постоянной сейсмической сетью в этом районе, что указывает на все более тающий слой вечной мерзлоты.
«Насколько нам известно, это первое исследование, показывающее этот долгосрочный тренд скорости», – сказал Альбарик. «Наше исследование демонстрирует, что стоит поддерживать постоянные обсерватории, такие долгосрочные сборы данных ценны, и что могут появиться варианты использования данных, которые не были в центре внимания первоначальной установки."
Исследователи ищут способы мониторинга вечной мерзлоты, потому что ее стабильность может оказать значительное влияние на глобальный климат, а повсеместное таяние может привести к увеличению выбросов парниковых газов.
По словам Албарика, сейсмический мониторинг может быть мощным инструментом для обнаружения изменений вечной мерзлоты, тем более что данные записываются непрерывно, в отличие от некоторых других геофизических методов. «Кроме того, сейсмические методы очень чувствительны и, в зависимости от геометрии сети, они позволяют нам нацеливаться на разные глубины и покрывать большие площади, что позволяет нам расширять очень локализованные наблюдения, обеспечиваемые измерениями температуры в скважине."
Шум внешней сейсмической активности на Свальбарде состоит из объемных волн (которые проходят через недра Земли), а также прерывистых поверхностных волн, возникающих, когда средняя температура поднимается выше точки замерзания. Исследовательская группа предполагает, что эти поверхностные волны имеют криогенное происхождение.
Кун отметил, что сложная арктическая среда затрудняет развертывание, обслуживание и получение данных из сетей. "Летом, например, долина заполняется широкой плетистой рекой, которая ограничивает места для установки постоянных сейсмометров. Зимой низкие температуры, снег и лед являются суровыми условиями для оборудования и сокращают время, в течение которого можно получать электроэнергию от солнечных батарей."
«Очевидно, что метеорологические условия затрудняют полевые работы, – добавил Альбарик, – особенно при установке станций и использовании клавиатуры без перчаток при температурах ниже -30 ° C."