Gdy fale oceaniczne wznoszą się i opadają, wywierają nacisk zarówno na dno morskie, jak i struktury poniżej. Tym samym generują fale sejsmiczne. Są tak potężne i rozległe, że sejsmografy odbierają je jako jednostajne dudnienie. W ostatnich dziesięcioleciach sygnał ten staje się coraz bardziej intensywny. Naukowcy łączą to z coraz bardziej burzliwymi morzami, a co za tym idzie z wyższymi falami oceanicznymi.

Coraz wyższe fale oceaniczne

W opublikowanym na łamach czasopisma „Nature Communications” badaniu profesor geofizyki Uniwersytetu Stanowego w Kolorado Richard Aster oraz jego grupa badawcza, prześledzili ten wzrost na przestrzeni ostatnich czterech dekad. Analizowane przez naukowców globalne dane, wraz z innymi oceanicznymi, satelitarnymi i regionalnymi badaniami sejsmicznymi, pokazują trwający od dziesięcioleci wzrost energii fal, który zbiega się z rosnącymi sztormami przypisywanymi również rosnącym globalnym temperaturom.

Tylko co wspólnego mogą mieć globalne sieci sejsmograficzne oraz ocieplenie klimatu? Sejsmografy kojarzymy głównie z urządzeniami rejestrującymi wstrząsy w skorupie planety oraz pozwalającymi dzięki temu tworzyć obrazy wnętrza danego ciała niebieskiego. Ale te wyjątkowo czułe instrumenty rejestrują również inne zjawiska sejsmiczne. W tym te generowane przez działalność człowieka, oraz zjawiska naturalne: erupcje wulkanów, uderzenia meteorytów czy trzęsienia lodowców. Wychwytują również te wywołane działaniem wiatru i wody.

Fale oceaniczne i sejsmiczne

Okazuje się, że najbardziej powszechnym sejsmicznym sygnałem tła jest huk wytwarzany przez sztormowe fale oceaniczne. Fale oceaniczne generują sygnały mikrosejsmiczne na dwa sposoby:

  • Pierwszym jest tzw. mikrosejsm wtórny, który pulsuje w okresie od około 8 do 14 sekund. Gdy grupy fal przemieszczają się po oceanach w różnych kierunkach, interferują ze sobą, powodując zmiany ciśnienia na dnie morskim.
  • Drugi sposób, w jaki fale oceaniczne generują globalne sygnały sejsmiczne, nazywa się pierwotnym procesem mikrosejsmicznym. Sygnały te są wywołane przez przemieszczające się fale oceaniczne bezpośrednio popychające i ciągnące dno morskie. Ponieważ ruchy wody w falach gwałtownie spadają wraz z głębokością, dzieje się tak w regionach, w których głębokość wody jest mniejsza niż ok. 300 metrów. Pierwotny sygnał mikrosejsmiczny jest widoczny w danych sejsmicznych jako jednostajny szum z okresem od 14 do 20 sekund.

Wzrost na przestrzeni dekad

W opublikowanym w „Nature Communications” badaniu naukowcy poddali analizie historyczną intensywność mikrosejsmu pierwotnego do późnych lat 1980., zebraną z 52 lokalizacji sejsmografów na całym świecie.

– Stwierdziliśmy, że 41 z tych stacji wykazało bardzo znaczący i postępujący wzrost energii na przestrzeni dziesięcioleci – wyjaśnia prof. Richard Aster. – Wyniki wskazują, że uśredniona globalnie energia fal oceanicznych do końca XX wieku rosła w średnim tempie 0,27% rocznie. Jednak od początku naszego wieku ten uśredniony globalnie wzrost stawki doszedł już do 0,35% rocznie – dodaje naukowiec.

Naukowcy podkreślają, iż największą ogólną energię mikrosejsmiczną zarejestrowano w bardzo burzliwych regionach Oceanu Południowego w pobliżu Półwyspu Antarktyda.

Rekordowe sztormy

– Wyniki pokazują jednak, że fale na Północnym Atlantyku nasiliły się najszybciej w ostatnich dziesięcioleciach w porównaniu z poziomami historycznymi. Jest to zgodne z ostatnimi badaniami sugerującymi, że intensywność sztormów na północnym Atlantyku i zagrożenia przybrzeżne rosną. Sztorm Ciarán, który w listopadzie 2023 r. uderzył w Europę potężnymi falami i wiatrami o sile huraganu, był tylko jednym z rekordowych przykładów – twierdzi Aster.

Trwające od dziesięcioleci zapisy mikrosejsmu pokazują również sezonową huśtawkę silnych zimowych burz między półkulą północną i południową. Uchwycono w nim tłumiące fale skutki wzrostu i kurczenia się lodu morskiego na Antarktydzie, a także wieloletnie wzloty i upadki związane z cyklami El Niño i La Niña oraz ich długoterminowy wpływ na fale oceaniczne i sztormy.

Zapobiec katastrofie

Te i inne niedawne badania sejsmiczne uzupełniają wyniki badań klimatu i oceanów, które pokazują, że sztormy i fale nasilają się wraz z ocieplaniem się klimatu.

Dodajmy, że oceany pochłonęły około 90% nadmiaru ciepła będącego pokłosiem rosnącej w ostatnich dziesięcioleciach emisji gazów, spowodowanej działalnością człowieka. Ta nadwyżka energii może przełożyć się na bardziej niszczycielskie fale i potężniejsze burze.

– Nasza analiza jest kolejnym ostrzeżenie dla ludności zamieszkującej nabrzeża. Pokazujemy rosnące zagrożenie coraz potężniejszymi falami oceanicznymi,  które uderzając w linie brzegowe mogą uszkadzać infrastrukturę i wywoływać erozję lądu – wyjaśnia naukowiec

– Skutki rosnącej energii fal są dodatkowo potęgowane przez ciągły wzrost poziomu mórz, napędzany przez zmianę klimatu i osiadanie. To sprawia, iż musimy poważnie traktować konieczność łagodzenia zmian klimatycznych. Konieczne jest też zweryfikowanie naszego podejścia do infrastruktury nabrzeżnej oraz strategii ochrony środowiska – podsumowuje.

Źródło: Nature Communications, The Conversation