Die Verfolgung von Erdbeben unter Wasser hilft Wissenschaftlern, die Erwärmung des Ozeans zu untersuchen

20. September 2020 durch Steve Hanley

---

Fast jedes Fahrzeug verfügt über ein Kühlsystem. Unabhängig davon, ob ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor verwendet wird, wird während des Betriebs Wärme erzeugt, und diese Wärme muss so gesteuert werden, dass die Maschine ordnungsgemäß funktioniert. Ist dies nicht der Fall, kann der Kühler überkochen oder die Batterie könnte sich entzünden. In jedem Fall können die Folgen katastrophal sein. Die Weltmeere sind das Kühlsystem für die Erde. Tatsächlich absorbieren sie bis zu 95% der überschüssigen Wärme in der Atmosphäre. Und wenn sich die Ozeane überhitzen, werden die Folgen für die Menschheit in der Tat schlimm sein.

Es ist einfach, eine Temperaturanzeige in das Kühlsystem eines Fahrzeugs einzubauen, um zu warnen, wenn das Kühlmittel zu heiß wird. Das Messen der Temperatur der Ozeane ist viel schwieriger. Oberflächentemperaturen sind relativ einfach zu überwachen, aber die Bestimmung der Temperatur der tiefsten Teile des Ozeans war bisher fast unmöglich. In Wahrheit wissen wir mehr über den Mond, den Mars und die Ringe des Saturn als über die tiefsten Teile der Ozeane, wo das Wasser mehrere Meilen tief sein kann.

Im Jahr 1951 veröffentlichte Rachel Carson Das Meer um uns herum, ein wunderschön geschriebenes Buch über die Ozeane, das im Klartext alles erklärte, was wir damals über sie wussten. Ich habe es im letzten Sommer gelesen und viel gelernt, was ich über den Ozean nicht wusste. In Wahrheit hat sich unser Wissen über die tiefen Ozeane seit der Veröffentlichung von Carsons Buch kaum weiterentwickelt, obwohl die Menschen seitdem auf dem Mond gestanden haben.

Ozeanographen haben jetzt Zugriff auf das ARGO-System, eine Sammlung von Bojen, die bis zu 2000 Meter tief abfallen können, um Dinge wie Salzgehalt und Temperatur zu messen, und dann an die Oberfläche steigen, wo solarbetriebene Sender die Daten an Ozeanographen auf der ganzen Welt senden. ARGO ist ein mächtiges Werkzeug, das jedoch nur einen winzigen Teil der Weltmeere abdeckt. Jetzt Wissenschaftler bei CatTech sagen, sie haben ein System entwickelt, das Daten über Tiefsee-Temperaturen liefern und Veränderungen verfolgen kann, die Jahrzehnte zurückreichen.

Wie ist das möglich? Wenn Sie in der Ferne eine Sirene hören, wird der Ton höher, wenn sich die Quelle Ihnen nähert, und leiser, wenn sie verschwindet. Das ist bekannt als die Doppler-Verschiebung. Diese Verschiebung kann elektronisch decodiert werden, um zu bestimmen, wie schnell sich die Schallquelle bewegt. Die Wissenschaftler von CalTech stellten fest, dass die Geräusche von Unterwassererdbeben große Entfernungen durch das Wasser zurücklegen. Wie schnell sie sich fortbewegen, hängt jedoch von der Temperatur des Wassers ab, durch das sie sich bewegen. Messen Sie sorgfältig die Zeit, die diese Geräusche benötigen, um sich unter Wasser zu bewegen, und berechnen Sie die Wassertemperatur.

Und hier ist der Kicker. Es gibt Aufzeichnungen dieser Geräusche aus einigen Regionen der Welt, die Jahrzehnte zurückreichen. Daher ist es jetzt erstmals möglich, die erforderlichen Berechnungen über einen längeren Zeitraum durchzuführen und die Änderungen aufzuzeichnen. Jörn Callies ist Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften und -technik an der Caltech und Mitautor einer in der 18. September Ausgabe von Science. Er sagt, dass Erdbebengeräusche stark sind und lange Strecken durch den Ozean zurücklegen, ohne dass sie wesentlich geschwächt werden, was die Überwachung erleichtert.

Wenbo Wu, Postdoktorand für Geophysik und Hauptautor der Arbeit, erklärt, dass bei einem Erdbeben unter dem Ozean der größte Teil seiner Energie durch die Erde fließt, ein Teil davon jedoch als Schall ins Wasser übertragen wird. Diese Schallwellen breiten sich vom Epizentrum des Bebens nach außen aus, genau wie seismische Wellen, die sich durch den Boden bewegen, aber die Schallwellen bewegen sich mit einer viel langsameren Geschwindigkeit. Infolgedessen erreichen Bodenwellen zuerst eine seismische Überwachungsstation, gefolgt von den Schallwellen, die als sekundäres Signal desselben Ereignisses erscheinen. Der Effekt ähnelt in etwa dem, wie Sie den Blitz oft blitzschnell sehen können, bevor Sie seinen Donner hören.

„Diese Schallwellen im Ozean können mit Seismometern in einer viel größeren Entfernung als Donner klar aufgezeichnet werden – aus Tausenden von Kilometern Entfernung“, sagt Wu. "Interessanterweise sind sie sogar noch lauter als die Schwingungen, die sich tief in der festen Erde ausbreiten und von Seismologen häufiger verwendet werden." Die Schallgeschwindigkeit im Wasser nimmt mit steigender Wassertemperatur zu, sodass die Zeitdauer, die ein Schall benötigt, um eine bestimmte Strecke im Ozean zurückzulegen, verwendet werden kann, um die Wassertemperatur abzuleiten.

„Der Schlüssel ist, dass wir wiederholte Erdbeben verwenden – Erdbeben, die immer wieder am selben Ort auftreten“, fügt Wu hinzu. "In diesem Beispiel betrachten wir Erdbeben, die vor Sumatra in Indonesien auftreten, und wir messen, wann sie im zentralen Indischen Ozean ankommen. Es dauert ungefähr eine halbe Stunde, bis sie diese Strecke zurückgelegt haben, wobei die Wassertemperatur einen Unterschied von etwa einer Zehntelsekunde verursacht. Es ist eine sehr kleine Bruchänderung, aber wir können sie messen. "

Da die Forscher ein Seismometer verwenden, das sich seit 2004 am selben Ort im zentralen Indischen Ozean befindet, können sie auf die Daten zurückblicken, die sie beispielsweise bei jedem Erdbeben in Sumatra gesammelt haben, und die Temperatur des Ozeans bei bestimmen diese Zeit. "Wir verwenden kleine Erdbeben, die zu klein sind, um Schaden zu verursachen oder überhaupt von Menschen gefühlt zu werden", sagt Wu. "Das Seismometer kann sie jedoch aus großen Entfernungen erfassen und so große Änderungen der Meerestemperatur auf einem bestimmten Pfad in einer Messung überwachen."

Der Prozess kann Temperaturänderungen von nur einem Tausendstel Grad erfassen. Mit nur den Daten aus dem Sumatra-Gebiet sagen die Forscher, dass die Temperatur des Indischen Ozeans in den letzten zehn Jahren um 0,044 Grad Celsius gestiegen ist, ein Ergebnis, das gut mit den Daten des ARGO-Netzwerks korreliert. Tatsächlich legen die vorläufigen Ergebnisse nahe, dass sich die Ozeane schneller erwärmen als vorhergesagt, obwohl diese Ergebnisse vorläufig sind.

Das neue Forschungsinstrument ist „ziemlich außergewöhnlich und sehr vielversprechend“, sagt Susan Wijffels, Leiterin des ARGO-Projekts am Woods Hole Oceanographic Institute. Das Besondere an der neuen Technik ist, dass Forscher damit alte seismische Aufzeichnungen untersuchen können, die vor dem Beginn des ARGO-Projekts erstellt wurden. "Was für ein Geschenk an die Klimagemeinschaft das wäre", sagt sie.

Da Unterwasser-Erdbeben auf der ganzen Welt auftreten, ist Callies der Ansicht, dass es möglich sein sollte, das System zur Überwachung der Wassertemperaturen in allen Weltmeeren zu erweitern. “Wir glauben, dass wir dies in vielen anderen Regionen tun können, und hoffen, dass wir dies tun können um zu den Daten darüber beizutragen, wie sich unsere Ozeane erwärmen. “ Wu fügt hinzu, dass die Implementierung auf globaler Basis recht kostengünstig wäre, da die Technik vorhandene Infrastrukturen und Geräte nutzt.

Natürlich ist es eine Sache, solche Informationen zur Verfügung zu haben. Darauf zu reagieren ist eine andere. In der heutigen Welt gibt es eine Reihe mächtiger Unternehmen, die es vorziehen, Klebeband über ein globales Temperaturmessgerät zu kleben, um die bevorstehende Gefahr zu verschleiern. Sie sind nur zu glücklich, Gewinne vor die Menschen zu stellen, und wissen kaum, dass es keine Gewinne geben wird, wenn es keine Menschen gibt. Es gibt auch einen Anti-Wissenschaftskult, der jede Wissenschaft aktiv verunglimpft. Jede dieser Kräfte könnte Maßnahmen verzögern, um die Faktoren anzugehen, die zu einer Überhitzung unseres Planeten führen, bis Korrekturmaßnahmen unmöglich werden.

Zu wissen, wie die Meerestemperaturen steigen, ist eine wichtige Information, aber die Überwindung der Kabale der Unwissenheit und Dummheit, die sich dem Ignorieren der globalen Erwärmung widmet, ist noch wichtiger. Stimmen Sie bei den bevorstehenden Wahlen so ab, als ob Ihr Leben davon abhängt, weil es so ist.

---

Schätzen Sie die Originalität von CleanTechnica? Erwägen Sie, ein CleanTechnica-Mitglied, Unterstützer oder Botschafter zu werden – oder ein Benutzer von Patreon.

Melden Sie sich kostenlos an täglicher Newsletter oder wöchentlicher Newsletter nie eine Geschichte verpassen.

Haben Sie einen Tipp für CleanTechnica, möchten Sie Werbung schalten oder einen Gast für unseren CleanTech Talk-Podcast vorschlagen? Kontaktieren Sie uns hier.

---

Neueste Cleantech Talk Episode

---

Stichworte: ARGO-Projekt, Caltech, globale Heizung, Meerestemperaturen, seismische Schallverfolgung