今年夏天,一种新的声波将穿越太平洋。这种极其微弱的嗡鸣声是一次重要实验的关键部分。该实验可以推断出大气层中的温室效应气体造成的大气污染是否正在使海洋变暖。

该实验依据被称为声学测温法的原理,反复测量某一声波脉冲穿越数千公里海洋所花费的时间。因为在温水中声波传播速度高于在冷水中的速度,所以使用这种方法就可以测出海洋的水温在一段时间内是否逐渐升高。位于加州莱佐拉的斯克瑞普斯海洋学研究所的瓦尔特 · 英克(Walter Munk)将负责这项由国防部资助的为期30个月、耗资3,500万美元的实验。

很多科学家已经做过发射声波穿越海洋的实验。在2年前,莫克及其同事也曾进行过一项最为大胆的声学测温实验。他们从南印度洋的赫德(Heard)岛发射低频嗡鸣声,在18000公里以外的北美东、西海岸,莫克小组探测到了微弱的声音信号。

这项实验的参加者,西雅图华盛顿大学的罗伯特 · 斯班德尔(Robert Spindel)说:为了这项新的研究,莫克和他的同事们将在美国西海岸和夏威夷群岛上设置声源。该声源可发出功率为250~1000瓦的调质音频信号,而且在新西兰,日本,塔黑蒂(Tahiti)及北太平洋上的库雷(Kuril)岛上将要设置接收站。

因为这种嗡鸣声是在声音通道(Sound Channel)里传播,所以尽管声音并不很强,却可以传播很长距离。声音通道是声波传播速度最慢的一层水域,它位于水面几百米之下,介于表层温暖水域与底层密度较大水域之间。在通道中传播的声波如果离开通道进入上、下水域,将被折射回声音通道。这就保证声波能够横穿海洋。

严格的计算表明,在大气层中聚集的温室效应气体将使距大洋表面1000米以下水域的温度每年升高0.0051℃。但是莫克说,若使用常规方法探测这种极其微小的温度升高是非常困难的,因为地区的温度变化会掩盖这种微小的温升。但是声学测温法使海洋学家们能够分辨出这种微小的变化。莫克解释说,这种方法测量很大范围内的平均温度,所以消除了地区温度变化造成的干扰。如果这次太平洋上的测温实验取得成功,莫克小组希望在全球海洋上建立声源和接收站。

马渭渤译自Science News19933月]