气候变暖将诱发地震，冰川消融是元凶

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长期以来，国际主流科学机构（如IPCC、WMO）的多份报告明确指出，全球变暖通过改变大气环流、海洋温度和水分循环，显著增强了极端天气事件的频率和强度，诸如干旱、热浪和风暴潮等自然灾害常常被归因于此。而最近，有科学家发现气候变暖还有可能增加地震风险。理由是，全球变暖会加速冰川融化，其融水渗入地下会显著增加发生破坏性地震的风险。


阿尔卑斯山最高峰勃朗峰西北侧约10公里处是大若拉斯峰，该峰终年为冰雪覆盖，其北壁风景壮丽、尤其险峻，历来受到登山爱好者追捧。但根据精确地震记录数据，2015年的热浪曾致使大若拉斯峰地区出现小规模的地震。虽然这些微震尚为酿成重大破坏，但小震频也会提升强震概率，这却是一个学界共识。苏黎世联邦理工学院地震学家Toni Kraft与他的同事由此入手，探究了气温上升与地震发生风险的关系。论文发表于Earth and Planetary Science Letters。[1]
 

大若拉斯峰北坡

图源：Wiki 

早在数十年前，科学家就已经认识到：岩层重压下形成的高压水是触发地震的关键因素。其原理在于，液体渗入地下地质结构，例如岩石孔隙、断层和裂缝之中，水压就会降低这些岩石结构的有效正应力，应力降低到一定程度，就会导致滑移的发生。
 
2003年12月10日，台东成功镇附近发生震级6.8级地震，震源深度约10公里，造成东部地区建筑物损毁、山体滑坡，共造成1人重伤、14人轻伤。这次地震就被科学家认为是与降雨存在季节性关联。[2]
 
同样的机制也存在于一些向深层地下注入高压水的人类工程，例如水力压裂开采天然气、废水储存及地热工程等。美国俄克拉荷马州在2014年共发生过585次3.0级或以上的地震。而在1978年到2008年之间，该州平均每年只发生1.6次此规模的地震。地质学家认为，地震很可能与把废水注入深地层有关联，而这些废水有很大部分由水力压裂作业而来。[3]
 

西班牙一场反水力压裂活动中的海报。水力压裂存在诸多环境风险，除了本文述及的地质风险外，水力压力作业往往含有多种添加剂，部分添加剂对土壤和地下水可能造成毒害、污染。


除开降雨和人类活动，全球变暖致使山地冰川融化，同样会向地下释放水分。这正是新研究将气候变化与地震风险上升联系起来的主要逻辑基点。釜山国立大学地震学家金光熙指出，尽管具体过程尚未确证，但新研究正“通过多重证据表明岩石圈正在对气候变化作出响应。"
 
研究人员指出，勃朗峰地区的现有地震记录已显示清晰的季节性规律，这符合冰川的季节性消融情况。夏季末，冰川融水渗入岩层后微震活动会趋于频繁。而初春，由于冬季冰川融水的减少，微震活动又逐渐减弱。研究主要作者之一Verena Simon解释道："我们推测，当融水多到足够在山体中找到渗透通道，整个系统就达到了微震的临界触发点。"
 
Kraft的团队对地震记录进行放大分析，发现2015年的严重热浪融化了当地的高山冰盖后，地震强度和频率出现了突破季节规律的显著跃升。这进一步证明了Kraft等人的看法。
 
事实上，著名的勃朗峰隧道在施工时就已经揭示水体在大若拉斯峰等山体内部快速渗透的情况。二十世纪60年代初，勃朗峰隧道施工时曾遭遇渗水问题，但这些渗水异常纯净，如果它们是缓慢渗透进山体中的，则应含有丰富矿物质。水质纯净，则证明它们渗透过山体的径流速度极快。隧道工程还暴露出阿尔卑斯地区的造山运动所形成的众多断层，而这些构造也恰恰成为了将融水输送至震源区的“黄金通道“。
 
斯坦福大学地震学家William Ellsworth认为，结合地震数据与阿尔卑斯山冰川消融情况建立模型，使得研究图景"异常清晰"：高压水快速渗入了靠近滑移临界点的断层，破坏了相对平衡的结构，成为了"引发地震的最后一根稻草"。他强调到："本质上，地球各处都处于相对临界状态。"
 
但蒙彼利埃大学地球动力学家Philippe Vernant也指出，还需要积累更多年度的数据，并验证阿尔卑斯其他区域是否也存在类似的情况，才能确证气候变暖与地震之间的关联性。他补充道，该区域地震模式复杂，隧道工程引发的山体水文系统变化也可能是影响因素之一。
 
至于气候变暖会不会使阿尔卑斯山地区的城镇和建筑受到影响，Kraft持乐观态度。他认为阿尔卑斯地区理论最大震级为6级，而现有的基础设施多按此标准建造，不必过分担心。但在其他存在大量冰川消融的地区，如喜马拉雅山脉等地区，更大规模的冰川消融则可能导致更强的地震，因此该研究所揭示的机制应当为各地防震工作统筹考虑。
 
值得一提的是，此前也有研究从其他方面探究冰川消融与地震之间的联系。2018年的一项研究显示，加拿大的冰川湾国家公园附近的冰川消融情况，影响了该地区的地震发生模式。该研究认为，原来覆盖冰川的区域，在冰川消融后，该区域地质结构所承受的压力减轻，地面会“回弹”，而地幔则会沿着回弹方向向上回流。研究人员将1920年以来的地震数据，与冰川消融的应力模型进行对比，认为两者之间存在影响关系。研究估计，在1770年后发生的震级大于5级的地震中，至少有23次是由冰川消融、变化所导致的。[4]


气候变暖是毋庸置疑的。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）明确给出了人类活动对地球温度的影响情况：“人为影响正在使得大气、海洋和陆地变暖；相对于1850—1900年，人类活动导致2010—2019年全球气温上升了1.07℃。” 


但气候变暖和各种自然灾害发生频率之间的关系，一直是科学家们致力探索的目标。在这类分析中，极端天气气候事件被视作是与气候变暖联系最紧密的。但是，自然界内部的诸多联系很多时候并没有得到充分揭示，因而气候变化影响的广泛性有时候并没有得到正确的估计。然而，大型自然灾害动辄关系到千万人的生命，这方面的研究需要科学、公众给予更多的重视。

参考文献：
[1]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25001712
[2]https://scweb.cwa.gov.tw/zh-tw/liquefaction/details/190129
[3]https://explorer.aapg.org/story?articleid=22997
[4]https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JB020411