氣候變暖將誘發(fā)地震，冰川消融是元兇

長期以來，國際主流科學機構（如IPCC、WMO）的多份報告明確指出，全球變暖通過改變大氣環(huán)流、海洋溫度和水分循環(huán)，顯著增強了極端天氣事件的頻率和強度，諸如干旱、熱浪和風暴潮等自然災害常常被歸因于此。而最近，有科學家發(fā)現氣候變暖還有可能增加地震風險。理由是，全球變暖會加速冰川融化，其融水滲入地下會顯著增加發(fā)生破壞性地震的風險。

阿爾卑斯山最高峰勃朗峰西北側約10公里處是大若拉斯峰，該峰終年為冰雪覆蓋，其北壁風景壯麗、尤其險峻，歷來受到登山愛好者追捧。但根據精確地震記錄數據，2015年的熱浪曾致使大若拉斯峰地區(qū)出現小規(guī)模的地震。雖然這些微震尚為釀成重大破壞，但小震頻也會提升強震概率，這卻是一個學界共識。蘇黎世聯邦理工學院地震學家Toni Kraft與他的同事由此入手，探究了氣溫上升與地震發(fā)生風險的關系。論文發(fā)表于Earth and Planetary Science Letters。[1]

大若拉斯峰北坡

圖源：Wiki

早在數十年前，科學家就已經認識到：巖層重壓下形成的高壓水是觸發(fā)地震的關鍵因素。其原理在于，液體滲入地下地質結構，例如巖石孔隙、斷層和裂縫之中，水壓就會降低這些巖石結構的有效正應力，應力降低到一定程度，就會導致滑移的發(fā)生。

2003年12月10日，臺東成功鎮(zhèn)附近發(fā)生震級6.8級地震，震源深度約10公里，造成東部地區(qū)建筑物損毀、山體滑坡，共造成1人重傷、14人輕傷。這次地震就被科學家認為是與降雨存在季節(jié)性關聯。[2]

同樣的機制也存在于一些向深層地下注入高壓水的人類工程，例如水力壓裂開采天然氣、廢水儲存及地熱工程等。美國俄克拉荷馬州在2014年共發(fā)生過585次3.0級或以上的地震。而在1978年到2008年之間，該州平均每年只發(fā)生1.6次此規(guī)模的地震。地質學家認為，地震很可能與把廢水注入深地層有關聯，而這些廢水有很大部分由水力壓裂作業(yè)而來。[3]

西班牙一場反水力壓裂活動中的海報。水力壓裂存在諸多環(huán)境風險，除了本文述及的地質風險外，水力壓力作業(yè)往往含有多種添加劑，部分添加劑對土壤和地下水可能造成毒害、污染。

除開降雨和人類活動，全球變暖致使山地冰川融化，同樣會向地下釋放水分。這正是新研究將氣候變化與地震風險上升聯系起來的主要邏輯基點。釜山國立大學地震學家金光熙指出，盡管具體過程尚未確證，但新研究正“通過多重證據表明巖石圈正在對氣候變化作出響應。"

研究人員指出，勃朗峰地區(qū)的現有地震記錄已顯示清晰的季節(jié)性規(guī)律，這符合冰川的季節(jié)性消融情況。夏季末，冰川融水滲入巖層后微震活動會趨于頻繁。而初春，由于冬季冰川融水的減少，微震活動又逐漸減弱。研究主要作者之一Verena Simon解釋道："我們推測，當融水多到足夠在山體中找到滲透通道，整個系統就達到了微震的臨界觸發(fā)點。"

Kraft的團隊對地震記錄進行放大分析，發(fā)現2015年的嚴重熱浪融化了當地的高山冰蓋后，地震強度和頻率出現了突破季節(jié)規(guī)律的顯著躍升。這進一步證明了Kraft等人的看法。

事實上，著名的勃朗峰隧道在施工時就已經揭示水體在大若拉斯峰等山體內部快速滲透的情況。二十世紀60年代初，勃朗峰隧道施工時曾遭遇滲水問題，但這些滲水異常純凈，如果它們是緩慢滲透進山體中的，則應含有豐富礦物質。水質純凈，則證明它們滲透過山體的徑流速度極快。隧道工程還暴露出阿爾卑斯地區(qū)的造山運動所形成的眾多斷層，而這些構造也恰恰成為了將融水輸送至震源區(qū)的“黃金通道“。

斯坦福大學地震學家William Ellsworth認為，結合地震數據與阿爾卑斯山冰川消融情況建立模型，使得研究圖景"異常清晰"：高壓水快速滲入了靠近滑移臨界點的斷層，破壞了相對平衡的結構，成為了"引發(fā)地震的最后一根稻草"。他強調到："本質上，地球各處都處于相對臨界狀態(tài)。"

但蒙彼利埃大學地球動力學家Philippe Vernant也指出，還需要積累更多年度的數據，并驗證阿爾卑斯其他區(qū)域是否也存在類似的情況，才能確證氣候變暖與地震之間的關聯性。他補充道，該區(qū)域地震模式復雜，隧道工程引發(fā)的山體水文系統變化也可能是影響因素之一。

至于氣候變暖會不會使阿爾卑斯山地區(qū)的城鎮(zhèn)和建筑受到影響，Kraft持樂觀態(tài)度。他認為阿爾卑斯地區(qū)理論最大震級為6級，而現有的基礎設施多按此標準建造，不必過分擔心。但在其他存在大量冰川消融的地區(qū)，如喜馬拉雅山脈等地區(qū)，更大規(guī)模的冰川消融則可能導致更強的地震，因此該研究所揭示的機制應當為各地防震工作統籌考慮。

值得一提的是，此前也有研究從其他方面探究冰川消融與地震之間的聯系。2018年的一項研究顯示，加拿大的冰川灣國家公園附近的冰川消融情況，影響了該地區(qū)的地震發(fā)生模式。該研究認為，原來覆蓋冰川的區(qū)域，在冰川消融后，該區(qū)域地質結構所承受的壓力減輕，地面會“回彈”，而地幔則會沿著回彈方向向上回流。研究人員將1920年以來的地震數據，與冰川消融的應力模型進行對比，認為兩者之間存在影響關系。研究估計，在1770年后發(fā)生的震級大于5級的地震中，至少有23次是由冰川消融、變化所導致的。[4]

氣候變暖是毋庸置疑的。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告（AR6）明確給出了人類活動對地球溫度的影響情況：“人為影響正在使得大氣、海洋和陸地變暖；相對于1850—1900年，人類活動導致2010—2019年全球氣溫上升了1.07℃。”

但氣候變暖和各種自然災害發(fā)生頻率之間的關系，一直是科學家們致力探索的目標。在這類分析中，極端天氣氣候事件被視作是與氣候變暖聯系最緊密的。但是，自然界內部的諸多聯系很多時候并沒有得到充分揭示，因而氣候變化影響的廣泛性有時候并沒有得到正確的估計。然而，大型自然災害動輒關系到千萬人的生命，這方面的研究需要科學、公眾給予更多的重視。

參考文獻：

[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