文献阅读（十一）

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摘要

  本文利用西南极附近冰盖分界营地的背景噪声层析成像技术，构建了上覆100米范围内的高分辨率剪切波速度（VS）模型。这是通过联合反演瑞利波相速度和H/V比率实现的，其信噪比分别通过三站干涉测量法和相位匹配滤波器得到增强。VS显示在顶部5米内急剧增加（0.04-0.9 km/s），在大约8-12米处有明显界面，随后在10到45米深度之间逐渐增加（1.2-1.8 km/s），并在约65米处达到2 km/s。压缩波速度和经验得到的密度剖面与主动源射击实验中潜水波的Herglotz-Wiechert反演结果以及冰芯分析的结果相吻合。我们的方法提供了一种工具，用于表征雪层和浅层冰柱的高分辨率属性，这有助于推断更深层冰盖的物理属性，从而有助于提高对地球冰冻圈的理解。

相关研究的重要性

  1. 气候变化影响：南极冰盖保存了关于过去环境条件、气候变化影响的重要信息，对于预测未来海平面上升至关重要。
  2. 海平面上升预测：西南极冰盖（WAIS）对海洋温度的变化非常敏感，其融化可能导致高达3米的海平面上升。

前人研究及不足

  • Zhang et al., 2022：通过环境噪声层析成像技术构建了上层300米的剪切波速度（VS）模型，但在上层雪层的分辨率有限，且预测的瑞利波相速度在频率超过25 Hz时持续超过观测值。

本文使用的数据和方法

  • 数据：使用了Thwaites跨学科边缘演化（TIME）项目期间收集的一周长的环境噪声数据。
  • 方法：
    • 三站干涉测量法：增强基模瑞利波。
    • 相位匹配滤波器：提高H/V比率测量的质量。
    • 联合反演：Vph和H/V比率，以获得高分辨率的VS模型。
    • Herglotz-Wiechert反演（HWI）：独立验证模型，使用主动源射击实验中潜水波的数据。

本文结果

  • 获得了高分辨率的VS模型，揭示了雪层的显著垂直变化和微妙的水平不均匀性。
  • 经验转换得到的密度剖面为雪层压实过程提供了宝贵见解，并与冰芯分析的测量结果一致。

本文创新之处和贡献

  • 利用环境噪声数据，通过先进的去噪技术和联合反演方法，显著提高了雪层特别是最上层约20米分辨率的刻画。
  • 该方法可以扩展到长期监测更大区域，为冰盖动力学的预测模型提供数据支持。

本文不足

  • 文章中并未明确指出研究的局限性，但可能包括信噪比提升技术的局限性、模型对P波速度（VP）的敏感度有限，以及对环境噪声的假设可能带来的影响。

数据可用性声明

  • 本研究中使用的数据波形可在EarthScope Consortium PH5 Web Services下获取。