说起联名，光奶茶圈的品牌联名就数都数不完，对此日渐消瘦的钱包对此表示：真实。而科研的“跨界联名”——交叉学科研究则常有科学前沿level的产出。咱们今天就从天、地、人、风、水的角度盘一盘这个学科交叉“显眼包”——地球物理学研究中的地震波法。
你可能会疑惑，地震波，不是研究地震才需要的么。其实人们早已打开思路，利用地震波给地球做“CT”、监测核武器和矿坑安全，算不上稀奇。
再来听听接下来的几个项目：深海温度测量、地下水化学成分变化及流体行为监测、风暴监测、海洋舰船目标的识别与定位。天上、地下、水里、海里、甚至还有军事！
这天马行空的风格，谁看了不得说一声，脑洞真大。
与海“斗”
地震波法测海温，为全球气候变暖提供新证据
海洋温度监测对于研究全球气候变暖非常重要。传统海温测量方法的痛点在于测量范围有限：卫星测温只能看到地球“表皮”的温度；随船测温仪器对超过2千米深度的海域束手无策。
海洋温盐深传感器
早在1979年有学者提出利用声波测量海水温度，原理是声波的传播速度受温度影响（温度更高，速度更快），然而人造声波会干扰海洋生物，就被放弃了。
放置于哺乳动物身上的仪器（豹豹：？）
一项最新研究中，科研人员把目光投向了地震波。他们利用2005年-2016年间在东印度洋发生的数千次地震的数据，测算出该片海域十年间温度大约上涨0.044℃，为全球气候变暖提供新的证据。该数据同全球海洋温度监测系统拿到的数据相接近。
地震波测量海温方法的基本原理和研究区域内地震事件与台站分布情况
其实，地震波测量海洋温度是声波老办法的“回锅肉”做法，在原有的理论基础上加了一点方法上的创新。毕竟地震波和声波“同宗同源”，从物理属性角度出发来说，二者同为机械波，遵循相同的传播规律。
地震波除了不会干扰海洋生物，还好在有长期的数据档案。有赖于全球密布的地震监测站，地震记录比较全面，时间也比海洋测温更早，定量测算历史海洋温度就又多了一种方法，后期完善海洋温度档案、建立模型，预估未来的温度变化就成了可能。
与地“斗”
地震波法提升地下水探查精度
说完了海洋，咱们再聊聊地下水，尤其是水里的化学成分变化。
研究地下水，传统办法就是在地上个钻孔或者打个井，然后采集地下水样，回实验室检测相应化学指标。传统方法只能反映特定采样点位的化学信息，有局限性，研究人员就想改进检测方法，这就又想到了地震波。
用地震波探查地下结构就有点类似蝙蝠的回声定位。地震波在地下传播，遇到介质密度、成分、温度变化时，波速会发生变化，传播轨迹会改变，甚至发生散射，返回的地震波就有点像“回声”，结合地震仪记录的波形、时间和振幅的变化，研究人员能够反演出地下结构的物理性质模型。
宾夕法尼亚大学的研究者在进行实验
通过地震波法研究地下水同上述方法基本相同，不过需要把地下水这个变量考虑在内，该项研究使用人工震源发出地震波，然后通过分析返回的地震波形，建立数据模型以确定岩层成分、孔隙度、水饱和度、流体运动等方面的变化。
当然不能只靠地震波来研究地下水，需要搭配传统方法与卫星遥感数据，但是地震波的加入确实让地下水的深部结构探测在时间和深度上取得了更准确的数据。
与人“斗”
地震波法帮助识别“隐身”舰艇
说完了全球气候变暖导致海洋升温这与天斗的项目、地下水监测这与地斗的项目，这回咱们开始“与人斗”，聊聊海洋武器技术——海洋舰船目标的识别与定位。玩耳机的朋友都知道主动降噪的耳机，技术很漂亮，价格更漂亮。在军事领域也有主动降噪技术，舰船潜艇一路升级打怪的同时，也需要努力隐藏自己，所以水中主动降噪技术应运而生。
技术发展就是见招拆招，刀光剑影间，谁棋高一招，谁便能决定战局胜负。水中的主动降噪技术目前有个bug，只能将舰艇机械发出的高频噪音调整至低频噪音，就像水的噪声一样，如同给高频噪音穿了一层迷彩伪装，与周边环境融为一体。
但是降噪技术对低频噪音是无可奈何的。在浅海海域，这种低频噪音传至海底后，在固体的海底界面会激发次生波，这种次生波属于地震面波，因此又被称为舰船地震波。捕捉并识别这种舰船地震波，就有可能快速识别对手船只。
不过这是一种还在处于研发阶段的新型侦查技术手段，因为浅海环境很复杂，同时舰船地震波在传播过程中具有多种频率，产生的变化也多种多样，构建这种识别模型，则需“我辈科研人，自当多努力”。
与风“斗”
地震波为龙卷风预测提供新思路
说了这么多水，咱们再来捕个风。
气象领域，龙卷风的预报一直是国际公认的难题。龙卷风的作用面积有限，速度又极快，它要跑的路上不一定刚好有气象站或者雷达，主要还是依靠肉眼来确定它登陆的准确时间，且没有能够直接测量风暴强度的探测器，只能用间接的办法，事后通过损失破坏情况来评估风暴强度，达不到定量研究的精度。
研究人员发现龙卷风接触地面之后，会制造能量相对较小的地震波，这线头找着了，顺着捋就好了嘛——找出地震波形数据与龙卷风强度之间的定量关系！
地震波数据的优势还在于地震监测网络呈网格分布，能够像一张密集的网捕捉到龙卷风过境时各个点位地震波的精确数据变化，并且已经有研究人员证实地震数据与龙卷风强度之间存在高度相关性，并尝试用地震数据计算龙卷风的首次登陆时间。不过这种方法还有一定的局限，有待后来人改良。
说了这么多项地震的跨界联名产品，咱们可是“风”“水”二字都照顾到了，“天”“地”“人”三才也补全了。学科交叉点往往会产生新的科学生长点、新的科学前沿，最可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的变化，更多的精彩值得我们期待。
参考文献：
Science：地震波测量深海温度 中科院地质地球所
Natural vibrations could let scientists measure ocean warming Pappas Stephanie
地震波也有“新技能” 大科技
If you feel it, chase it: using seismic signals to detect tornadoes.
https://www.earthscope.org/news/if-you-feel-it-chase-it-using-seismic-signals-to-detect-tornadoes/
海洋舰船目标的识别与定位 吴强
作者：张冬静
来源：震知卓见