Winter-to-spring changes in borehole seismic noise beneath permafrost in the northeastern Tibetan Plateau
यह अध्ययन शीतकालीन-से-वसंत संक्रमण के दौरान उत्तर-पूर्वी तिब्बती पठार में पर्माफ्रॉस्ट के नीचे बोरहोल भूकंपीय शोर (बोरोहोल सीस्मिक नॉइज़) का विश्लेषण करता है, जो पिघलने के बजाय मौसमी परिवर्तनों द्वारा संचालित शोर शक्ति और स्पेक्ट्रल एंट्रॉपी में महत्वपूर्ण आवृत्ति-चयनात्मक वृद्धि को प्रकट करता है, जो स्टेशन रिकॉर्डिंग बैकग्राउंड को चित्रित करते समय पूर्ण शक्ति और स्पेक्ट्रल वितरण दोनों के मूल्यांकन की आवश्यकता को रेखांकित करता है।
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तिब्बती पठार की जमी हुई जमीन के बहुत नीचे, जहाँ पृथ्वी का अधिकांश भाग साल के अधिकांश समय बर्फ में जकड़ा रहता है, वैज्ञानिक ग्रह की निरंतर, कम-स्तर की गूंज को सुन रहे हैं। यह गूंज, जिसे परिवेशीय भूकंपीय शोर (एम्बिएंट सिस्मिक नॉइज़) के रूप में जाना जाता है, सन्नाटा नहीं है बल्कि हवा, समुद्री लहरों और मानवीय गतिविधियों के कारण होने वाला एक निरंतर कंपन है। ठंडे क्षेत्रों में, जमने और पिघलने के साथ जमीन खुद बदलती है, जिससे इन कंपनों के चलने के तरीके में बदलाव आता है। संवेदनशील उपकरणों को जमीन में गहराई में रखकर, शोधकर्ता इन सूक्ष्म बदलावों को ट्रैक कर सकते हैं, ठीक वैसे ही जैसे एक डॉक्टर मरीज के स्वास्थ्य को समझने के लिए उसके दिल की धड़कन सुनता है। इसका लक्ष्य यह समझना है कि पर्यावरण उस पृष्ठभूमि के शोर को कैसे आकार देता जिसे ये उपकरण रिकॉर्ड करते हैं, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि जब वास्तव में कोई भूकंप आए, तो संकेत स्पष्ट हो और पृष्ठभूमि का शोर समझा जा सके।
पठार के उत्तर-पूर्वी हिस्से में एक विशिष्ट खनन क्षेत्र में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने लगभग 300 मीटर गहरे बोरहोल में एक अत्यधिक संवेदनशील सीस्मोमीटर स्थापित किया, जिसे स्थानीय पर्माफ्रॉस्ट (स्थायी तुषार) की परत से काफी नीचे रखा गया। उन्होंने यह देखने के लिए काम शुरू किया कि जैसे-जैसे क्षेत्र सर्दियों की भीषण ठंड से वसंत के शुरुआती दिनों की ओर बढ़ता है, इस गहराई पर शोर में कैसे बदलाव आता है। उन्होंने जनवरी के अंत से अप्रैल 2019 के मध्य तक की निरंतर रिकॉर्डिंग का विश्लेषण किया, और कंपनों की शक्ति और उनके "आकार" में पैटर्न की तलाश की। टीम ने एक ऐसी विधि का उपयोग किया जो शोर को विभिन्न आवृत्तियों (फ्रीक्वेंसी), या पिच में विभाजित करती है, ताकि यह देखा जा सके कि क्या कुछ विशेष स्वर अधिक तेज़ हो गए या क्या मौसम बदलने के साथ ध्वनियों का समग्र मिश्रण बदल गया।
उन्होंने पाया कि पृथ्वी के पृष्ठभूमि शोर में एक विशिष्ट और चयनात्मक बदलाव आया। जैसे-जैसे मौसम आगे बढ़ा, एक विशिष्ट उच्च पिच, लगभग 3.4 हर्ट्ज़ पर, कंपन काफी बढ़ गया, जो जनवरी के अंत की शांति की तुलना में 21 डेसिबल तक बढ़ गया। हालाँकि, यह वृद्धि स्पेक्ट्रम में हर जगह नहीं हुई। बहुत कम पिच, लगभग 0.2 हर्ट्ज़ पर, कंपन अपेक्षाकृत स्थिर रहा, जिसमें केवल बहुत मामूली बदलाव आया। इससे शोधकर्ताओं को पता चला कि यह सभी शोर में सामान्य वृद्धि नहीं थी, बल्कि कुछ विशिष्ट आवृत्तियों का विशिष्ट प्रवर्धन (एम्प्लीफिकेशन) था। इसके अलावा, शोर का "आकार" भी बदल गया। शुरुआती हफ्तों में, ऊर्जा उस सीमा के बिल्कुल निचले स्तर पर केंद्रित थी जिसे वे सुन रहे थे। वसंत तक, वह ऊर्जा फैल गई थी, जिससे 2 से 3 हर्ट्ज़ के आसपास केंद्रित गतिविधि का एक व्यापक उभार बन गया।
यह समझने के लिए कि क्या यह परिवर्तन केवल जमीन के कुल रूप से अधिक शोर करने का मामला था, शोधकर्ताओं ने शोर के "एन्ट्रॉपी" (entropy) को भी मापा, जो यह बताने का एक तरीका है कि ऊर्जा विभिन्न आवृत्तियों में कितनी फैली हुई या केंद्रित है। उन्होंने पाया कि जैसे-जैसे मौसम आगे बढ़ा, शोर अधिक फैला हुआ, या कम केंद्रित, होता गया। दिलचस्प बात यह है कि उन्होंने पाया कि शोर का फैलाव और कुल तीव्रता हमेशा एक साथ नहीं चलते थे। मार्च के मध्य और अप्रैल की शुरुआत के बीच एक विशिष्ट तुलना के दौरान, शोर का फैलाव लगभग समान रहा, फिर भी अप्रैल में कंपनों की कुल शक्ति स्पष्ट रूप से अधिक थी। इसका अर्थ यह है कि केवल शोर की तीव्रता या केवल उसके फैलाव को देखने से एक अधूरा चित्र प्राप्त होगा; इन दोनों को वास्तव में रिकॉर्डिंग वातावरण को समझने के लिए एक साथ विचार किया जाना चाहिए।
टीम ने उथली जमीन के तापमान की भी जांच की, जो भीषण शीत लहर की ठंड से बढ़ते हुए हिमांक (फ्रीजिंग पॉइंट) की ओर बढ़ा, लेकिन अध्ययन की अवधि के दौरान शून्य डिग्री सेल्सियस से नीचे ही रहा। हालांकि जमीन गर्म हो रही थी, डेटा ने यह संकेत नहीं दिया कि सेंसर की गहराई पर पर्माफ्रॉस्ट पिघलना शुरू हो गया था। चूंकि तापमान का डेटा सतह से केवल आधा मीटर नीचे से आया था, इसलिए यह पुष्टि नहीं की जा सकी कि 300 मीटर नीचे क्या हो रहा है। फलस्वरूप, शोधकर्ता निश्चित रूप से यह नहीं कह सके कि बदलता शोर जमी हुई जमीन के पिघलने के कारण था। ये परिवर्तन हवा के बदलावों, पास की खनन गतिविधियों में बदलाव, या चट्टानों की परतों में सूक्ष्म परिवर्तनों द्वारा संचालित हो सकते थे। अध्ययन ने बदलते पृष्ठभूमि के शोर को सफलतापूर्वक मैप किया, यह दिखाते हुए कि यह एक स्थिर वातावरण नहीं है, लेकिन यह बदलाव के सटीक कारण को बताने में रुक गया, जिससे भविष्य के शोध के लिए द्वार खुला रहा कि गहरा गर्भ ऋतु परिवर्तन के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है।
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