基本介紹
- 中文名：地震海洋學
- 外文名：Seismic Oceanography
- 研究方法：反射地震方法
- 研究對象：中小尺度的海洋內部現象
- 提出者：W. Steven Holbrook
定義,原理,優勢,關係,發展現狀,
定義
地震海洋學是一門利用傳統反射地震技術研究物理海洋現象及其過程的交叉學科。
原理
地震海洋學利用不同深度海水的溫度和鹽度差異，引起海水聲速和密度差異，從而產生的波阻抗差，對海水層進行成像。
優勢
現代物理海洋觀測利用CTD（鹽度-溫度-深度儀），XBT（拋棄式深溫儀），XCTD（拋棄式鹽度-溫度-深度儀）等儀器對海洋不同深度的溫度、鹽度等水文參數進行站點測量，具有縱向解析度高（＜1 m）的優點。但是由於各種條件限制，其橫向解析度往往達到數公里，測量深度一般較淺，且無法對整個海洋深度進行快速採樣。這對於測量具有複雜、快速等運動特徵的海水來說，是相當不利的。
此外，物理海洋研究也採用衛星遙感的手段，對全球海域的海表面溫度、高度、水色、流速等參數進行長期監測。然而，衛星遙感只局限于海表面的水文參數測量，無法對中深層海水進行測量。而傳統海上反射地震勘探，具有很高的橫向解析度和垂向解析度（根據Rayleigh準則，垂向解析度是地震主波長的1/4，在海水中約為10 m；橫向解析度和道間距有關，海上地震勘探採集一般能達到10 m左右的橫向解析度），能夠對幾十公里甚至上百公里的剖面進行快速成像，且可貫穿整個海洋深度。
除此之外，世界各地遺留有數十年來大量針對固體地球圈層研究的海上地震勘探數據，這可以被廣泛用來進行相關海域海水層的精細結構研究。
關係
在地震海洋學發展初期，這門新興交叉學科被物理海洋學家廣泛質疑。Rudidck等分析認為存在四個因素致使其較難被物理海洋學家所接受：
（2）地震剖面和溫鹽資料（如CTD）之間缺少定量的關係；
（3）地震反射層在教科書上被認為是尖銳的界面而海水溫鹽結構呈傾斜階梯狀；
（4）兩個學科的專業術語不同。
為了搭建兩門學科之間溝通的橋樑和促進地震海洋學發展，Rudidck等對地震剖面和溫鹽結構的關係進行了新的闡述。
下圖為1美分林肯頭像的高度等值線圖和水平梯度的灰度圖，雖然等值線圖有利於提取定量信息，但是灰度圖顯示的輪廓更加具體。海洋學中經常使用等值線圖顯示間隔較大的CTD數據，以便於定量指示溫度或鹽度信息。
地震海洋學
Rudidck等從新的角度診釋了地震剖面與溫鹽結構的關係，認為地震剖面是波阻抗梯度（可看做溫度梯度）在震源子波時間尺度上的平滑圖像。這一認識較容易被物理海洋學家所接受，為通過地震剖面解釋海洋學現象提供了基礎。
發展現狀
反射地震方法過去幾十年一直被套用於勘探固體地球圈層的內部結構。直到2003年，Holbrook等人在Science期刊上發表利用傳統反射地震方法對加拿大紐芬蘭大灘附近的北大西洋海水溫鹽精細結構進行成像的先驅性文章，才正式敲開了地震海洋學的大門。
Holbrook等發現的海水內部結構的反射地震剖面
地震海洋學發展初期，這門交叉學科被物理海洋學家廣泛質疑。Ruddick等系統分析了地震圖像和物理海洋的溫鹽結構關係，對地震剖面和溫鹽結構的關係進行了定量說明，在一定程度上促進了地震海洋學的發展。
國內宋海斌等、胡毅等、董崇志等、林兆彬等分別對國內外地震海洋學的發展動態進行了較為詳細的闡述。2012年，宋海斌出版了國際上第一本地震海洋學研究的專著《地震海洋學導論》，從地震海洋學的基礎知識、海洋內部成像、海洋內波波數譜研究、海洋溫鹽結構地震反演、湍流耗散率與流速估算以及地震海洋學在海洋地質上的作用等方面進行了較為系統與全面的闡述。
目前，地震海洋學已經在各種定性和定量問題上做出了大量研究。定性方面，有關於水團邊界、海洋鋒面、內波、渦旋、溫鹽階梯、暖核、霧狀層、各種海流等研究。定量方面，有溫鹽參數反演、內波譜計算、混合參數提取、地轉流速計算、淺層水體等研究。
