什么是霜震？

去年 1 月，芝加哥遭遇了连续数日的零度以下严寒天气，当地电视台 WGN 询问观众是否被夜间的巨响或轰隆声惊吓过。

一名妇女说，她整晚都在为管道、屋顶和炉子而烦恼。另一名妇女说，她手持刀具，搜遍了整个房子，寻找入侵者。其他人则想知道，严寒是否会杀死飞行中的鸟，并使它们盘旋而下。气象学家给出了自己的解释：霜冻地震。

“它们有点奇怪，”国家气象局的气象学家布莱恩·杰克逊 (Brian Jackson) 说，他从小就听着纽约州罗切斯特的霜冻地震的轰鸣声。“如果你从未听过它们，然后你听到了，那感觉很怪异。”

和地震一样，霜震（也称冻震）也会产生震动、雷鸣般的感觉和爆炸声。但与地震（发生在缓慢移动的地壳板块突然滑动时）不同，冻震是由冻土或地下水突然开裂引起的，并且是由天气驱动的，而不是由构造驱动的。

简单来说，当天气变冷时，水会发生一些奇怪的变化。其他液体在冷却时会收缩，而水在结冰时实际上会膨胀约 10%。这就是为什么装满水的冰格会产生圆顶冰块的原因。

冰箱里发生的事情在地下也可能发生。根据西安大略大学地球科学家 2018 年发表的一篇论文，在零度以下的温度下，冰的上表面很脆，但下面却有一层更具塑性、可移动的冰。随着地下水结冰，它会膨胀并积聚压力，直到寒震爆发性地释放压力，就像一个充气过大的气球最终爆裂一样。

伊利诺伊州气象学家 Steven Battaglia 和 David Changnon 在 2016 年的一篇文章中解释道：“这种震耳欲聋、快速发生的断裂和轰鸣是一场霜震。”他们说，一系列特定的天气事件结合在一起，为霜震创造了完美的条件。

最重要的是，冻震需要温度从接近冰点的条件突然降至零度以下。“必须快速冷却，所以所有的水同时开始结冰，没有地方可以去，”杰克逊说，“最终它就突然断裂了。”

霜冻地震也往往发生在透水性和吸水性材料中，例如沙子或砾石，这些材料很容易被雨水、雨夹雪或阵雪中的水分浸透。一到六英寸的积雪太薄，无法将地面与强烈的寒流隔离开来，这也是一个促成因素。威斯康星大学麦迪逊分校的冰川学家卢卡斯·佐特解释说，池塘或河流等水体也可以提供水分储存库，以饱和附近的沉积物。佐特有亲身经历：他曾在大学校园附近感受到过一次霜冻地震，该校园位于门多塔湖和莫诺纳湖之间的一片土地上。

令人惊讶的是，很难区分霜震和普通的地震。根据西安大略大学 2018 年的论文，霜震等小规模地震事件很难确定，因为化学爆炸、采矿引起的地震、建筑爆炸甚至大型文化活动（如俄亥俄州立大学足球比赛）都可能产生自己的地震波。但是，当地面震动事件与气温骤降同时发生时，发生冻震的可能性就更大了——尤其是在经历季节性霜冻的地区，如加拿大和美国中西部和东北部地区。

200 多年前，即 1819 年，美国地质学家爱德华·希区柯克 (Edward Hitchcock) 据称首次在北美报告了霜冻地震。在致《美国科学杂志》的一封信中，希区柯克报告了马萨诸塞州迪尔菲尔德地面上出现的大裂缝。他写道：“3 月 4 日凌晨 1 点左右，住在该地点以南一英里的塞思·谢尔顿先生和家人被从北边传来的巨响惊醒，他们的房子和家具都受到了很大的震动。”希区柯克说，住在附近的其他人也被震醒，他怀疑这是附近河流泛滥和随后的冷空气锋面引起的。

1980 年，地球物理学家安德鲁·拉克鲁瓦 (Andrew Lacroix) 写道，气象学家在接下来的几十年里继续记录“由冰冻作用引起的震动”。1921 年 1 月，纽约州格伦斯福尔斯 (Glens Falls) 同时发生的一系列冻震被错误地归为一次地震。拉克鲁瓦说，30 年后，1952 年 1 月 29 日，佛蒙特州伯灵顿的一场冻震在地面上留下了 2 英里长的裂缝。就在上个月，佐特向威斯康星州麦迪逊的居民解释说，他们可能感受到了这座城市一年一度的冻震。

“威斯康星州地震不多，所以人们不习惯经历这种穿过地球的地震波，”他说，“但我们每年至少会经历一次。”

虽然这些现象可能令人震惊，但冬季的爆炸性现象并不危险。“你可以想象它们可能会震裂人行道或类似的东西，但它们的震动程度不足以摧毁建筑物，”佐特说。“它们不是巨大的事件。”