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빙진

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목차

1. 개요

빙진은 종종 지진과 유사하게 나타나는 현상으로, 기상학적 및 지질학적 조건에 의해 구분된다. 기온이 급격히 떨어질 때, 특히 자정에서 새벽 사이에 발생하며, 지반 균열, 천둥 소리, 떨림 등의 징후를 보일 수 있다. 빙진은 대부분 국소적인 지역에서 높은 강도를 나타내며, 지진보다 적은 에너지를 방출한다. 빙하 얼음에서도 발생할 수 있으며, 북미, 그린란드, 아이슬란드, 핀란드, 남극 등 다양한 지역에서 보고된다.

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빙진

2. 발생 원리 및 특징

빙진은 종종 작은 판내 지진으로 오인된다.[5][8] 초기 징후는 진동, 떨림, 지반 균열 및 천둥 소리나 굉음과 같은 관련 소리와 함께 지진과 유사하게 나타날 수 있다.[4][7] 그러나 빙진은 기상학적 및 지질학적 조건을 통해 지진과 구별될 수 있다.[5]

빙진은 수정 메르칼리 등급에서 최대 VI의 강도를 가질 수 있으며,[5] 지진의 광범위한 영향과 비교하여 진앙 근처의 매우 국소적인 지역에서 높은 강도를 보이는 경우가 많다.[4][8][5] 빙진의 낮은 주파수 진동으로 인해,[14] 일부 지진 관측소에서는 발생을 기록하지 못할 수 있다.[8] 또한 대부분의 지각 활동보다 적은 에너지를 방출하며,[9] 지표면에서 발생하므로 현장에서 바로 영향을 미쳐 사람들을 잠에서 깨울 수 있을 정도이다.[4]

일부 보고서에 따르면 빙진 전이나 발생하는 동안 "멀리서 번쩍이는 불빛"이 나타났는데, 이는 암석이 압축될 때 전기적 변화 때문일 수 있다.[7] 균열과 균열도 표면이 추위로 인해 수축하고 갈라지면서 나타날 수 있다.[4][8] 때때로 얕거나 중간 정도의 발생은 몇 센티미터에서 여러 킬로미터에 이르며, 단일 또는 다중 선형 파쇄와 수직 또는 측면 변위가 가능하다.[5]

빙진 현상이 발생하려면 다음과 같은 4가지 주요 전조 조건이 필요하다.

# 해당 지역이 찬 공기 덩어리의 영향을 받기 쉬워야 한다.

# 찬 공기 덩어리가 침투하기 전에 지면이 해빙 또는 액체 강수로 인해 포화 상태여야 한다.

# 대부분의 빙진은 지면을 단열할 수 있는 상당한 양의 눈(예: 약 15.24cm 미만)이 없는 얇은 눈 덮개와 관련이 있다.

# 약 0°C에서 -18°C 이하로 급격한 기온 강하가 16~48시간 이내에 발생해야 한다.

빙진은 일반적으로 기온이 0°C 이상에서 영하로 급격히 떨어질 때 발생하며, 자정에서 새벽 사이(밤의 가장 추운 시간)에 발생할 가능성이 높다. 그러나 빙하 얼음의 영구적인 특성 때문에 빙하 관련 빙진은 더운 여름철에도 발생할 수 있다. 일반적으로 빙진은 온도가 크게 변동한 후 3~4시간 후에 발생할 수 있다. 빙진과 관련된 다년생 또는 계절성 결빙 조건은 이러한 현상을 영하의 겨울을 경험하는 계절적 변화가 있는 온대 기후로 제한한다. 또한, 눈 녹음, 비, 진눈깨비 또는 홍수로 인해 지면이 물로 포화되어야 한다. 지질학적으로 투과성 물질(예: 모래 또는 자갈)과 같이 결빙 작용에 취약한 지역이 빙진의 발생 가능성이 더 높다. 큰 빙진이 발생한 후에는 축적된 응력이 해소되었음을 나타내며, 몇 시간 동안 지진 활동이 거의 또는 전혀 감지되지 않는다.

2. 1. 빙하 빙진

비-구조적 지진 현상인 빙하 동결 지진은 빙하 저온권에서 발생한다. 내부, 해양 쇄빙, 기저 과정 등 다양한 지진성 빙하 과정이 확인 및 연구되었다.[10][11] 그린란드와 남극에서 매우 큰 쇄빙 현상은 규모 5 이상의 지진을 발생시키는 것으로 관찰되었다.[12]

극도로 큰 빙산은 충돌하거나 해저를 가로질러 갈 때 수천 킬로미터 떨어진 거리에서도 관찰 가능한 지진 신호를 발생시킬 수 있다.[13] 표면 또는 기저 얼음 용융에서 유래한 빙하 아래 물의 축적은 기저 빙하 이동을 강화할 수 있다. 지하수 수압은 하부의 마찰을 줄여 빙하가 갑자기 이동하고 지진파를 생성할 수 있게 한다.[14][15] 이러한 유형의 동결 지진은 매우 짧거나 몇 분 동안 지속될 수 있다.[16]

늦여름에 그린란드의 빙하에서 1분당 약 10m의 활동으로 인한 지진동이 전 세계 지진계에서 기록되었다. 이 지진 관측은 소규모 빙하의 움직임과 빙하의 내부 구조(새로운 크레바스의 개구, 얼음 표면 아래에서 바닥으로 갈라진 틈을 따라 흘러 들어가는 물, 빙하 자체의 붕괴, 빙하가 지반과 마찰하는 바닥 등)를 감시하는 유효성을 인식하는 계기가 되었다.[30]

사이언스 2007년 8월 24일 호에 게재된 연구 결과에 따르면, 1996년 이후 바다로 유출된 얼음의 절반 이상이 빙하의 융해와 붕괴에 의한 것이며, 이로 인해 거대한 빙괴(큰 것은 0.5km3)가 급속히 바다로 쪼개져 대량의 담수가 육지에서 바다로 이동하여 해수면이 상승했다고 한다.[30]

1973년 9월, 미즈호 관측 거점에서 지진계를 사용한 빙진 관측이 이루어졌다. 장애가 발생하여 충분한 관측을 할 수 없었지만, 총 210시간에 걸친 기록 결과, 기온이 -35℃ 이하이고, 그 변화율이 1시간에 -2.5°C 이하 내지 -1°C인 경우가 수 시간 지속되는 조건에서 빙진이 발생한다는 것이 밝혀졌다.[31]

세인트루이스 워싱턴 대학교의 지진학자 위언스와 펜실베이니아 주립 대학교의 빙하학자 아난다크리슈난은 남극의 윌런스 빙하에서 스틱 슬립 운동(미끄러졌다 멈추기를 반복하는 움직임)이 조석 작용에 의해 하루 2번 규칙적으로 일어난다는 것을 발견했다.[30] 「내셔널 지오그래픽 2009년 1월호」에 따르면, 빙진의 규모는 7(M7.3의 효고현 남부 지진에 필적)에 달한다고 한다. 그러나 수 초~수 분으로 짧은 시간에 흔들리는 일반적인 지진과 달리, 20~30분에 걸쳐 천천히 장시간 흔들리기 때문에 흔들림은 느껴지지 않는다. 그럼에도 불구하고 5000km 정도 떨어진 오스트레일리아 대륙에서는 흔들림을 관측한다.[32]

빙진을 발생시키는 남극 대륙의 Whillans Ice Stream|윌런스 빙류영어는 폭 100km, 길이 500km에 달하지만, 이것이 거대한 빙진과 함께 로스해로 미끄러져 떨어지면 거대한 쓰나미를 일으킬 위험이 있다.[32]

빙진 발생 시 발생하는 큰 파괴음(얼음의 수축에 따른)이 새벽에 발생하며, 활동이 기온 변화가 심할 때 활발해지는 것으로 알려져 있다. 이 원인으로는 급격한 온도 차이에 따른 응력에 의한 파괴, 얼음의 소성 변형에 따른 응력 완화 두 가지가 고려되고 있다. 또한, "피치피치" 하는 파괴음이 처음에는 작다가 점점 커지고, 다시 작아지는 현상이 발생하는데, 이는 공백기→전진 활동→본진→여진 활동→공백기라는 패턴으로 여겨진다. 다만, 수 년에서 수십 년에 걸친 지진 활동과 달리, 빙진은 1시간 반 정도의 활동으로 끝난다.

3. 발생 지역

지구빙결 과정은 1818년 초부터 진동의 가능한 원인으로 확인되었다.[1][5] 북미 지역(미국, 캐나다)과 알래스카, 그린란드, 아이슬란드, 핀란드, 로스섬, 남극 등 세계 각지에서 보고되고 있다.

3. 1. 북미

지구빙결 과정은 1818년 초부터 진동의 가능한 원인으로 확인되었다.[1][5] 미국에서는 중서부, 북부 및 북동부에서 이러한 현상이 보고되었다.[1][7][17]

3. 2. 기타 지역

빙하 관련 극저온 지진 현상은 알래스카,[22] 그린란드,[23] 아이슬란드(그림스뵈튼),[24] 핀란드,[25] 로스섬,[9] 및 남극 찰스 왕자 산맥에서 보고되었다.[26]

4. 일본의 빙진 사례

일본 홋카이도 구사로호에서는 빙진 발생 시 큰 파괴음이 발생하는 현상이 관측된다. 이 소리는 새벽에 주로 발생하며, 기온 변화가 심할 때 더 활발해진다. 이러한 현상의 원인으로는 다음 두 가지가 고려된다.


  • 급격한 온도 차이로 인한 응력 발생 및 그에 따른 파괴
  • 얼음의 소성 변형에 따른 응력 완화


또한, "피치피치" 하는 파괴음은 처음에는 작게 시작하여 점차 커졌다가 다시 작아지는 패턴을 보인다. 이는 지진 활동과 유사하게 공백기 → 전진 활동 → 본진 → 여진 활동 → 공백기의 순서로 진행되는 것으로 추정된다. 그러나 지진 활동이 수 년에서 수십 년에 걸쳐 일어나는 것과 달리, 빙진은 1시간 반 정도의 짧은 시간 동안만 지속된다.

4. 1. 그린란드

사이언스 2007년 8월 24일 호에 게재된 연구 결과에 따르면, 1996년 이후 그린란드에서 바다로 유출된 얼음의 절반 이상이 빙하의 융해와 붕괴에 의한 것이며, 이로 인해 거대한 빙괴 (큰 것은 0.5km3)가 급속히 바다로 쪼개져 대량의 담수가 육지에서 바다로 이동하여 해수면이 상승했다고 한다.[30]

늦여름에 그린란드의 빙하에서 1분당 약 10m의 활동으로 인한 지진동이 전 세계 지진계에서 기록되었다. 이 지진 관측은 소규모 빙하의 움직임과 빙하의 내부 구조 (새로운 크레바스의 개구, 얼음 표면 아래에서 바닥으로 갈라진 틈을 따라 흘러 들어가는 물, 빙하 자체의 붕괴, 빙하가 지반과 마찰하는 바닥 등)를 감시하는 유효성을 인식하는 계기가 되었다.[30]

4. 2. 남극

세인트루이스 워싱턴 대학교의 지진학자 위언스와 펜실베이니아 주립 대학교의 빙하학자 아난다크리슈난은 남극 윌런스 빙하에서 스틱 슬립 운동(미끄러졌다 멈추기를 반복하는 움직임)이 조석 작용에 의해 하루 2번 규칙적으로 일어난다는 것을 발견했다.[30] 효고현 남부 지진(M7.3)에 필적하는 규모 7의 빙진은 20~30분에 걸쳐 천천히 장시간 흔들리기 때문에 흔들림은 느껴지지 않지만, 5000km 정도 떨어진 오스트레일리아 대륙에서는 흔들림을 관측한다.[32]

빙진을 발생시키는 남극 대륙의 Whillans Ice Stream|윌런스 빙류영어는 폭 100km, 길이 500km에 달하며, 로스해로 미끄러져 떨어지면 거대한 쓰나미를 일으킬 위험이 있다.[32]

4. 3. 홋카이도 구사로호

빙진 발생 시 발생하는 큰 파괴음(얼음의 수축에 따른)은 새벽에 발생하며, 기온 변화가 심할 때 활발해지는 것으로 알려져 있다. 이 원인으로는 급격한 온도 차이에 따른 응력에 의한 파괴, 얼음의 소성 변형에 따른 응력 완화 두 가지가 고려되고 있다. 또한, "피치피치" 하는 파괴음은 처음에는 작다가 점점 커지고, 다시 작아지는 현상이 발생하는데, 이는 공백기→전진 활동→본진→여진 활동→공백기라는 패턴으로 여겨진다. 다만, 수 년에서 수십 년에 걸친 지진 활동과 달리, 빙진은 1시간 반 정도의 짧은 활동으로 끝난다.

참조

[1] 논문 Frost Quakes: Forecasting the Unanticipated Clatter https://archive.org/[...] 2016-01-02
[2] 간행물 Identifying Frostquakes in Central Canada and Neighbouring Regions in the United States with Social Media http://link.springer[...] Springer International Publishing 2024-01-19
[3] 웹사이트 Milwaukee Area Frostquakes http://www.uwm.edu/D[...] University of Wisconsin–Milwaukee 2006-10-22
[4] 웹사이트 Cryoseisms in Maine https://www.maine.go[...] Maine Geological Survey 2006-10-21
[5] 논문 A Short Note on Cryoseisms http://www.uwm.edu/D[...] 2006-10-21
[6] 논문 A New Year's Day icebreaker: icequakes on lakes in Alberta, Canada http://dx.doi.org/10[...] 2019
[7] 웹사이트 Cryoseisms Explained http://weathernotebo[...] Mount Washington Observatory 2006-10-21
[8] 보고서 A Report on the Seismic Vulnerability of the State of Vermont https://dec.vermont.[...] Vermont Emergency Management Agency 2006-10-22
[9] 웹사이트 Erebus Icequakes http://www.ees.nmt.e[...] Mount Erebus Volcano Observatory 2006-11-16
[10] 논문 Cryoseismology https://agupubs.onli[...] 2016
[11] 논문 Glacial seismology https://iopscience.i[...] 2017-12-01
[12] 논문 Glacial Earthquakes in Greenland and Antarctica https://www.annualre[...] 2010-04-01
[13] 논문 Kinematic and seismic analysis of giant tabular iceberg breakup at Cape Adare, Antarctica https://agupubs.onli[...] 2010
[14] 웹사이트 Ice Quake! http://amos.indiana.[...] Indiana University 2006-11-16
[15] 웹사이트 Climate and economic models http://www.postnorma[...] 2006-11-16
[16] 웹사이트 Ice Quakes http://www.vibration[...] 2006-11-16
[17] 뉴스 Ground-shaking frost quakes: They're Indiana's latest polar vortex phenomenon https://www.indystar[...] 2019-01-31
[18] 뉴스 'Frost quakes' wake Toronto residents on cold night https://www.cbc.ca/n[...] 2014-01-03
[19] 웹사이트 Frequently Asked Questions about Earthquakes (FAQ) http://www.earthquak[...] Natural Resources Canada
[20] 논문 Historical Seismicity in the Central Highlands, Passamaquoddy Bay, and Moncton Regions of New Brunswick, Canada, 1817–1961 https://archive.org/[...] 2004-05
[21] 뉴스 Possible epicenter of frost quake found in northwest schoolyard https://calgary.ctvn[...] 2014-03-10
[22] 웹사이트 Alaska Glacier Tours – Know What To Look For http://www.alaska.or[...] 2006-11-16
[23] 웹사이트 Гренландские ледники трещат по швам http://facts.bigli.r[...] Bigli Web 2006-10-22
[24] 웹사이트 The Icelandic "Icy Flood" http://library.think[...] 2006-11-16
[25] 웹사이트 New Data Helps Researchers Demystify 'Frost Quakes' https://www.insidesc[...] 2020-11-11
[26] 뉴스 Surveying the Icy Peaks http://abc.net.au/ne[...] ABC News 2006-11-16
[27] 웹사이트 Icequake Precursors http://www.uwm.edu/D[...] Dept of Geological Sciences, University of Wisconsin–Milwaukee 2006-11-16
[28] 문서 Cryoseisms Explained http://weathernotebo[...]
[29] 문서 Moment of Science : Ice Quake! http://indianapublic[...]
[30] 문서 日経サイエンス2009年1月号 http://www.nikkei-sc[...]
[31] 문서 みずほ観測拠点で観測した氷震 https://cir.nii.ac.j[...]
[32] 문서 温暖化による氷河地震ー海面上昇ー大津波 http://co2.eco.cooca[...]
[33] 서적 屈斜路湖における鞍状隆起現象と氷震活動の観測 https://doi.org/10.1[...] 1981-11-30


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