Сейсмологи Калифорнийского технологического института в сотрудничестве с экспертами по оптике Google разработали метод использования существующих подводных телекоммуникационных кабелей для обнаружения землетрясений.
На дне океанов Земли находится обширная сеть из более чем одного миллиона километров оптоволоконных кабелей. В 80-х годах телекоммуникационные компании и правительства начали прокладывать эти кабели, каждый из которых может тянуться на тысячи километров. Сегодня глобальная сеть считается основой международных телекоммуникаций.
Ученые давно искали способ использовать эти подводные кабели для мониторинга сейсмичность. В конце концов, более 70% земного шара покрыто водой, и крайне сложно и дорого устанавливать, контролировать и эксплуатировать подводные сейсмометры для отслеживания землетрясений под водой.
Для обнаружения землетрясений и цунами у нас уже есть сеть, которую можно использовать
Исследователи говорят, что идеальным вариантом является мониторинг сейсмичности с использованием существующей инфраструктуры на дне океана.
Ora Чжунвэнь Чжань, доктор философии, доцент кафедры геофизики и его коллеги из Калифорнийского технологического института разработали способ анализа света, проходящего через «включенные» волокна (существующие и функционирующие подводные кабели), для обнаружения землетрясений и океанских волн без необходимости в дополнительном оборудовании.
Новый метод описан в журнале Science.
«Эта новая технология действительно может превратить большинство подводных кабелей в геофизические датчики длиной в тысячи километров для обнаружения землетрясений и, возможно, цунами в будущем», — говорит Чжан.
Мы считаем, что это первое решение для мониторинга землетрясений на дне океана, которое можно реализовать во всем мире. Он может дополнить существующую сеть наземных сейсмометров и буев для наблюдения за цунами, чтобы значительно ускорить обнаружение подводных землетрясений и цунами.
Чжунвэнь ЧжаньCaltech
Как метод обнаружения цунами и землетрясений работает с подводными телекоммуникационными кабелями
Кабельные сети работают за счет использования лазеров, которые посылают импульсы информации. Они делают это через стеклянные волокна, которые доставляют данные со скоростью более 200.000 XNUMX километров в секунду к приемникам на другом конце.
В своей работе исследователи сосредоточились на Кабель Кюри, подводный волоконно-оптический кабель, протянувшийся более чем на 10.000 XNUMX километров вдоль восточной окраины Тихого океана от Лос-Анджелеса до Вальпараисо, Чили.
На суше всевозможные помехи (например, изменения температуры и даже удары молнии) могут изменить поляризацию света, проходящего по оптоволоконным кабелям. Поскольку температура в глубоком океане остается почти постоянной и там мало возмущений, изменение поляризации от одного конца кабеля Кюри к другому остается довольно стабильным с течением времени.
За исключением землетрясений и штормов, вызывающих большие океанские волны. В этом случае поляризация меняется внезапно и резко, что позволяет исследователям легко идентифицировать такие события в данных.
Как этот метод может изменить обнаружение цунами и землетрясений
Сегодня требуется несколько минут, чтобы сейсмические волны от землетрясений, которые происходят за много миль от побережья, достигли сейсмометров Земли. А еще больше времени нужно для цунами. Используя эту новую технику, вся длина подводного кабеля действует как единый датчик, измеряющий ситуацию до 20 раз в секунду. Это означает, что если землетрясение произойдет рядом с определенной областью, предупреждение может быть доставлено в потенциально затронутые области в течение нескольких секунд.
В течение девяти месяцев испытаний, о которых сообщается в новом исследовании, исследователи обнаружили около 20 умеренных и сильных землетрясений вдоль кабеля Кюри. Среди них землетрясение силой 7,7 балла, произошедшее у побережья Ямайки 28 января 2020 года.
Жан и его коллеги из Калифорнийского технологического института сейчас разрабатывают алгоритм машинного обучения. Он сможет определить, вызваны ли обнаруженные изменения поляризации землетрясениями или цунами, или просто кораблями или крабами, перемещающими кабель.
