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 простираться на тысячи километров. Сегодня глобальная сеть считается основой международных телекоммуникаций.
Ученые давно искали способ использовать эти подводные кабели для мониторинга сейсмичность. Ведь более 70% земного шара покрыто водой, и устанавливать, контролировать и эксплуатировать подводные сейсмометры для отслеживания землетрясений под водой чрезвычайно сложно и дорого.
Для обнаружения землетрясений и цунами у нас уже есть сеть, которую можно использовать
По словам исследователей, идеалом является мониторинг сейсмичности с использованием существующей инфраструктуры на дне океана.
Ora Чжунвэнь ЧжаньДоктор философии, доцент кафедры геофизики, вместе со своими коллегами из Калифорнийского технологического института разработал способ анализа света, проходящего через «освещенные» волокна (существующие работающие подводные кабели), для обнаружения землетрясений и океанских волн без необходимости использования дополнительного оборудования.
Новый метод описан в журнале Science.
«Эта новая технология может фактически превратить большинство подводных кабелей в геофизические датчики длиной в тысячи километров для обнаружения землетрясений и, возможно, цунами в будущем», — говорит Жан.
Мы считаем, что это первое решение для мониторинга землетрясений на дне океана, которое может быть реализовано во всем мире. Он мог бы дополнить существующую сеть наземных сейсмометров и буев для мониторинга 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 на скорости, превышающей 200.000 XNUMX километров в секунду, к приемникам на другом конце.
В своей работе исследователи сосредоточились на Кабель Кюри, подводный оптоволоконный кабель, протянувшийся более чем на 10.000 XNUMX километров вдоль восточного края Тихого океана от Лос-Анджелеса до Вальпараисо, Чили.
На суше всевозможные возмущения (например, изменения температуры и даже молнии) могут изменить поляризацию света, проходящего по оптоволоконным кабелям. Поскольку температура в глубоком океане остается почти постоянной и возмущений там мало, изменение поляризации от одного конца кабеля Кюри к другому остается вполне стабильным во 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 сейсмическим волнам от землетрясений, происходящих в километрах от побережья, требуются минуты, чтобы достичь наземных сейсмометров. А цунами длятся еще больше времени. 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.
